Building Grounded Abstractions for Artificial Intelligence Programming

Most Artificial Intelligence (AI) work can be characterized as either ``high-level'' (e.g., logical, symbolic) or ``low-level'' (e.g., connectionist networks, behavior-based robotics). Each approach suffers from particular drawbacks. High-level AI uses abstractions that often have no relation to the way real, biological brains work. Low-level AI, on the other hand, tends to lack the powerful abstractions that are needed to express complex structures and relationships. I have tried to combine the best features of both approaches, by building a set of programming abstractions defined in terms of simple, biologically plausible components. At the ``ground level'', I define a primitive, perceptron-like computational unit. I then show how more abstract computational units may be implemented in terms of the primitive units, and show the utility of the abstract units in sample networks. The new units make it possible to build networks using concepts such as long-term memories, short-term memories, and frames. As a demonstration of these abstractions, I have implemented a simulator for ``creatures'' controlled by a network of abstract units. The creatures exist in a simple 2D world, and exhibit behaviors such as catching mobile prey and sorting colored blocks into matching boxes. This program demonstrates that it is possible to build systems that can interact effectively with a dynamic physical environment, yet use symbolic representations to control aspects of their behavior.

The Quadric Reference Surface: Theory and Applications

The conceptual component of this work is about "reference surfaces'' which are the dual of reference frames often used for shape representation purposes. The theoretical component of this work involves the question of whether one can find a unique (and simple) mapping that aligns two arbitrary perspective views of an opaque textured quadric surface in 3D, given (i) few corresponding points in the two views, or (ii) the outline conic of the surface in one view (only) and few corresponding points in the two views. The practical component of this work is concerned with applying the theoretical results as tools for the task of achieving full correspondence between views of arbitrary objects.

Tutor Prolog Didpro : programa de autoenseñanza del Prolog orientado a niños.

Pretende formar en la lógica al tiempo que se aprende la sintaxis del Prolog, de ahí que se consideren las estructuras sintácticas desde el punto de vista de la semántica como medios de representación-deducción de conocimientos. La razón es que se trata de un sistema de autoaprendizaje sin un maestro sino por ejemplos de descripciones características y descripciones discriminantes. Objetivos: iniciar una investigación, con métodos propios, de un área de aprendizaje 'La Alfabetización Informática' intentando que el sistema fuera motivador, de autoaprendizaje y además ayude a consolidar las operaciones lógico-formales y la capacidad de abstracción. El objetivo de cuestionario es ayudar a interpretar y predecir el comportamiento del sujeto en el programa y detectar elementos de dificultad del mismo. Elaboración de un programa de autoaprendizaje del Prolog orientado a niños entre 12 y 14 años. El método general es el inductivo: son los ejemplos los que proporcionan la escalera de ascenso a las clases de conceptos. Comenta las diferentes aproximaciones hechas sobre enseñanza de programación lógica en la escuela como son las de Gran Bretaña en el Imperial College, en Italia y en Portugal. Estudia los condicionantes para que fuera motivador y de autoaprendizaje. Las fases del trabajo son: traducción del lenguaje natural a Prolog, construcción de hechos sencillos como sentencias descriptivas, consulta de esa base de hechos e introducción de reglas. El programa está estructurado por niveles, es preciso superar uno para pasar al siguiente. Cada nivel contiene una evaluación final. Cuestionario 'ad hoc' dividido en cuatro bloques que recogen información acerca de las características generales del sujeto, la experiencia de interacción con la máquina, historia de su presentación y el tipo de preguntas que se realizan y los conceptos elementales del lenguaje de programación. Se utiliza un sistema de aprendizaje de adquisición de conocimientos por medio de ejemplos. Priman los aspectos sintácticos sobre los semánticos pero los primeros están orientados a los segundos. La historia motiva y gusta al niño, lo cual ya es un logro importante ya que de lo que se trata es de iniciar a los niños en la informática de un modo distinto. Uno de los conceptos mejor asimilados es el de la sintaxis en la construcción de hechos, así como en la importancia del orden de los argumentos. Las perspectivas de desarrollo de este trabajo, según el autor, son muchas, entre ellas destaca: crear un metasistema de control del alumno para que exista una especie de árbol de los conceptos a desarrollar y de las preguntas que abordan esos conceptos y seguir perfeccionando la programación lógica, Prolog, para lograr un verdadero sistema experto de aprendizaje para niños.

Las palabras y las cosas : medida del significado subjetivo de asignaturas pertenecientes al currículum académico del trabajador social mediante el Diferencial semántico.

Realizar una aplicación práctica que revelara la utilidad del diferencial semántico y que sirviera a la vez de ejemplo ilustrativo de los pasos a dar en su construcción, aplicación, ordenación de datos e interpretación. 35 alumnas de segundo curso de la EU de Trabajo Social de Oviedo. Selección de las palabras a medir por el diferencial semántico: asignaturas de Derecho, Sociología, Economía y Medicina. Se enunciaron las instrucciones típicas de este tipo de pruebas. Palabras reactivo. Hoja de respuesta. Cada una de las asignaturas se valoró en tres factores: evaluación, potencia y actividad. Se mide: distribuciones de frecuencias absolutas y perfil de puntuaciones promedio, espacio semántico, distancia semántica. Medicina: es la asignatura que merece una evaluación más positiva, comparada con las demás, y en la que tal valoración es más unánime; se la considera como la menos fuerte, la menos pesada y la menos dura; se la estima como moderadamente activa y muy abierta. Derecho: se la valora positivamente, pero no tan favorable como Medicina o Sociología; se la considera moderadamente potente, dura y pesada; no se la asocia a un clima que suscite actividad. Sociología: asignatura valorada positivamente, en segundo puesto después de Medicina; se la considera la más importante y difícil; se la juzga como algo activa. Economía: su valoración es neutra, siendo en este sentido la asignatura menos definida; se la considera potente o fuerte en grado similar al Derecho; se la asocia un grado de actividad moderado.

Amplitud de vocabulario en sujetos oligofrénicos con trastornos del lenguaje hablado.

Comprobar cuál es la amplitud del vocabulario empleado por los sujetos oligofrénicos que al mismo tiempo padecen algún trastorno del lenguaje hablado. 42 sujetos oligofrénicos que manifestaban algún trastorno en el lenguaje hablado. El procedimiento consistió fundamentalmente en la observación de la conducta verbal de los sujetos estudiados. Para ello se procedió segun las dos etapas siguientes: 1/ Clasificación y registro de la conducta verbal y elaboración de un listado elemental que se aplicó de forma individual, con lo que se eliminaron los sujetos que no conocían tales vocablos. 2/ Lista complementaria: a los 26 sujetos restantes se les aplicó individualmente el vocabulario común fundido de García Hoz. Test de matrices progresivas de Raven. Pruebas sobre la articulación. Se construyó una clasificación temática y gramatical de las palabras usadas en función de los dos criterios siguientes: análisis de los instrumentos empleados por la Enseñanza Preescolar y entorno social de la muestra. Se presenta un listado con la frecuencia de uso de: nombres, adjetivos calificativos, adjetivos y pronombres demostrativos, adjetivos numerales, posesivos e indefinidos, partículas interrogativas, verbos, pronombres personales y relativos, adverbios, preposiciones, conjunciones, expresiones y artículos. El resultado final fue de 11361 palabras. Se aprecia una ausencia casi total de vocablos abstractos. El uso de palabras abstractas conlleva más dificultad en la fase receptiva y expresiva que las palabras concretas. Las palabras del vocabulario estan íntimamente relacionadas con el entorno en el que el sujeto vive. El proceso de amplitud y comprensión del vocabulario se desarrolla en los sujetos oligofrénicos afectados con trastornos del lenguaje de una manera semejante a como sucede en los sujetos normales. La amplitud del vocabulario para esta clase de sujetos no supone la comprensión semántica de todas las palabras. Las 11361 palabras resultantes son suficientes para la comunicación normal que desarrollan dichos sujetos. Una de las aplicaciones prácticas en la que están trabajando los autores es la utilidad de todo esto para la rehabilitación logoterapéutica de las personas subnormales. La planificación de una meta en la programación de un determinado vocabulario sugiere la necesidad de revisar el número de palabras que los sujetos son capaces de asimilar para su comunicación.

Análisis del lenguaje infantil : un caso práctico.

Orientar y facilitar el trabajo a los alumnos que se inician en el análisis del lenguaje infantil y que encuentran dificultades a la hora de traducir en la práctica la aplicación de las técnicas que conocen teóricamente. Un niño de 3 años y 7 meses, precozmente escolarizado (uno de Preescolar), cuyo desarrollo lingüístico es en apariencia muy avanzado. Trabajo de carácter práctico que presenta dos vertientes: el ejercicio de elicitación del lenguaje espontáneo infantil, puramente exploratorio, y el de evaluación de dichas producciones, propiamente analítico. Dentro de su enfoque analítico se distinguen los niveles clásicos de análisis: fonológico, morfológico, sintáctico y semántico, con el pragmático como corolario. Entrevista estructurada con los padres. Registros del habla espontánea del niño. Dentro de cada nivel de análisis hay una doble vertiente, cuantitativa y cualitativa, enfocadas de distintos modos según los niveles. Su lenguaje espontáneo es muy correcto a nivel fonológico, bastante más de lo esperable a su edad si se tienen en cuenta algunos datos normativos. En el nivel morfológico, la corrección de su lenguaje espontáneo es acorde con el del nivel fonológico, aunque una cierta parquedad y un desarrollo sintáctico quizás proporcionalmente no tan avanzado, lo hacen aparecer menos brillante. El nivel sintáctico de su lenguaje está más cerca de lo esperable a su edad que el morfológico o el fonológico; se halla en la etapa de inicio de la complejidad sintáctica en la que con un predominio de las construcciones más sencillas, casi primitivas, empiezan a aparecer oraciones compuestas yuxtapuestas, coordinadas y subordinadas con más o menos propiedad. En el nivel semántico las cotas de nuevo se aproximan más a las del fonológico y morfosintáctico; emplea los términos con gran precisión; aparece una homogénea variedad de términos, y las respuestas a preguntas específicas revelan un buen conocimiento del vocabulario, incluso de palabras cuyo uso es muy poco frecuente; probablemente la actualización de este rico vocabulario se ve dificultado por unos recursos sintácticos en proporción menos desarrollados. A nivel pragmático se puede decir que su lenguaje se sitúa al final de la fase II o de transición, en la que con la adquisición de la Gramática y del dominio del diálogo, se abren las puertas del funcionalismo abstracto adulto. Este sujeto está empezando a desarrollar una actividad comunicativa compleja. Al analizar su lenguaje espontáneo, encontramos que se halla por encima de los parámetros de desarrollo normales para su edad en todos los niveles, excepto en el sintáctico en el que aparece normal; este desarrollo no totalmente homogéneo prueba la teoría de que en todo sistema el nivel de funcionamiento global es el peor de sus elementos; si el desarrollo sintáctico estuviera al nivel de los demás, cabría esperar una actividad comunicativa lingüística mucho más compleja.

Aplicaciones didácticas en EGB de la investigación Vocabulario básico del Español y sus aplicaciones a la enseñanza.

Determinar la influencia de la enseñanza preferente de vocablos básicos en el rendimiento escolar del área de Lenguaje y establecer unas bases sólidas para la programación del sector léxico. En la primera fase eran 407 alumnos de los cursos comprendidos entre tercero y octavo de EGB de los colegios: 'La Luna', 'Buenavista' y 'San Pedro' de Los Arcos de Oviedo y el Colegio 'Manuel Rubio' de Gijón. En la segunda fase eran 140 alumnos de los mismos cursos y de los colegios: 'Ventanielles', 'Menéndez y Pelayo', 'San Pedro' de Los Arcos y 'La Luna' de Oviedo divididos por cursos de dos grupos uno de ensayo y otro de control. En la primera fase se trata de comprobar el contenido léxico más apropiado para la EGB y los sectores de este contenido adecuados a cada etapa. En la segunda fase se considera como variable dependiente de dicha enseñanza los efectos o cambios que la misma produce en los alumnos en determinados aspectos del área de Lenguaje: vocabulario, ortografía y redacción. Se elaboran encuestas para la primera fase con el fin de detectar los vocablos mal escritos y aquellos de los que los sujetos desconocen el significado. En la segunda fase se mide el nivel inicial de los alumnos en vocabulario, ortografía y redacción por medio de un dictado y dos redacciones. Para determinar el nivel final de los alumnos se realizan dos redacciones y los tests de vocabulario siguientes: test de cultura verbal de A. Cordero en tercer curso, test de aptitudes escolares de Thurstone en quinto y el test de vocabulario usual de García Hoz en séptimo curso. El conjunto de los vocablos básicos, presentados en la investigación que sirve de base a esta experiencia, merece una especial atención pedagógica, ya que cubre casi la totalidad del caudal léxico utilizado por los escolares en su expresión escrita corriente. La enseñanza de los vocablos básicos ejerce un influjo positivo sobre el rendimiento escolar en el área de Lenguaje en los aspectos de léxico, ortografía y redacción. En los cursos tercero y séptimo los grupos de ensayo logran mejores resultados que el grupo de control en los tests de vocabulario, dando diferencias significativas al nivel del quinto. Se ofrece un marco de referencia para la programación adecuada del sector léxico. Con esta investigación se trata de ofrecer una orientación para la acción didáctica en la enseñanza de las lenguas y se aconseja el establecimiento de una estrecha relación de esta enseñanza con la de los demás sectores lingüísticos y otras áreas. Es conveniente la clasificación temática o en capas nocionales del vocabulario y las clasificaciones de los vocablos básicos que presenten dificultades. Realizar una programación detallada de vocablos básicos distribuidos por ciclos y cursos. Elaborar listas complementarias y realizar un estudio comparativo del vocabulario básico utilizando vocabularios o diccionarios de frecuencias.

Análisis del pensamiento profesional de los profesores : un estudio a través de la metáfora.

El descubrimiento de la vida mental de los profesores por medio del uso que hacen de la metáfora en el lenguaje de clase, es el objetivo de este trabajo. Se centra en las relaciones existentes entre lenguaje y pensamiento y de la enseñanza como proceso de información clínica. Uso y desarrollo de técnicas etnográficas, como la observación participante y la entrevista. El análisis de los datos obtenidos se realizó a través de las categorías de análisis y codificación de los datos.

Las creencias sobre la naturaleza de las Matemáticas y su enseñanza en estudiantes para profesores de Primaria : dos estudios de casos.

Acceder a las creencias epistemológicas en relación a las Matemáticas y su enseñanza. Dos estudiantes para profesores de Matemáticas de EU de Formación Profesorado de EGB. Entrevistas semiestructuradas antes, durante y después de las prácticas. Los participantes realizaron un diario, así como fichas de observación del aprendizaje de los niños. Entrevistas, diarios y fichas de observación. Análisis de contenido. Red semántica. Mapa cognitivo. Las creencias condicionan las estrategias de socialización adoptadas durante las prácticas de enseñanza, caracterizando de esta manera algunos aspectos del proceso de aprender a enseñar. Los cursos de formación deben estructurarse sobre la idea de que los estudiantes para profesor tienen concepciones previas sobre la naturaleza de los contenidos matemáticos que les inducen a dar forma a sus aproximaciones a la enseñanza.

Los constructos de dos estudiantes para profesores de Primaria acerca de las Matemáticas y su enseñanza : influencia de las prácticas.

Relación entre las concepciones previas, su vulnerabilidad al cambio, la estrategia de socialización adoptada, y el efecto de las prácticas en cada uno de los participantes. Dos estudiantes para profesores de Matemáticas de EU de Formación Profesorado de EGB. Entrevistas iniciales para establecer los constructos y elementos a utilizar en las rejillas. Los participantes completaron las rejillas antes y después de cada uno de los dos periodos de prácticas. Así como la elaboración de un diario. Entrevista final estructurada. Entrevistas, diarios y rejillas de Kelly. Análisis factorial. Técnica de rejillas. Red semántica. Mapa cognitivo. La interpretación personal de la realidad vivida durante las prácticas está muy influenciada por la percepción que tienen de sus conocimientos de Matemáticas que consideran muy limitados en todas sus categorías. Las concepciones que los dos futuros maestros tienen de las Matemáticas parecen estar basadas en su propia experiencia como estudiantes, y no en una reflexión acerca de su naturaleza.