No están peleados en la ciencia

M. C. Vianey Guadalupe Cruz Sánchez
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
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En días pasados estaba con mi sobrina de tan sólo dos años de edad quien observaba con detenimiento mi pierna enyesada producto de un accidente. Se acercaba la hora de tomar mi medicina y en ese momento contaba únicamente con ella para auxiliarme con un vaso de agua que había dejado en el comedor. Después de indicarle dónde estaba el vaso, mi sobrina regresó con una taza. Hasta ese momento no me había puesto a pensar en la forma más apropiada de describirle un objeto a una persona, de tal manera que pudiera identificarlo fácilmente.
Cómo explicar a un niño, de manera sencilla y efectiva, lo que es un vaso. Puede utilizarse una definición como: "recipiente pequeño de forma cilíndrica, generalmente de vidrio, usado para beber"; pero aun proporcionando esta definición, un pequeño puede equivocarse y traer, por ejemplo, un frasco o una botella. Pues los tres comparten ciertas propiedades. Entonces, ¿qué nos hace falta?

Podríamos mostrar al niño un conjunto de imágenes que representen diferentes tipos de vasos para que así pueda distinguirlos de otros objetos similares. En ese momento el niño tendrá conocimientos adicionales que le permitirán hacer más fácilmente la distinción. Habrá aprendido de los conceptos y de los ejemplos. Su conocimiento será más completo. Esta es una manera natural de aprender.

En la ciencia, también es conveniente combinar diferentes representaciones y técnicas de adquisición de conocimientos para resolver problemas que involucren aprendizaje. Durante muchos años, la ciencia ha separado los conceptos (originados por la teoría) de los ejemplos (originados por la práctica), creando sistemas independientes para dar solución a problemas. Así, como en el caso donde el conocimiento que la niña tenía acerca de un vaso era incompleto, de igual forma podemos encontrar otros problemas que para abordarlos es conveniente contar con diferentes tipos de conocimiento.

En la informática, para poder resolver problemas mediante conocimientos teóricos y prácticos, se han desarrollado sistemas que pueden realizar

dicha integración, conocidos como: Sistemas Híbridos Neuro-Simbólicos (SHNS). La palabra híbrido indica la integración de dos o más sistemas en uno solo, y neuro-simbólicos, porque combinan Redes Neuronales Artificiales (RNA) con representaciones simbólicas. Las RNA's aprenden a partir de un conjunto de ejemplos y los sistemas simbólicos a partir de conceptos.
Las RNA's están formadas por un conjunto de unidades artificiales que hacen una analogía de las neuronas del ser humano y conexiones entre esas unidades que representan la forma en la cual se conectan y se comunican (Fig. 1).

Figura 1: El objetivo de las RNA's es simular el funcionamiento del cerebro humano a partir del comportamiento básico de las neuronas durante las etapas de aprendizaje y de reconocimiento.
La información que entra a la red se dispersa a través de ésta, hasta obtener una respuesta, para lo cual pasa por una etapa de aprendizaje y otra de reconocimiento. En el aprendizaje, la RNA recibe un conjunto de muestras, por ejemplo de vasos y frascos y en la etapa de reconocimiento intentará diferenciarlos. Por ejemplo, introduciendo las características de un vaso esperaremos una respuesta de aceptación y una de rechazo si se tratara de un frasco.

Por otro lado, en la representación simbólica se utilizan conjuntos de reglas simples (del tipo "SI … ENTONCES …") que contienen el conocimiento teórico proveniente de un experto humano, un manual o un libro; por ejemplo, el concepto de vaso extraído de una enciclopedia.

De esta manera, integrar ambos conocimientos, puede hacerse traduciendo las reglas a una red neuronal y posteriormente suministrarle un conjunto de ejemplos. En resumen, la integración de estos conocimientos: conceptos y ejemplos, es una buena solución a problemas del mundo real.