Fuzzy, la lógica imprecisa

Por ELENA DENIA

Según la lógica de Aristóteles, toda afirmación debe ser necesariamente verdadera o falsa. No obstante, esta no es la imagen que describe nuestro día a día; la experiencia nos enseña que las medias tintas juegan un papel esencial, ya que «el examen no le ha ido mal del todo» o «el chico de Correos le parece bastante guapo». Un amplio espectro de grises gobierna nuestro lenguaje y, por tanto, nuestra percepción y comprensión del mundo. El lenguaje natural y el razonamiento ordinario constituyen el gran desafío de la inteligencia artificial en la actualidad. La lógica borrosa traza el camino.

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MATICES DIFUSOS Comúnmente se compara el funcionamiento del cerebro con el de un ordenador, con sus procesos lógicos, sus criterios para seleccionar la información y hasta un cajón de los recuerdos. Podría decirse que el ordenador se ha ido perfeccionando a su imagen y semejanza, ya que, basándose en la complejidad del razonamiento humano, se han desarrollado sofisticadas herramientas. Todo empezó con un juego de combinación en el que solo participaban el cero y el uno. Un sistema numérico de dos dígitos -el sistema binario-, un lenguaje para las computadoras análogo a los dos valores de verdad que asignaba Aristóteles a los enunciados (verdadero o falso, uno o cero).

Sin embargo, el razonamiento humano no suele ser binario, está lleno de matices difusos. Y ha sido la llamada lógica borrosa, o ‘fuzzy’ en inglés, la que ha abierto las puertas a una nueva forma de estudiar el pensamiento común. Para ello, como aclara el expresidente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Enric Trillas, pionero de esta disciplina en España, «no puede prescindirse de la imprecisión, la incertidumbre y la ambigüedad». De hecho, la gran deficiencia de los actuales ordenadores reside en su dificultad para manejar lo inexacto y lo incierto, pero ahora «la lógica fuzzyresuelve el problema de convertir una instrucción imprecisa en un número», asegura Trillas. Esta es la manera en que, en busca de un formalismo para manejar la imprecisión del mundo real, se ha concebido la lógica borrosa.

Por su parte, el catedrático en la Universidad Complutense de Madrid Javier Montero, presidente de la Sociedad Europea de Lógica Difusa EUSFLAT (European Society For Fuzzy Logic And Technology) entre 2009 y 2013, aclara que «entendemos el mundo a través de conceptos que, en sí mismos, admiten una gradación. Y la lógica difusa admite, precisamente, que las cosas puedan ser hasta cierto punto ciertas y hasta cierto punto falsas. Y al mismo tiempo, claro». Siguiendo esta línea de razonamiento, ser alto se consideraría totalmente falso para una persona de 120 centímetros de estatura, y absolutamente cierto para otra que mida 200 centímetros. Pero para estaturas de 178 y 180 centímetros sería parcialmente cierto, siendo el grado de verdad superior para el último de ellos.

Aunque al principio no se veían claras sus aplicaciones, como sucede con frecuencia en la investigación en ciencia básica, los avances en este campo ya están implementados en sistemas de control industriales, así como en multitud de productos de uso cotidiano. De esta forma, la regulación automática de la velocidad de los trenes del metro de Sendai les permite desplazarse por la ciudad nipona.

EN LA LAVADORA DE CASA Si no desea irse al otro lado del globo para apreciar el efecto de la lógica borrosa, también puede, sencillamente, fijarse en su lavadora, que podría ser lo suficientemente inteligente como para seleccionar por sí misma un programa de lavado de acuerdo con la carga de ropa, el grado de suciedad y las características de las prendas. Además, este tipo de tecnología puede jugar a favor de sus gustos literarios, siendo la responsable de recomendarle los libros de sus autores favoritos como elementos de una biblioteca digital que emergen en su pantalla en forma de sugerencias.

Gracias a la lógica borrosa, se están obteniendo grandes resultados, al facilitar soluciones alternativas a problemas complejos, que, además, cuentan con un coste menor de almacenamiento y procesamiento de información, «como hace nuestro cerebro», matiza Montero, quien espera que los mejores resultados sean los asociados a la comunicación entre ordenadores y seres humanos.

La búsqueda de información a través de la web y el análisis a partir de los sistemas masivos de recogida de datos que se implantan en las sociedades más desarrolladas deberán ser, en su opinión, campos naturales de aplicación de la lógica difusa. «Hace tiempo ya se descubrió que no éramos los usuarios de las máquinas quienes teníamos que aprender su lenguaje. Más bien son las máquinas las que tienen que aprender a entender nuestro lenguaje. Y cada vez son más fáciles de usar. Sin manuales. Porque se acercan al modo en que nosotros razonamos y procesamos la información», aclara Montero, dejando entrever las posibilidades que ofrece a los internautas de un futuro cercano.

Cabe destacar que algunos expertos en la materia apuntan que, por muy automatizados que estén ciertos procedimientos, siempre hará falta un supervisor humano, cuyo cerebro está preparado, después de miles de años de evolución, para lidiar con lo inesperado. En cambio, los defensores de la llamada inteligencia artificial fuerte opinan que llegará el día en que las máquinas adquieran una total autonomía. Se trata de un debate abierto que ya no solo atañe al ámbito de la filosofía.

EL QUESO SABE A FUZZY

Desde la prevención de incendios forestales mediante la creación de cortafuegos hasta procedimientos de clasificación de quesos. Estas fueron algunas de las aplicaciones debatidas en la última edición del Congreso Español sobre Tecnologías y Lógica Fuzzy , celebrado en Zaragoza el pasado mes de febrero, un punto de encuentro bienal entre la academia y la industria. España, país de referencia en este campo -entre los tres primeros de Europa y el tercero y el cuarto a nivel internacional- lidera una parte importante de la investigación mundial.

Pero ¿realmente hay quesos fuzzy? El sabor corresponde a una percepción compleja del gusto, como también sucede con la clasificación de vinos y aceites, en la que los especialistas utilizan palabras para describir lo que degustan. Esta información lingüística no es precisa como una medición química, por lo que la idea consiste en representar cada palabra con un número difuso, que se calibra mediante la experiencia, de acuerdo con un resultado parecido al que proporcionamos con los sentidos.

Otro proyecto fuzzy llevado a cabo por la Universidad de Granada y en el que colabora Fernando Bobillo, profesor de la Universidad de Zaragoza que presidió el comité organizador del congreso, consiste en el diseño de sistemas inteligentes capaces de monitorizar comportamientos de individuos en espacios marcados. Se trata de entornos dotados de sensores que proporcionan información al detectar las actividades humanas, por ejemplo en hogares de personas con necesidades de atención especiales. De esta manera, se pueden ofrecer servicios para mejorar la calidad ambiental interior y la eficiencia energética, regulándose la intensidad de la iluminación, la temperatura o la contaminación del aire para asegurar unas condiciones óptimas que procuren confort a los usuarios.

«En esta aplicación, el sistema debe manejar información imprecisa como ‘breve intervalo de tiempo’, ‘temperatura alta’ o ‘iluminación tenue’, por lo que el funcionamiento se basa en el uso de reglas difusas y el razonamiento aproximado», explica Bobillo. Para este fin, también se está trabajando en una extensión difusa de los estándares que utilizan los arquitectos para la caracterización de los edificios, «por ejemplo -comenta el investigador-, algunos materiales, como la madera contrachapada o el vidrio, se consideran materiales naturales solo con un cierto grado. Además de que las dimensiones de las habitaciones y ventanas se manejan de un modo impreciso». Así pues, el diseño de las viviendas se vuelve tan fuzzy como sus habitantes.

LAS TÉCNICAS BORROSAS DE UN DETECTIVE

COINCIDENCIAS CRÁNEO-CARA Somos detectives con un cráneo entre manos. En nuestra misión de identificarlo, acudimos a la lógica fuzzy . Con ella podemos hacer una comparación entre el fotograma o modelado 3D del cráneo y las fotografías de personas desaparecidas. El solapamiento cráneo-cara es una técnica de identificación forense que consiste en obtener la mejor superposición posible entre estos dos elementos independientes para determinar si pertenece o no a cierta persona. Para ello, la técnica fuzzy juega con las localizaciones de dos conjuntos de puntos (‘landmarks’), situados en el rostro y en el cráneo, y luego estudia las correspondencias morfológicas y faciales.

El modelado de la distancia existente entre el hueso y el tejido blando de la cara viene dado por estudios antropométricos que varían en función del sexo, la edad y la etnia del individuo. Sin embargo, al ser estos parámetros de naturaleza imprecisa, no se habían incluido en los métodos automáticos de solapamiento cráneo-cara hasta la llegada de la lógica borrosa. Además, esta práctica permite ubicar un número elevado de puntos de referencia cuando la fotografía tiene una baja resolución o está pobremente iluminada. Se trata de una ubicación aproximada, pero que proporciona mucho mejores resultados que el método habitual.

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TRAS LAS HUELLAS DEL ASESINO Nuestra investigación continúa con el registro de huellas en la escena del crimen. En este caso, para aplicar la lógica fuzzy , lo primero es definir una serie de rasgos que permitan caracterizar la huella, como las localizaciones y distancias relativas entre los llamados ‘deltas’, tres segmentos de la huella que forman un triángulo. Si bien los rasgos de las huellas tienen un valor preciso, las reglas que construimos para identificarlas usan valores imprecisos. Son reglas fuzzy. Por ejemplo, si la huella cumple cierto criterio con un grado alto -siendo ‘alto’ un valor impreciso-, entonces podremos clasificarla con mayor seguridad en una determinada clase. No obstante, la impresión papilar puede cumplir diversos criterios a la vez, con diferentes grados, por lo que se tomará como resultado final aquella que se clasifique con el mayor grado de compatibilidad.

Hasta el momento no se han encontrado dos huellas idénticas, ni siquiera en gemelos. Además, los dibujos impresos en la epidermis son perennes desde que se forman en la vida intrauterina. De hecho, si nos rasguñamos los dedos, se regenerarán. A no ser que la herida sea lo suficientemente profunda, en cuyo caso las marcas papilares serán sustituidas por una cicatriz, pero nunca modificarán las formas de sus surcos. El presunto autor de nuestro caso ha quedado desenmascarado y, la víctima del crimen, identificada.

Curiosamente el carácter único de las huellas dactilares ya era conocido en las antiguas Persia y Babilonia, donde se utilizaban estas impresiones para autenticar registros en arcilla. Pero no fue hasta hace algo más de un siglo, en Argentina, cuando se utilizó el primer sistema de identificación de huella dactilar para resolver un crimen. Tras verificar el método con varios centenares de reclusos, la Policía de Buenos Aires adoptó el sistema en 1894, surgiendo así la disciplina científica de la dactiloscopía, cuya principal premisa es que los dibujos papilares son originales y perennes.

Reportaje publicado en Tercer Milenio el 9 de diciembre de 2014.

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