Conceptos de fluidos y analogías creativas: modelos informáticos de los mecanismos fundamentales del pensamiento es un libro de 1995 de Douglas Hofstadter y otros miembros del Grupo de investigación de analogías de fluidos que explora los mecanismos de la inteligencia a través de modelos informáticos . Sostiene que las nociones de analogía y fluidez son fundamentales para explicar cómo la mente humana resuelve problemas y para crear programas informáticos que muestren un comportamiento inteligente. Analiza varios programas informáticos que los miembros del grupo han creado a lo largo de los años para resolver problemas que requieren inteligencia.
Fue el primer libro vendido por Amazon.com . [1]
El libro es una colección de artículos revisados que aparecieron en precedencia, cada uno precedido por una introducción de Hofstadter. Describen el trabajo científico de él y sus colaboradores en los años 1980 y 1990. El proyecto comenzó a finales de los años 1970 en la Universidad de Indiana. En 1983 se tomó un año sabático en el MIT, trabajando en el Laboratorio de Inteligencia Artificial de Marvin Minsky . Allí conoció y colaboró con Melanie Mitchell , quien luego se convirtió en su estudiante de doctorado. Posteriormente, Hofstadter se trasladó a la Universidad de Michigan, donde se fundó el FARG (Fluid Analogies Research Group). Finalmente regresó a la Universidad de Indiana en 1988, continuando allí la investigación de FARG. El libro fue escrito durante un año sabático en el Istituto per la Ricerca Scientifica e Tecnologica en Trento, Italia.
Tras la publicación, Jon Udell , editor técnico senior de BYTE , dijo: [2]
Hace quince años, Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid irrumpió en la escena literaria y le valió a su autor un premio Pulitzer y una columna mensual en Scientific American . La exuberante síntesis de matemáticas, música y arte de Douglas Hofstadter, y sus inspirados experimentos mentales con "jerarquía enredada", recursividad, reconocimiento de patrones, inversión figura/fondo y autorreferencia, deleitaron a los filósofos de salón y a los teóricos de la IA. Pero al final, mucha gente creía que estos juegos intelectuales no proporcionaban ningún modelo útil de cognición en el que basar futuras investigaciones sobre IA. Ahora Fluid Concepts and Creative Analogies presenta ese modelo, junto con los programas informáticos que Hofstadter y sus asociados han diseñado para probarlo. Estos programas funcionan en microdominios sencillos pero sorprendentemente ricos.
El 3 de abril de 1995, Fluid Concepts and Creative Analogies se convirtió en el primer libro pedido en línea por un cliente de Amazon.com. [3]
El primer proyecto de IA de Hofstadter surgió de su fascinación adolescente por las secuencias numéricas . Cuando tenía 17 años, estudió la forma en que se entrelazan los números triangulares y cuadrados y, finalmente, encontró una relación recursiva que lo describía. En su primer curso sobre IA, se propuso a los estudiantes y a sí mismo la tarea de escribir un programa que pudiera extrapolar la regla mediante la cual se genera una secuencia numérica. Analiza las técnicas de amplitud y profundidad , pero finalmente concluye que los resultados representan sistemas expertos que encarnan una gran cantidad de conocimiento técnico pero no arrojan mucha luz sobre los procesos mentales que los humanos utilizan para resolver tales acertijos.
En lugar de eso, ideó una versión simplificada del problema, llamada SeekWhence, donde las secuencias se basan en reglas básicas muy simples que no requieren conocimientos matemáticos avanzados. Sostiene que el reconocimiento de patrones , la analogía y las hipótesis de trabajo fluido son fundamentales para comprender cómo los humanos abordan tales problemas.
Jumbo es un programa para resolver jumbles , acertijos de palabras que consisten en cinco o seis letras revueltas que deben ser anagramadas para formar una palabra en inglés. No es necesario que la palabra resultante sea real, sino simplemente plausible, es decir, que esté formada por una secuencia de letras normal en inglés.
Los elementos constitutivos de Jumbo son los siguientes:
Una "temperatura" está asociada al estado actual del citoplasma; determina la probabilidad de que se ejecute un codelet destructivo. Hay una temperatura "congelante" a partir de la cual ya no puede producirse ninguna destrucción: se ha encontrado una solución.
Numbo es un programa de Daniel Defays que intenta resolver problemas numéricos similares a los utilizados en el juego francés "Le compte est bon" . El juego consiste en combinar unos números llamados "ladrillos", utilizando las operaciones de multiplicación, suma y resta, para obtener un resultado determinado.
El programa está inspirado en Jumbo y Copycat y utiliza una red permanente de hechos matemáticos conocidos, una memoria de trabajo en forma de citoplasma y un codificador que contiene codelets para producir asociaciones libres de ladrillos con el fin de llegar al resultado.
El subtítulo del capítulo Una crítica de la metodología de la inteligencia artificial indica que se trata de un artículo polémico, en el que David Chalmers , Robert French y Hofstadter critican la mayor parte de las investigaciones que se llevaban a cabo en ese momento (principios de los años 80) por exagerar los resultados y omitir la información. Características centrales de la inteligencia humana.
Algunos de estos proyectos de IA, como el motor de mapeo de estructuras (SME), pretendían modelar altas facultades de la mente humana y ser capaces de comprender analogías literarias y redescubrir importantes avances científicos. En la introducción, Hofstadter advierte sobre el efecto Eliza que lleva a la gente a atribuir la comprensión a un programa informático que sólo utiliza unas pocas frases comunes. Los autores afirman que los datos de entrada para resultados tan impresionantes ya están fuertemente estructurados en la dirección del descubrimiento previsto y que al ordenador sólo le queda una simple tarea de comparación.
Su principal afirmación es que es imposible modelar la cognición de alto nivel sin modelar al mismo tiempo la percepción de bajo nivel. Si bien la cognición se basa necesariamente en la percepción, sostienen que a su vez influye en la percepción misma. Por lo tanto, un proyecto de IA sólido debería intentar modelar los dos juntos. En un eslogan repetido varias veces a lo largo del libro: cognición es reconocimiento .
Dado que la percepción humana es demasiado compleja para ser modelada por la tecnología disponible, favorecen la restricción de los proyectos de IA a dominios limitados como el utilizado para el proyecto Copycat.
Este capítulo presenta, como indica el título completo, Un modelo de fluidez mental y creación de analogías . Es una descripción de la arquitectura del programa Copycat , desarrollado por Hofstadter y Melanie Mitchell . El campo de aplicación del programa es un dominio de secuencias alfabéticas cortas. Un acertijo típico es: si abc se cambiara por abd , ¿cómo cambiarías ijk de la misma manera? . El programa intenta encontrar una respuesta utilizando una estrategia supuestamente similar a la forma en que la mente humana aborda la pregunta.
Copycat tiene tres componentes principales:
El software resultante muestra propiedades emergentes. Funciona según un escaneo en terrazas paralelo que ejecuta varios procesos posibles al mismo tiempo. Muestra fluidez mental en el sentido de que los conceptos pueden convertirse en otros similares. Emula el comportamiento humano al tender a encontrar las soluciones más obvias la mayor parte del tiempo, pero quedar más satisfecho (como lo demuestra la baja temperatura) con respuestas más inteligentes y profundas que encuentra con menor frecuencia.
Este capítulo compara Copycat con otros trabajos recientes (en ese momento) en inteligencia artificial . Específicamente, lo compara con los resultados reclamados del motor de mapeo de estructuras SME y el motor de mapeo de restricciones analógicas (ACME). La opinión de los autores es que esos programas adolecen de dos defectos: sus entradas están preestructuradas por los desarrolladores para resaltar las analogías que se supone que debe encontrar el software; y la arquitectura general de los programas es serial y determinista en lugar de paralela y estocástica como la de Copycat, que consideran psicológicamente más plausible.
Se critica severamente la afirmación de que estas herramientas pueden resolver problemas de la "vida real". De hecho, sólo los términos utilizados en el ejemplo sugieren que la entrada a los programas proviene de una situación concreta. Las estructuras lógicas en realidad no implican ningún significado para el término.
Finalmente se da una valoración más positiva a otros dos proyectos: el modelo PAN de Indurkhya y el sistema AMBR de Kokinov.
Este capítulo analiza aquellos aspectos de la creatividad humana que aún no han sido modelados por Copycat y establece un plan de investigación para una futura extensión del software. El principal elemento que falta es la capacidad de la mente para observarse a sí misma y reflexionar sobre su propio proceso de pensamiento. También es importante la capacidad de aprender y recordar los resultados de la actividad mental.
La creatividad mostrada en la búsqueda de analogías debería ser aplicable a niveles cada vez más elevados: hacer analogías entre analogías (expresión inspirada en el título de un libro de Stanislaw Ulam ), analogías entre estas analogías de segundo orden, etc.
A otro de los alumnos de Hofstadter, Robert French, se le asignó la tarea de aplicar la arquitectura de Copycat a un ámbito diferente, consistente en analogías entre objetos que se encuentran sobre una mesa en una cafetería. El programa resultante se llamó Tabletop.
Los autores presentan un ámbito diferente y más amplio para justificar la relevancia de atacar un proyecto aparentemente tan trivial. El dominio alternativo se llama Ob-Platte y consiste en descubrir analogías entre ubicaciones geográficas en diferentes regiones o países.
Una vez más se ofrecen argumentos en contra de un enfoque de fuerza bruta, que funcionaría en el pequeño dominio Tabletop pero sería inviable en el dominio más grande de Ob-Platte. En su lugar, se utiliza una arquitectura paralela no determinista, similar a la adoptada por el proyecto Copycat.
En la premisa del capítulo, titulado El complicado problema de la evaluación de la investigación , Hofstadter considera la cuestión de cómo se debe evaluar la investigación en IA. Se opone a respetar estrictamente la correspondencia entre los resultados de un programa de IA y la respuesta media de los sujetos de prueba humanos. Da dos razones para su rechazo: se supone que el programa de IA emula la creatividad, mientras que un promedio de respuestas humanas eliminará cualquier percepción original de cualquiera de los sujetos individuales; y la arquitectura del programa debería ser más importante que su mera descripción funcional.
En el artículo principal se describe la arquitectura de Tabletop: está fuertemente inspirada en la de Copycat y consta de un Slipnet, un Workspace y un Corerack.
Este último capítulo trata sobre un proyecto más ambicioso que Hofstadter inició con el estudiante Gary McGraw. El microdominio utilizado es el de las fuentes en cuadrícula: alfabetos tipográficos construidos mediante un sistema rígido de pequeños componentes rígidos. El objetivo es construir un programa que, dadas sólo unas pocas o sólo una letra de la fuente de la cuadrícula, pueda generar todo el alfabeto en el mismo estilo . La dificultad radica en la ambigüedad y la indefinibilidad del estilo . El programa proyectado tendría una estructura muy similar a la de Jumble, Numble, Copycat y Tabletop.
En la parte final del libro, Hofstadter analiza algunos proyectos de IA con ojo crítico. Encuentra que a la IA actual le falta la esencia de la creatividad humana y hace afirmaciones exageradas. Los proyectos bajo escrutinio son los siguientes.
AARON , un artista informático que puede dibujar imágenes de personas en entornos al aire libre con un estilo distintivo que recuerda al de un artista humano; Crítica: el programa no comprende los objetos que dibuja, simplemente utiliza algunos algoritmos gráficos con cierta aleatoriedad para generar diferentes escenas en cada ejecución y darle al estilo una sensación más natural.
Racter , un autor informático que escribió un libro titulado La barba del policía está medio construida . Aunque parte de la prosa generada por el programa es bastante impresionante, debido en parte al efecto Eliza , el ordenador no tiene noción alguna de la trama ni del significado de las palabras que utiliza. Además, el libro se compone de textos seleccionados entre miles producidos por ordenador a lo largo de varios años.
AM , un matemático informático que genera nuevos conceptos matemáticos. Logró producir por sí solo la noción de número primo y la conjetura de Goldbach . Al igual que con Racter, la pregunta es hasta qué punto el programador filtró la salida del programa, manteniendo sólo la salida interesante ocasional. Además, al ser las matemáticas un dominio muy especializado, es dudoso que las técnicas utilizadas puedan abstraerse a la cognición general.
Otro programa matemático, llamado Geometría, fue celebrado por hacer un descubrimiento revelador de una prueba original de que un triángulo isósceles tiene ángulos de base iguales. La prueba se basa en ver el triángulo de dos maneras diferentes. Sin embargo, el programa genera todas las formas posibles de ver el triángulo, sin siquiera saber que es el mismo triángulo.
Hofstadter concluye con algunas observaciones metodológicas sobre el test de Turing . En su opinión, sigue siendo una buena definición y sostiene que al interactuar con un programa, un humano puede tener una idea no sólo de su comportamiento sino también de su estructura. Sin embargo, critica el uso que se hace de él en la actualidad: fomenta el desarrollo de interfaces de lenguaje natural extravagantes [ prosa de pavo real ] en lugar de la investigación de facultades cognitivas profundas.