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Teórico de la lógica

Logic Theorist es un programa informático completado en 1956 por Allen Newell , Herbert A. Simon y Cliff Shaw . [ 1 ] Fue el primer programa diseñado deliberadamente para realiz...

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Logic Theorist es un programa informático completado en 1956 por Allen Newell , Herbert A. Simon y Cliff Shaw . [ 1 ] Fue el primer programa diseñado deliberadamente para realizar razonamiento automatizado y ha sido descrito como "el primer programa de inteligencia artificial ". [ 1 ] [ a ] ​​Logic Theorist demostró 38 de los primeros 52 teoremas del capítulo dos de Principia Mathematica de Whitehead y Bertrand Russell , y encontró demostraciones nuevas y más cortas para algunos de ellos. [ 3 ]

Historia

En 1955, cuando Newell y Simon comenzaron a trabajar en The Logic Theorist, el campo de la inteligencia artificial aún no existía; el término "inteligencia artificial" no se acuñaría hasta el verano siguiente. [ b ]

Simon era un politólogo que previamente había estudiado el funcionamiento de las burocracias y desarrollado su teoría de la racionalidad limitada (por la que posteriormente ganaría el Premio Nobel de Economía en 1978). Creía que el estudio de las organizaciones empresariales requiere, al igual que la inteligencia artificial, una comprensión de la naturaleza de la resolución de problemas y la toma de decisiones humanas . Simon afirmó que, mientras trabajaba como consultor en la RAND Corporation a principios de la década de 1950, vio a una impresora tecleando un mapa, utilizando letras y signos de puntuación comunes como símbolos. Esto le llevó a pensar que una máquina capaz de manipular símbolos podría simular la toma de decisiones e incluso, posiblemente, el proceso del pensamiento humano. [ 5 ] [ 6 ]

El programa que imprimió el mapa había sido escrito por Newell, un científico de RAND que estudiaba logística y teoría de la organización . Para Newell, el momento decisivo fue en 1954, cuando Oliver Selfridge visitó RAND para describir su trabajo sobre la coincidencia de patrones . Al ver la presentación, Newell comprendió de repente cómo la interacción de unidades simples y programables podía lograr un comportamiento complejo, incluido el comportamiento inteligente de los seres humanos. «Todo sucedió en una tarde», diría más tarde. [ 2 ] [ 7 ] Fue un raro momento de epifanía científica.

"Tuve una claridad tal que supe que este era un nuevo camino, y uno que iba a seguir. No he tenido esa sensación muchas veces. Soy bastante escéptico, así que normalmente no me dejo llevar por la euforia, pero en esa ocasión sí. Completamente absorto en ello, sin existir en los dos o tres niveles de conciencia en los que estás trabajando, y consciente de que estás trabajando, y consciente de las consecuencias e implicaciones, el modo normal de pensamiento. No. Completamente absorto durante diez o doce horas." [ 8 ]

Newell y Simon comenzaron a hablar sobre la posibilidad de enseñar a las máquinas a pensar. Su primer proyecto fue un programa capaz de demostrar teoremas matemáticos como los utilizados en los Principia Mathematica de Bertrand Russell y Alfred North Whitehead . Contaron con la ayuda del programador informático Cliff Shaw , también de RAND, para desarrollar el programa. (Newell afirma: «Cliff era el verdadero científico informático de los tres». [ 9 ] )

La primera versión fue simulada a mano: escribieron el programa en tarjetas de 3x5 y, como recordó Simon:

En enero de 1956, reunimos a mi esposa y a mis tres hijos junto con algunos estudiantes de posgrado. A cada miembro del grupo le dimos una de las tarjetas, de modo que cada una se convirtió, en efecto, en un componente del programa informático... Aquí la naturaleza imitaba al arte que imitaba a la naturaleza. [ 10 ]

Lograron demostrar que el programa podía probar teoremas con la misma eficacia que un matemático talentoso. Finalmente, Shaw pudo ejecutar el programa en la computadora de las instalaciones de RAND en Santa Mónica.

En el verano de 1956, John McCarthy , Marvin Minsky , Claude Shannon y Nathan Rochester organizaron una conferencia sobre lo que denominaron "inteligencia artificial" (término acuñado por McCarthy para la ocasión). Newell y Simon presentaron con orgullo al grupo el libro The Logic Theorist. La acogida fue tibia. Pamela McCorduck escribe: "La evidencia indica que nadie, salvo Newell y Simon, percibió la trascendencia a largo plazo de lo que estaban haciendo". [ 11 ] Simon confiesa que "probablemente fuimos bastante arrogantes al respecto" [ 12 ] y añade:

No querían saber nada de nosotros, y nosotros tampoco queríamos saber nada de ellos: ¡teníamos algo que mostrarles ! ... En cierto modo era irónico porque ya habíamos hecho el primer ejemplo de lo que buscaban; y segundo, no le prestaron mucha atención. [ 13 ]

El teórico de la lógica pronto demostró 38 de los primeros 52 teoremas en el capítulo 2 de los Principia Mathematica . La demostración del teorema 2.85 fue en realidad más elegante que la demostración elaborada laboriosamente a mano por Russell y Whitehead. [ c ] Simon pudo mostrar la nueva demostración al propio Russell, quien "respondió con deleite". [ 3 ] Intentaron publicar la nueva demostración en The Journal of Symbolic Logic , pero fue rechazada con el argumento de que una nueva demostración de un teorema matemático elemental no era notable, pasando por alto aparentemente el hecho de que uno de los autores era un programa de computadora. [ 14 ] [ 3 ]

Newell y Simon forjaron una sólida alianza, fundando uno de los primeros laboratorios de IA en el Instituto Tecnológico Carnegie y desarrollando una serie de programas e ideas influyentes en el campo de la inteligencia artificial, entre los que se incluyen el Solucionador General de Problemas , Soar y su teoría unificada de la cognición .

Arquitectura

El Teórico de la Lógica es un programa que realiza procesos lógicos sobre expresiones lógicas . [ 15 ] El Teórico de la Lógica opera según los siguientes principios:

Expresiones

  • Una expresión está compuesta de elementos .
  • Existen dos tipos de memoria: la de trabajo y la de almacenamiento .
  • Cada memoria de trabajo contiene un único elemento. El teórico de la lógica suele utilizar de 1 a 3 memorias de trabajo.
  • Cada memoria de almacenamiento es una lista que representa una expresión completa o un conjunto de elementos. En particular, contiene todos los axiomas y teoremas lógicos demostrados.
  • Una expresión es un árbol de sintaxis abstracta , donde cada nodo es un elemento con hasta 11 atributos.

Por ejemplo, la expresión lógica¬PAG→(Q∧¬PAG){\displaystyle \neg P\to (Q\wedge \neg P)}se representa como un árbol con un elemento raíz que representa→{\displaystyle \to }Entre los atributos del elemento raíz se encuentran los punteros a los dos elementos que representan las subexpresiones.¬PAG{\displaystyle \neg P}yQ∧¬PAG{\displaystyle Q\wedge \neg P}.

Procesos

Existen cuatro tipos de procesos, desde el nivel más bajo hasta el más alto.

  • Instrucciones: Son similares al código ensamblador . Pueden realizar una operación primitiva sobre una expresión en la memoria de trabajo o un salto condicional a otra instrucción. Un ejemplo es "colocar el subelemento derecho de la memoria de trabajo 1 en la memoria de trabajo 2".
  • Proceso elemental: Son similares a las subrutinas. Una secuencia de instrucciones que se pueden llamar.
  • Método: Una secuencia de procesos elementales. Existen 4 métodos:
    • Sustitución : dada una expresión, intenta transformarla en un teorema o axioma demostrado mediante la sustitución de variables y conectores lógicos.
    • desprendimiento: expresión dadaB{\displaystyle B}, intenta encontrar un teorema o axioma probado de formaA→B′{\displaystyle A\to B'}, dóndeB′{\displaystyle B'}rendimientosB{\displaystyle B}después de la sustitución, luego intenta demostrarA{\displaystyle A}por sustitución.
    • encadenamiento hacia adelante: expresión dadaA→do{\displaystyle A\to C}, intenta encontrar para un teorema o axioma probado de formaA→B{\displaystyle A\to B}, luego intentar demostrarB→do{\displaystyle B\to C}por sustitución.
    • encadenamiento hacia atrás: expresión dadaA→do{\displaystyle A\to C}, intenta encontrar para un teorema o axioma probado de formaB→do{\displaystyle B\to C}, luego intentar demostrarA→B{\displaystyle A\to B}por sustitución.
  • Método de control ejecutivo: Este método aplica cada uno de los 4 métodos en secuencia a cada teorema que se va a demostrar.

La influencia de los teóricos de la lógica en la IA

El teórico de la lógica introdujo varios conceptos que serían fundamentales para la investigación en IA:

El razonamiento como búsqueda
Los teóricos de la lógica exploraron un árbol de búsqueda : la raíz era la hipótesis inicial , y cada rama una deducción basada en las reglas de la lógica. En algún punto del árbol se encontraba el objetivo: la proposición que el programa pretendía demostrar. El camino a lo largo de las ramas que conducía al objetivo era una demostración  : una serie de enunciados, cada uno deducido mediante las reglas de la lógica, que llevaban desde la hipótesis hasta la proposición a demostrar.
Heurísticas
Newell y Simon se dieron cuenta de que el árbol de búsqueda crecería exponencialmente y que necesitaban "recortar" algunas ramas, utilizando " reglas prácticas " para determinar qué caminos tenían pocas probabilidades de conducir a una solución. Llamaron a estas reglas ad hoc " heurísticas ", utilizando un término introducido por George Pólya en su libro clásico sobre demostración matemática , How to Solve It . (Newell había tomado cursos con Pólya en Stanford ). [ 16 ] Las heurísticas se convertirían en un área importante de investigación en inteligencia artificial y siguen siendo un método importante para superar la explosión combinatoria intratable de búsquedas que crecen exponencialmente.
Procesamiento de listas
Para implementar Logic Theorist en una computadora, los tres investigadores desarrollaron un lenguaje de programación, IPL , que utilizaba la misma forma de procesamiento de listas simbólicas que más tarde constituiría la base del lenguaje de programación Lisp de McCarthy , un lenguaje importante que aún utilizan los investigadores de IA. [ 17 ] [ 18 ]

Implicaciones filosóficas

Pamela McCorduck escribe que El teórico de la lógica fue "una prueba irrefutable de que una máquina podía realizar tareas hasta entonces consideradas inteligentes, creativas y exclusivamente humanas". [ 3 ] Y, como tal, representa un hito en el desarrollo de la inteligencia artificial y nuestra comprensión de la inteligencia en general.

Simon dijo a una clase de posgrado en enero de 1956: "Durante la Navidad, Al Newell y yo inventamos una máquina pensante", [ 19 ] [ 20 ] y escribiría:

[Nosotros] inventamos un programa informático capaz de pensar de forma no numérica, y así resolvimos el venerable problema mente-cuerpo , explicando cómo un sistema compuesto de materia puede tener las propiedades de la mente. [ 21 ]

Esta afirmación, de que las máquinas pueden tener mente al igual que las personas, sería denominada posteriormente " Inteligencia Artificial Fuerte " por el filósofo John Searle . Sigue siendo un tema de intenso debate hasta el día de hoy.

Pamela McCorduck también ve en El teórico de la lógica el debut de una nueva teoría de la mente, el modelo de procesamiento de la información (a veces llamado computacionalismo o cognitivismo ). Ella escribe que "esta visión llegaría a ser fundamental para su trabajo posterior y, en su opinión, tan fundamental para comprender la mente en el siglo XX como lo había sido el principio de selección natural de Darwin para comprender la biología en el siglo XIX". [ 22 ] Newell y Simon formalizarían más tarde esta propuesta como la hipótesis de los sistemas de símbolos físicos .

Notas

  1. ↑ Generalmente se considera que el teórico de la lógica creó el primer programa de IA verdadero, aunqueel programa de damas de Arthur Samuel se publicó antes. Christopher Strachey también escribió un programa de damas en 1951. [ 2 ]
  2. ↑ El término «inteligencia artificial» fue acuñado por John McCarthy en la propuesta para la Conferencia de Dartmouth de 1956. La conferencia es «generalmente reconocida como la fecha oficial de nacimiento de la nueva ciencia», según Daniel Crevier . [ 4 ]
  3. ↑ Lo que aquí se denomina Teorema 2.85, de hecho, aparece numerado como 2.53 en la página 107 de la edición de 1963 de Cambridge University Press ( https://www.uhu.es/francisco.moreno/gii_mac/docs/Principia_Mathematica_vol1.pdf ) y aparece, con el mismo número 2.53, en la página 112 de la edición de 1910 de CUP, según la digitalización en wikibooks ( https://en.wikisource.org/wiki/Russell_%26_Whitehead%27s_Principia_Mathematica/Part_1/Section_A#Discussion_2 ).

Citas

  1. 1 2 McCorduck 2004 , págs. 123–125 , Crevier 1993 , págs. 44–46 y Russell & Norvig 2021 , pág. 17   
  2. 1 2 Crevier 1993 , pág. 44.
  3. 1 2 3 4 McCorduck 2004 , pág. 167.
  4. ↑ Crevier 1993 , págs. 49–50.
  5. ↑ Crevier 1993 , págs. 41–44.
  6. ↑ McCorduck 2004 , pág. 148.
  7. ↑ McCorduck 2004 , págs. 157–158.
  8. ↑ McCorduck 2004 , págs. 158–159.
  9. ↑ McCorduck 2004 , pág. 169.
  10. ↑ Crevier 1993 , pág. 45.
  11. ↑ McCorduck 2004 , pág. 124.
  12. ↑ Crevier 1993 , pág. 48.
  13. ↑ Crevier 1993 , pág. 49.
  14. ↑ Crevier 1993 , pág. 146.
  15. ↑ Gugerty, Leo (octubre de 2006). "El teórico de la lógica de Newell y Simon: antecedentes históricos e impacto en el modelado cognitivo" . Actas de la reunión anual de la Sociedad de Factores Humanos y Ergonomía . 50 (9): 880–884 . doi : 10.1177/154193120605000904 . ISSN 2169-5067 . 
  16. ↑ Crevier 1993 , pág. 43.
  17. ↑ Crevier 1993 , págs. 46–48.
  18. ↑ McCorduck 2004 , págs. 167–168.
  19. ↑ Citado en McCorduck (2004 , p. 138) 
  20. ↑ "Bibliotecas/Archivos Universitarios: Exposición de Modelos Mentales/Investigación sobre Resolución de Problemas" . shelf1.library.cmu.edu .
  21. ↑ Citado en Crevier 1993 , pág. 46 
  22. ↑ McCorduck 2004 , pág. 127.

Referencias

  • Crevier, Daniel (1993). IA: La tumultuosa búsqueda de la inteligencia artificial . Nueva York, NY: BasicBooks. ISBN 0-465-02997-3., págs.  44–46.
  • McCorduck, Pamela (2004), Máquinas que piensan (2.ª  ed.), Natick, Massachusetts: AK Peters, ISBN 1-5688-1205-1, págs.  161–170.
  • Russell, Stuart J.; Norvig , Peter. (2021). Inteligencia artificial: un enfoque moderno (4.ª  ed.). Hoboken: Pearson. ISBN 9780134610993. LCCN 20190474 . 
  • Informe de Newell y Simon para la RAND Corporation sobre el teórico de la lógica.
  • Versión completa del informe de Newell y Simon para la RAND Corporation sobre el teórico de la lógica.
  • Bibliotecas de CMU: Mentes humanas y máquinas
  • Código fuente en formato PDF en Github
  • Implementación de IPL-V en Common Lisp en 2026 que ejecuta el código original de Logic Theorist.