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Crean una máquina inventora basada en programación genética

Una máquina capaz de adaptarse a diversos problemas y que puede ofrecer soluciones creativas es el sorprendente logro del informático John Koza, conocido por ser el padre de la llamada “programación genética”. Esta técnica emula la versatilidad de la biología, que va probando procesos hasta dar con la mejor de las soluciones. Basada en la teoría de la evolución de Darwin y en los modelos matemáticos que describen los procesos básicos de la evolución de los organismos vivos, la programación genética ha conseguido que la máquina de Koza no deje de producir inventos patentables, aunque no generados por humanos. Por Vanessa Marsh.

Crean una máquina inventora basada en programación genética

El informático estadounidense John Koza, padre de la llamada “programación genética”, ha conseguido desarrollar una máquina con capacidad inventiva. Se trata de un artefacto que puede realizar en paralelo hasta 1.000 procesamientos, a partir de los cuales genera inventos patentables.

Uno de los más destacados ha sido una antena que ya ha sido utilizada por la NASA en uno de sus microsatélites experimentales, y que se ha convertido en el primer objeto ideado artificialmente para ser lanzado al espacio.

La máquina inventada por Koza funciona gracias a la llamada programación genética -término que él mismo patentó- y que es una técnica cuya meta es lograr que los ordenadores aprendan a resolver problemas, con programas que evolucionan hasta alcanzar soluciones propias y satisfactorias, como hace el pensamiento humano y, sobre todo, la biología.

La máquina de Koza ha llegado a producir ideas que a los propios diseñadores del código que la hace funcionar jamás se les hubieran ocurrido. Para ello se le ha instalado un método denominado “darwiniano”, que consiste en que el software de la máquina, al enfrentarse a un problema inicial, busque entre los códigos de información que posee aquellos que resulten más exitosos en la consecución de objetivos y soluciones. Si el artefacto debe generar un diseño novedoso determinado para alcanzar la resolución, simplemente lo hace.

La clave

Tal como ha explicado al respecto la revista Popular Science, la clave del invento es unir los bits, o unidades básicas de información, de diversos programas informáticos. Los algoritmos genéticos (que son algoritmos matemáticos que usan operaciones modeladas según el principio biológico darwiniano de reproducción y supervivencia) que componen la programación genética trabajan en la optimización de parámetros específicos. Koza eligió este tipo de algoritmos porque permiten una evolución de fines abiertos para las estructuras básicas, de manera que se puedan crear diseños más novedosos y sofisticados.

Por ejemplo, trabajando en el desarrollo del diseño de un circuito eléctrico, la máquina pudo generar el diseño de un par de controladores de circuitos que dirigen su retroalimentación. Los diseños han resultado tan originales, que Koza y sus colegas han podido patentarlos, a pesar de que técnicamente no han sido creados por humanos.

Otro ejemplo es la ya mencionada antena utilizada por la NASA, y que fue probada dentro de la misión 5 de Space Technology de dicha institución, una plataforma de prueba de nuevas tecnologías. Para fabricarla, se le presentaron a la máquina los requisitos necesarios para la composición de una antena, y el programa generó cientos de posibilidades. El resultado fue una antena aparentemente torcida pero que poseía la amplitud de banda que la NASA necesitaba.

Estas soluciones se logran gracias a las combinaciones de las partes comunes de los objetos que ya conocemos, pero que nunca se habían combinado de ese modo. Los expertos señalan que todas las partes de los aviones ya se tenían antes de que éstos aparecieran, pero hubo de llegar alguien a quien, en ausencia total de aleatoriedad, se le ocurriera combinarlas de una forma determinada para producir la primera aeronave que funcionara con éxito.

Estas recombinaciones pueden ser a menudo producto de la serendipia (estar buscando una cosa y dar, por casualidad, con otra), pero en general suceden por otra razón: la existencia de la creatividad, una forma de la inteligencia humana que hasta ahora no habían podido reproducir las máquinas.

Crean una máquina inventora basada en programación genética

Orígenes

La creación de la máquina de Koza tiene su origen en las investigaciones en el campo de los algoritmos genéticos y de la inteligencia artificial. Koza presentó su tesis en la universidad de Michigan, y su director de tesis fue John Holland, considerado hoy por hoy como el padre de los algoritmos genéticos.

Éste se basó en los términos matemáticos con los que pueden describirse los mecanismos básicos de variación de las plantas y de los animales. A partir de ahí, ideó un sistema informático capaz de, gracias a pequeñas mejoras y variaciones, generar códigos nuevos.

Ese fue el inicio del nacimiento de la programación genética, en la década de los años cincuenta del siglo pasado. La mejora de los procesadores ha permitido que esta técnica se haya ido ampliando. En lo que se refiere a la inteligencia artificial, lo que se pretendía era imitar algunas funciones del sistema humano, como el lenguaje o los patrones de reconocimiento, para aplicarlos a los sistemas informáticos: así se fabricarían máquinas pensantes.

Koza se centró en el estudio de los algoritmos genéticos porque pensaba que podía ser más comercial que la inteligencia artificial. Éstos, sin embargo, resultaban frustrantes: aunque eran unos excelentes optimizadotes, carecían de creatividad en la formulación de soluciones novedosas a problemas planteados.

Koza dio un paso adelante: se le ocurrió aplicarlos a los ordenadores para que éstos pudieran hacer que sus propios softwares evolucionaran. Así, los programas de ordenador tendrían la capacidad de adaptación, esa versatilidad con la que la biología nunca deja de sorprendernos.

Otros antecedentes

El invento de Koza no es el primero de este género. Tal como publicamos en otro artículo de Tendencias, el informático Steve Thaler ha creado también una Máquina de la Creatividad que es capaz de generar ideas nuevas.

Se trata de un programa de ordenador que introduce ruidos controlados en un sistema de redes neuronales desencadenando nuevas estrategias a partir de la información recibida. La máquina ha creado nuevos modelos de automóviles, más de 11.000 canciones, un emblemático cepillo de dientes y más de un millón de nuevas palabras. Incluso ha emulado la muerte cerebral.

Para Ramón López de Mantaras, que ha publicado otro artículo nuestra revista, la Inteligencia Artificial (IA) explora la informatización de la creatividad y la modelización de los mecanismos necesarios para que un programa lleve a cabo descubrimientos científicos o composiciones musicales.

Vanessa Marsh

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