Ejercicios para la inteligencia natural y artificial

EJERCICIOS
para
la inteligencia
natural
y artificial

Ejercicios para la inteligencia natural y artificial

Primera edición, noviembre de 2019

© Universidad El Bosque

© Editorial Universidad El Bosque

Rectora: María Clara Rangel Galvis

© Luis Carlos Torres Soler

© Germán Gonzalo Vargas Sánchez

Facultad de Ingeniería

ISBN: 978-958-739-178-7 (impreso)

ISBN: 978-958-739-179-4 (digital)

EJERCICIOS
para
la inteligencia
natural
y artificial

Luis Carlos Torres Soler

Germán Gonzalo Vargas Sánchez

Prólogo

Potenciar la inteligencia es algo bastante complejo: se requiere de motivación, de ambientes adecuados y de continuo ejercicio mental. La educación dirige de forma reduccionista el abordaje de los problemas, además establece procesos rígidos de cómo deben ser tratados: linealmente y buscando lo más simple. Aunque la inteligencia es una capacidad inherente a todo ser humano, se considera que los animales son en cierto grado “inteligentes”. El estudio de la inteligencia les atañe a psicólogos, neurocientíficos y otros profesionales que se encargan de analizar anomalías en la presentación de las capacidades cognitivas de las personas.

Aunque el texto de los doctores Luis Carlos Torres Soler y Germán Gonzalo Vargas Sánchez permite la intromisión en aspectos de otras profesiones, el trabajo continuo en el área de la inteligencia artificial –mediante la cual se construyen mecanismos y procesos para que las máquinas emulen la inteligencia humana– se prueba con diferentes algoritmos con los que se puedan solucionar problemas complejos, los cuales, muchas veces, se hallan con datos incompletos, y sobre todo no existe un procedimiento estipulado que lleve a las posibles soluciones. Entonces, este texto, con la perspectiva de ayudar a potenciar la inteligencia, es una visión pedagógica que ayuda a muchos docentes, pues indudablemente el mérito está en ponerlo en práctica.

Paso a paso, el libro lleva a considerar problemas muy disímiles que permiten acercarse al desarrollo de esquemas mentales dinámicos mediante la reflexión y el aprendizaje. El análisis de los problemas en el texto es una visión, no parámetros que se deban seguir; por tanto, es funcional. Sin duda alguna para las disciplinas formales existe un abismo profundo en el conocimiento de aspectos de la inteligencia. El texto no enuncia ninguno, quizá porque la intención se dirige a invitar al lector a que continuamente realice ejercicios mentales para potenciar la inteligencia. Los autores nos acercan a ese abismo, impidiendo que se caiga en él, pues implícitamente muestran la gran diferencia entre resolver problemas o ejercicios.

Como lo sugiere el título Ejercicios para la inteligencia natural y artificial, en el libro resalta la variedad de ejercicios (problemas), que aunque son de aspectos lógico-aritméticos, en ellos también entra en juego lo concerniente a la lingüística y la comunicación. La lingüística porque el lector debe mirar detenidamente cuáles son las condiciones y los datos implícitos y explícitos de un enunciado, y de comunicación porque las invitaciones que realizan los autores se deben tener en cuenta para cumplir diversas metas en los procesos educativos, en los cuales se busca que organice y relacione los conocimientos de una forma creativa y abierta.

Para formular problemas, sobre todo en esta sociedad de la información, en la que a diario surgen diversos cambios, se necesitan fundamentos teóricos amplios y el diálogo de saberes que poseen las personas. No es algo soluble en cuanto a teoría, pero sin esta se podría sucumbir ante un pensamiento que no permite mirar en diferentes dimensiones y alternativas de solución apoyados en ideas que se salen de lo habitual.

Esta obra sirve como guía para realizar ejercicios mentales, para aprender a ligar las diferentes situaciones que ocurren en el mundo, desde una mirada lógica, innovadora y creativa; es algo vital para afrontar en un futuro la llegada de las máquinas inteligentes.

Martha Lucía Palacios Huerta Doctora en Educación Magíster Educación a Distancia Especialista en Ingeniería de Software Ingeniera de Sistemas

Presentación

La inteligencia es una capacidad que cada persona debe desarrollar. Aunque se pueden tener algunos rasgos hereditarios, el entorno puede influir más en cada sujeto; sin embargo, hasta la juventud se hace de manera natural, a medida que transcurre el tiempo escolar. Se puede tener mayor inteligencia al realizar bastantes ejercicios en todas las áreas del conocimiento.

En algunos casos se piensa que lo que se desarrolla es la memoria, la cual aporta para la inteligencia. Sin embargo, se deben desarrollar otras habilidades y destrezas como complemento de la inteligencia, y sobre todo deben existir buenos métodos, guías y procesos que permitan mostrar rápida recuperación y combinación de conocimiento, información y datos.

La inteligencia, además de la creatividad, la imaginación, la observación, la curiosidad y las diferentes capacidades que se poseen, debe potenciarse, y esto se hace con ejercicios, desde luego cognitivos, mentales, aunque los ejercicios físicos también colaboran en ello, al hacer fluir la sangre al cerebro.

Quizá los ejercicios de este texto no lleven a potenciar la inteligencia a un nivel alto, pues todo depende del desarrollo cognitivo de la persona, del interés y la motivación individual. Sin embargo, ante el desarrollo de variedad de dispositivos con inteligencia artificial, son muchos los ejercicios (problemas) que se tratan de solucionar empleando diferentes procesos, en especial porque los procedimientos lineales establecidos no conducen ni siquiera a una aproximación de solución. Por tanto, se intenta lograrlo por diferentes caminos y estrategias, así que estos pueden ser un buen conjunto de ejercicios a probar, entonces, en procura de ayudar, se presentan varios algoritmos para implementarse con miras a hallar respuesta a diversos ejercicios (problemas).

En cierta forma este texto sería una segunda edición de la obra Problemas para la inteligencia artificial y natural, publicado en 1998, y que se a su vez complementa con muchos apartes el libro Lógica e inteligencia (artificial), de 2001. Se realizan diversas correcciones, ampliaciones y nuevos ejercicios como nuevos procesos.

Los ejercicios o problemas son variados, se presentan posibles soluciones de algunos, siempre bajo el razonamiento de los autores, de estudiantes en las clases de inteligencia artificial o en otras, en las cuales se han planteado con el fin de ayudar al desarrollo de la inteligencia; sin embargo, el razonamiento puede ser otro, quizá más sencillo. Existen muchos otros ejercicios, pero no se incluyen por hallarse en textos de creatividad escritos por distintos autores. La invitación es a que se trabaje continuamente en el desarrollo de la inteligencia natural buscando determinar cómo funciona, qué es, cómo se potencia, qué características posee, y así plasmar esos hallazgos en diferentes procesos en busca de la inteligencia artificial, es decir, proveerles inteligencia a las máquinas.

Introducción

Los pasatiempos, los juegos lógicos, los ejercicios lógico-matemáticos, los lingüísticos, y otros más, ayudan a potenciar la inteligencia y otras capacidades cognitivas, como habilidades y aptitudes que posee el ser humano, que se mejoran siempre con buenas actitudes; simplemente hay que tener persistencia, motivación y continuidad para que las neuronas se muevan, se renueven y mejoren los procesos mentales.

La búsqueda de solución a diferentes ejercicios complicados, porque no son complejos, en general, puede llevar a gastar mucho tiempo, pero no es así, no es por pasar el tiempo, por hacer algo en tiempo de ocio; en tiempos futuros se verán los resultados: mejor inteligencia.

El que se gaste tiempo puede ser: primero, porque se requiere de conocimiento para abordar el problema de manera global; segundo, es necesario elaborar distintas estrategias o métodos para adaptar y mejorar el razonamiento que se realiza, en especial para aquellos problemas que se presentan en la vida real, para los que no se puede hallar una solución mediante un proceso establecido, sino que quizá debe ser nuevo.

Aunque estos ejercicios no son problemas de la vida real sí ayudan, en cierta forma, a concebir algún proceso que permita desarrollar habilidades y destrezas lógicas y abstractas en la cognición y percepción, con el fin de hallar mejores soluciones, ojalá originales y novedosas. No se trata de desarrollar un razonamiento complejo, pues eso llevaría a considerar caminos poco loables; se trata más bien de buscar alternativas no existentes en el entorno.

Los lectores del libro, más por curiosidad que por necesidad, deben tratar de solucionar los diferentes ejercicios propuestos; aunque para algunos de ellos existe un método, no necesariamente debe seguirse al pie de la letra, ahí está el desarrollo de la inteligencia.

Tratar de resolver uno a uno los ejercicios es una buena actividad para la inteligencia; aunque alguno puede presentar dificultad, es parte del inteligente no darse por vencido (aquel que no intenta algo, no logra nada), hasta que de un momento a otro se halla el camino adecuado para llegar al final, aunque nada debe terminar, siempre existe algo mejor.

La educación es un medio en que se adquiere algo de conocimiento, se desarrollan algunas capacidades, para lo cual cada persona debe poner empeño y persistencia, también complementar el conocimiento que adquiere y gestionar aquel que requiere para las diversas situaciones. Resolver ejercicios debe ser un hábito mental de continuo, que impregne toda la conducta y todo el saber. El hábito de querer aprender más es lo que distingue al ser humano inteligente.

En general se solucionan diferentes ejercicios, pero no se escribe cuál fue el proceso, es decir el razonamiento realizado, entonces, ante un ejercicio similar, se empieza de nuevo a buscar alternativas, determinar caminos, complementar hipótesis... Por tanto, en este texto se escriben diferentes razonamientos, que no son únicos, los cuales ayudan en parte a que ejercicios similares se solucionen con mayor rapidez. Pero la persistencia ante la búsqueda de soluciones lleva a que la inteligencia esté preparada para enfrentar las distintas situaciones.

Es común pensar que algunos ejercicios son rutinarios mientras otros requieren de mayor inteligencia, y unos pocos de una gran inteligencia, y que solo son para genios, para talentosos; pero estas personas existen porque han tenido la oportunidad o el proceso de desarrollar la inteligencia, lo que quiere decir que todas las personas pueden tener algún talento.

Aunque la inteligencia es una capacidad natural, debe desarrollarse, pues de lo contrario se deteriora, y puede llegar el momento en que no se soluciona lo más simple, y en la vida lo que se presenta es complicado o complejo, máxime hoy día que se vive en la sociedad de la información, en el cual diversas herramientas que proveen las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) facilitan adquirir toda la información que se requiera, del lugar que se quiera y del tema que se necesite, lo que permite la comunicabilidad con diferentes personas de todo el mundo, haciendo que la sociedad sea más compleja.

Los ejercicios que se plantean no son equivalentes a los de la vida cotidiana, de ahí que se generan diversos métodos para hallar una solución, y entonces la inteligencia está en adaptar los métodos a otros, o desarrollar diferentes ejercicios de manera continua para potenciarla.

Estos ejercicios son principio para probar el desarrollo de la inteligencia artificial; pero primero que todo se debe pensar en cómo desarrollar la inteligencia que se posee, además de desarrollar diferentes habilidades y destrezas cognitivas.

De manera inconsciente se supone que diversos ejercicios, considerados simples, se pueden plantear de diferentes formas, lo cual es válido. La educación no enseña a plantear problemas, solo a resolver ejercicios que tienen una única respuesta, además de que se debe seguir el método que determina el docente. De ahí que en algunos de estos ejercicios existen planteamientos que funcionan mientras en otros no, aún en ejercicios similares.

Este libro es fruto de más de quince años de trabajo en el área de inteligencia artificial, en adquirir conocimiento de cómo se solucionan ejercicios, de concebir diferentes alternativas para enfrentar situaciones adversas, lo que conduce a incluir apartes de otros textos, en especial de los que describen aspectos de la creatividad, del pensamiento complejo, sistémico, holístico y, porque no, el lógico, todo por colaboraciones permanentes de múltiples profesionales de diversas disciplinas.

Ejercicios

Buscar solución a los diferentes ejercicios en las distintas asignaturas, en general es por un método determinado; sin embargo, siempre se debe considerar variada información desde diferentes dimensiones, considerar varias visiones y enfoques. Una persona “inteligente” piensa en alternativas, no solo en una, y especialmente no en la tradicional, en la que tiene un método predeterminado. Sin embargo, hallar una solución puede ser asunto de creatividad, para la cual se requiere de conocimiento, habilidades, persistencia, y desde luego de inteligencia para evaluar qué es lo mejor; aunque la creatividad y la inteligencia no son capacidades que se interrelacionen mucho, sí se complementan. Hallar soluciones requiere de abstraer muy bien las premisas del enunciado, es decir determinar los datos y la información presente, aunque a veces puede no ser explícita.

De la inteligencia humana no se posee una concepción precisa, pese a los diferentes estudios o enfoques realizados al respecto, pero conducen a mejorar y evolucionar el conocimiento; sobre todo, con la meta de proveerle inteligencia a las máquinas, lleva a considerar diferentes aspectos en torno a ella: biológicos, psicológicos o sociales. Sin embargo, la base del conocimiento que toda persona posee es limitada, se considera imposible que una persona conozca ampliamente cualquier tema. Las excepciones se dan cuando se desarrollan mecanismos cognitivos para almacenar y recuperar conocimiento sobre distintos temas o áreas; pero en sí, la inteligencia es una cualidad humana que se debe potenciar para que se convierta en capacidad.

El ser humano debe desarrollar las capacidades cognitivas que posee, en un proceso en el que colaboran los padres, la familia y la sociedad, mediante la educación. Algunas personas logran desarrollar ciertas capacidades más que otras, sobre todo aprender a potenciar la inteligencia, para lo cual se requiere progresivamente y de forma continua hallar posibles soluciones a situaciones problema.

En las disciplinas se construyen modelos, algunos con diferencias significativas en lo lógico, lo abstracto, lo intelectual, unos más sofisticados que otros, algunos con mayor número de variables, interrelaciones y elementos, unos se pueden emplear en diferentes áreas del conocimiento; todo depende de la inteligencia de la persona.

Hallar diversas soluciones se debe convertir en una actividad de rutina diaria; para impulsar la inteligencia, un punto fundamental es aprender a plantear (formular) los problemas, para lo cual se requiere no poner límites a la conciencia, se debe perder el miedo de abordar situaciones problémicas, a tomar riesgos en variadas situaciones.

No se deben fijar límites que en realidad no existen. Para potenciar la inteligencia es mejor avanzar, no suponer que la solución es complicada o compleja, ni considerar que la solución no le aporta nada a la vida. Solo intentarlo es abrir el pensamiento, buscar fluidez y flexibilidad con miras a generar diferentes ideas que servirán para determinar el camino adecuado; pero lo fundamental es entender muy bien los datos, condiciones y restricciones del enunciado, pues no entenderlos bien puede llevar a no encontrar la solución adecuada.

Existen varias las estrategias que ayudan a hallar soluciones, a romper cognitivamente con las dificultades, a no tener temor de enfrentarse a ejercicios complejos; entre ellas se pueden considerar:

 Procure adquirir la imagen global de la situación problema antes de iniciar a solucionarlo.

 No actué de prisa ni realice acciones sin pensar.

 Elabore un modelo del problema.

 Con el modelo busque diferentes enfoques.

 Plantee las preguntas pertinentes.

 Dispóngase a recusar las premisas y los supuestos del problema.

No todos los ejercicios (problemas) se pueden solucionar mediante un método que se haya empleado con éxito en otras situaciones; por tanto, puede considerar en varios casos:

 Trabajar hacia atrás cuando sea necesario.

 Considerar particularidades cuando ello pueda resultarle útil.

 Explorar con libertad varios enfoques.

 Utilizar de modo eficaz las soluciones parciales.

 Utilizar analogías y metáforas.

 Seguir los presentimientos y la intuición, y analizar cómo progresa.

 Hablar del problema con otras personas y escuchar sus ideas.

El texto es una guía simple; por tanto, cada lector debe acomodar sus hallazgos al ambiente y las capacidades que posee. Reflexionar en los procesos educativos sería fundamental para potenciar la inteligencia, sin importar si los ejercicios se centran en la matemática o en la lingüística; sin embargo, se deberían direccionar a aprender a formular problemas complejos, y desde luego a resolverlos, en especial aquellos que ocurren cotidianamente.

Todo no es posible formularse, pero los modelos desde la matemática se aplican de diferente forma a variedad de situaciones de la vida real; en otras disciplinas, como estadística, programación, toma de decisiones o de utilidad, el cálculo, etcétera; por tanto, la comprensión y abstracción de métodos y técnicas matemáticas desarrolla la inteligencia, que a la vez lleva a ampliar capacidades para hallar soluciones con mayor rapidez y flexibilidad.

La ciencia se ha encargado de organizar el conocimiento en disciplinas, en áreas, en campos, quizá con la intención de mejorar el aprendizaje; pero el conocimiento en el proceso de transmisión (proceso educativo) se reduce mucho hacia la especialización. Pero para diferentes problemas se requiere de amplio conocimiento, no solo de la disciplina en la cual podrían estar enmarcados sino de otras, con el fin de verlos en todas las dimensiones y con distintos enfoques.

Pero el conocimiento debe estructurarse y establecer interrelaciones entre diferentes áreas con el fin de que el aprendizaje sea significativo, con miras a que se emplee de forma eficiente en los diferentes escenarios que sucederán en el futuro, en especial porque los problemas en la vida real no se hallan estructurados, sino que contienen diferentes factores indeterminados que impiden realizar una adecuada formalización, es decir, plasmar en un modelo todas las características que él posee.

Al analizar las situaciones, una de las dificultades que se hallan es precisamente su representación formal, en particular porque quedan por fuera varios aspectos; sin embargo, se debe tener presente que toda situación tiene solución, no necesariamente complicada ni compleja, muchas veces es lo más simple posible, solo que el pensamiento se dirige por caminos difíciles de andar. Además se requiere ser persistente, aceptar retos y desafíos, pese a correrse riesgos, aunque todo es relativo.

Los ejercicios del texto no llevan ningún orden. Se intenta agrupar por similitudes con el fin de ir tomando en consideración los métodos que se aplican, que no son los únicos, tampoco hay que pensar que se empleó el más “fácil”, pues en cierta forma no existe alguno “difícil”, solo que la falta de interés conduce a no abordar el problema de manera amplia.

Un ejercicio puede ser muy fácil para algunas personas y muy difícil para otras, todo depende del conocimiento y de lo entrenada que esté la inteligencia para abordarlos. Algunos difíciles se solucionan en poco tiempo, mientras que los simples podrían gastar mayor tiempo, todo es asunto de enfoque y de no dejar de lado ningún detalle.

Se está llegando al punto donde los problemas a resolver se volverán insolubles sin los computadores. No le temo a los computadores; temo que no haya computadores.

Isaac Asimov