Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico

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Maestría

Ciencias de la Computación

Sistemas Distribuidos

Materia

Teoría de la Computación

Profesor

Dr. Gerardo Reyes Salgado

Estudiante

Samuel Hipólito Rocha García

“Modelos de Cómputo”

Miércoles 1 de Junio del 2016

Cómputo Interactivo

¿Qué se computa?

Se refiere a todo tipo de software que requiere de órdenes o entradas de datos de humanos para funcionar. Es el tipo de software más común debido a su versatilidad, y algunos ejemplos de éste tipo de software son los procesadores de texto y las hojas de cálculo. En comparación, los programas no interactivos funcionan sin intervención de un humano, tal como los compiladores y las aplicaciones de procesamiento por lotes.

¿Cómo se lleva a cabo?

El cómputo interactivo se enfoca en la interacción en tiempo real entre las personas y las computadoras, así como las tecnologías que hacen esto posible. Algunos dispositivos son diseñados específicamente para facilitar la interacción humano-computadora, tal como el mouse, el teclado y las pantallas táctiles, que traducen las señales del usuario en órdenes para la computadora.

¿Qué se puede calcular?

El cómputo interactivo está presente en la mayoría de las computadoras que tenemos a nuestro alrededor, las cuales están basadas en el modelo de Alan Turing. Por lo tanto, las capacidades del cómputo interactivo se extienden tan lejos como las propias máquinas de Turing.

¿Qué no se puede calcular?

Las limitaciones del cómputo interactivo actualmente están dadas por las propias limitaciones de las máquinas de Turing. Sin embargo, es seguro que el cómputo interactivo estará presente en los nuevos modelos de cómputo, siempre con el objetivo de facilitar la interacción entre humano y computadora.

Perspectiva

La necesidad de una constante interacción del usuario en sistemas de cómputo interactivo marca una gran diferencia con respecto a los sistemas por lotes; se planea el diseño de un distinto modelo de programación. La naturaleza del cómputo interactivo y su impacto en los humanos se estudia extensivamente en el campo de la Interacción Humano-Computadora.

Redes Neuronales

¿Qué se computa?

Las redes neuronales artificiales son un modelo de programación inspirado en la forma en que trabajan las redes neuronales en los organismos vivos. Consiste en un sistema de nodos o neuronas conectados entre sí, que colaboran creando y reforzando conexiones para “aprender” algo.

¿Cómo se lleva a cabo?

Las redes neuronales han ido adaptándose para tener un mayor enfoque en la matemática y la estadística. Están conformadas de unidades denominadas neuronas, cada una de las cuales recibe una serie de entradas, las cuales se procesan para emitir una salida.

¿Qué se puede calcular?

En aquellas aplicaciones para las que no se dispone de un modelo programable, pero sí de un conjunto de ejemplos de entrada, las redes neuronales son de gran utilidad. Son además tolerantes a la interferencia o ruido, como se puede encontrar en las aplicaciones de reconocimiento de voz o de imágenes. Otra característica interesante es su estructura en paralelo, lo cual en teoría nos permitirá obtener resultados a problemas complejos en tiempo real.

¿Qué no se puede calcular?

Algunas de las limitaciones de las Redes Neuronales se centran en las propias limitaciones de hardware. Es necesario un tipo de hardware especial que permita hacer cálculos en paralelo como requieren las redes neuronales. Otro problema es que no se dispone de reglas que permitan definir un problema dado.

Perspectiva

La utilidad del modelo de redes neuronales artificiales se encuentra en el hecho de que pueden ser usadas para entender una función a partir de observaciones. Esto es particularmente útil en aplicaciones dónde la complejidad de los datos o la tarea vuelven impráctico el diseño manual de dicha función.

Algunas de sus aplicaciones en la vida real son:

• Función de aproximación y análisis de regresión.
• Clasificación y reconocimiento de patrones.
• Procesamiento y filtrado de datos.
• Robótica.
• Control numérico computarizado.

Computación Cuántica

¿Qué se computa?

La computación cuántica es un modelo de cómputo que hace uso de los “qubits” para hacer posibles nuevos algoritmos. Un qubit es un sistema cuántico con dos estados bien definidos mediante medidas físicas. Los problemas que resultan intratables en la computación clásica se vuelven tratables en la computación cuántica.

¿Cómo se lleva a cabo?

Las computadoras cuánticas aprovechan el principio de superposición de la mecánica cuántica para sacarle mayor partido a los bits. A diferencia del bit clásico, un qubit no sólo puede estar en los estados de 0 y 1, sino que además puede estar en una superposición de ambos.

¿Qué se puede calcular?

Las computadoras cuánticas pueden hacer uso del cómputo en paralelo para la realización de tareas repetitivas, el cálculo de factoriales o las búsquedas en bases de datos.

¿Qué no se puede calcular?

Uno de los principales problemas de la computación cuántica es que son necesarias grandes cantidades de qubits para cálculos de corrección de errores. Otro problema es el fenómeno de decoherencia: la superposición cuántica (la capacidad del qubit de estar en múltiples estados simultáneamente) es difícil de obtener y mantener ya que cualquier interacción con el qubit le obliga a tomar un valor definido.

Perspectiva

Para la construcción de una computadora cuántica es necesario disminuir la fragilidad de los estados superpuestos de los qubits. Resulta relativamente fácil aislar algunos qubits de interferencias externas, pero la complejidad aumenta entre más grande sea un sistema cuántico.

Computación Bio-inspirada

¿Qué se computa?

La computación bio-inspirada es un campo de estudio que relaciona los campos relevantes al conexionismo, la inteligencia colectiva y la emergencia. Está frecuentemente asociada con la inteligencia artificial ya que sus objetivos generalmente se relacionan con el aprendizaje automático.

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