Unidad 2. Técnicas De Búsqueda

Unidad 2. Técnicas de Búsqueda

2.1. Solución de problemas con búsqueda

La solución de problemas es fundamental para la mayoría de las aplicaciones de IA; existen principalmente dos clases de problemas que se pueden resolver mediante procesos computables: aquéllos en los que se utiliza un algoritmo determinista que garantiza la solución al problema y las tareas complejas que se resuelven con la búsqueda de una solución; de ésta última clase de problemas se ocupa la IA.

La solución de problemas requiere dos consideraciones:

Representación del problema en un espacio organizado.

La capacidad de probar la existencia del estado objetivo en dicho espacio.

Las anteriores premisas se traducen en: la determinación del estado objetivo y la determinación del camino óptimo guiado por este objetivo a través de una o más transiciones dado un estado inicial

El espacio de búsqueda, se le conoce como una colección de estados.

En general los espacios de búsqueda en los problemas de IA no son completamente conocidos de forma a priori. De lo anterior ‘resolver un problema de IA’ cuenta con dos fases:

La generación del espacio de estados

La búsqueda del estado deseado en ese espacio.

Debido a que ‘todo el espacio de búsqueda’ de un problema es muy grande, puede causar un bloqueo de memoria, dejando muy poco espacio para el proceso de búsqueda. Para solucionar esto, se expande el espacio paso a paso, hasta encontrar el estado objetivo.

2.2. Espacios de estados.

Muchos de los problemas que pueden ser resueltos aplicando técnicas de inteligencia artificial se modelan en forma simbólica y discreta definiendo las configuraciones posibles del universo estudiado. El problema se plantea entonces en términos de encontrar una configuración objetivo a partir de una configuración inicial dada, aplicando transformaciones válidas según el modelo del universo. La respuesta es la secuencia de transformaciones cuya aplicación succesiva lleva a la configuración deseada.

Los ejemplos más carácteristicos de esta categoría de problemas son los juegos (son universos restringidos fáciles de modelar). En un juego, las configuraciones del universo corresponden directamente a las configuraciones del tablero. Cada configuración es un estado que puede ser esquematizado gráficamente y representado en forma simbólica. Las transformaciones permitidas corresponden a las reglas o movidas del juego, formalizadas como transiciones de estado.

Entonces, para plantear formalmente un problema, se requiere precisar una representación simbólica de los estados y definir reglas del tipo condición acción para cada una de las transiciones válidas dentro del universo modelado. La acción de una regla indica como modificar el estado actual para generar un nuevo estado. La condición impone restricciones sobre la aplicabilidad de la regla según el estado actual, el estado generado o la historia completa del proceso de solución.

El espacio de estados de un juego es un grafo cuyos nodos representan las configuraciones alcanzables (los estados válidos) y cuyos arcos explicitan las movidas posibles (las transiciones de estado). En principio, se puede construir cualquier espacio de estados partiendo del estado inicial, aplicando cada una de las reglas para generar los sucesores immediatos, y así succesivamente con cada uno de los nuevos estados generados (en la práctica, los espacios de estados suelen ser demasiado grandes para explicitarlos por completo).

Cuando un problema se puede representar mediante un espacio de estados, la solución computacional corresponde a encontrar un camino desde el estado inicial a un estado objetivo.

2.2.1. Determinísticos.

El espacio de estados determinísticos contiene un único estado inicial y seguir la secuencia de estados para la solución. Los espacios de estados determinísticos son usados por los sistemas expertos.

Se puede describir asu vez, que un sistema es determinístico si, para un estado dado, al menos aplica una regla a él y de solo una manera.

2.2.2. No determinísticos.

El no determinístico contiene un amplio número de estados iniciales y sigue la secuencia de estados perteneciente al estado inicial del espacio. Son usados por sistemas de lógica difusa.

En otras palabras, si más de una regla aplica a cualquier estado particular del sistema, o si una regla aplica a un estado particular del sistema en más de una manera, entonces el sistema es no determinístico.

2.3. Métodos de búsqueda.

2.3.1. Primero en anchura (breadthfirst).

En ingles, breadth-first search.

Si el conjunto open se maneja como una lista FIFO, es decir, como una cola, siempre se estará visitando primero los primeros estados en ser generados. El recorrido del espacio de estados se hace por niveles de profundidad.

procedure Búsqueda_en_amplitud

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