Resolución de Problemas: Juegos

Transcripción

1 Elena Alaña Salazar Inteligencia en Redes de Comunicaciones Ingeniería de Telecomunicación La resolución de problemas es una tarea fundamental que forma parte de casi cualquier proceso supuestamente inteligente. Se ocupa del estudio y desarrollo de conceptos, enfoques y métodos para resolver problemas desde el punto de vista del procesamiento de información. Encontrar una solución óptima o semióptima de un problema de planificación, descubrir una estrategia ganadora de un juego, demostrar un teorema, reconocer una imagen, comprender una oración o un texto son algunas de las tareas que pueden concebirse como de resolución de problemas y a las que se aplican los métodos desarrollados. Las familias de problemas estudiadas por la IA son consideradas computacionalmente difíciles. Para resolver estos problemas se desarrollaron conceptos, métodos y algoritmos que pueden incluirse en diversas clases con propiedades muy diversas. Tradicionalmente se han utilizado los juegos como si fueran problemas para experimentar las técnicas y algoritmos más interesantes. Por qué se usan? En este ámbito podemos definir la Inteligencia Artificial como la capacidad de los procesos no controlados por el jugador para actuar ya sea de forma predefinida o en función de lo que esté ocurriendo en cada momento. Una gran ventaja que nos proporciona la utilización de los juegos es que a través de ellos es muy fácil medir el éxito o el fracaso, por lo que podemos comprobar si las técnicas y algoritmos empleados son los óptimos. juegos: Existen dos motivos principales para seguir investigando en el ámbito de los Elena Alaña Salazar

2 La fascinación que han provocado desde sus orígenes (con los primeros juegos populares). La existencia de juegos difíciles de ganar. Aquellos que las personas dotadas pueden llegar a dominar pero los computadores todavía no. Este tipo de juegos pone de manifiesto las carencias actuales que todavía existen en este ámbito y en las que se tiene que investigar y progresar. En cuanto a la fascinación humana por los juegos cabe preguntarnos Por qué son divertidos los juegos? La respuesta podría ser que es debido a que desafían nuestra capacidad de pensar. Generalmente, la mayoría de los juegos en los que somos buenos son aquellos en los que ponemos todo nuestro interés, e intentamos mejorar. Podemos comprobar como incluso juegos tan simples como el tres en raya o rompecabezas son provocativos para los niños. Y otros juegos más complejos, como el ajedrez, que aunque lleve más tiempo para su dominio, sigue teniendo el mismo efecto en el ser humano. Normalmente, una máquina que juegue a muchos juegos bien debe simular importantes habilidades cognitivas. En general, casi todos los juegos requieren el conocimiento del modelo, una buena planificación, combinaciones de búsqueda, movimientos alternativos, valoraciones, etc. Por todo ello, Alan Turing propuso el ajedrez como un proyecto bueno para estudiar la capacidad de los ordenadores de elegir y tomar la mejor elección. Beneficios que conlleva el empleo de JUEGOS Los juegos representan un área muy apropiada para desarrollar Inteligencia Artificial, y aportan los siguientes beneficios; Proveen un mundo virtual complejo ya desarrollado. No hay que preocuparse demasiado por la percepción. Los problemas a resolver son de muy diversos tipos. Cuáles son los juegos que se han utilizado en IA Desde la aparición de los computadores siempre ha existido la idea de intentar lograr que jueguen. Si hacemos un poco de historia observamos que en el siglo XIX, Babbage, arquitecto de computadoras, ya pensó en programar una máquina analítica que jugara al ajedrez. Posteriormente Shannon (50 ) describió los mecanismos que podían usarse en un programa que jugara al ajedrez, y en el mismo año Turing describió un programa que Elena Alaña Salazar

3 jugaba al ajedrez pero no lo construyo. Finalmente en los años 60 Samuel construyó el primer programa de juegos importante y operativo, el cual jugaba a las damas y podía aprender de sus errores para mejorar su comportamiento. El objetivo principal de un juego es que sea divertido, y no siempre es que jueguen lo mejor posible. Por ejemplo, casi todos los juegos disponen en la actualidad de niveles de dificultad, o registros para personalidades diferenciadas. En general, hay mucha más investigación en Inteligencia Artificial aplicada a los juegos clásicos (ajedrez, cartas, ) que a los videojuegos. Se debe principalmente: Conocimiento impreciso del estado del juego: ya que éste depende de muchísimos más factores que un juego de mesa, y los factores a su vez se relacionan entre sí. Por ejemplo, en un juego como las damas podemos analizar para un determinado momento las posibles decisiones que podemos tomar, las probabilidades de vencer, es decir, el estado del juego se encuentra totalmente determinado. Sin embargo, en un videojuego, tomar una decisión puede cambiar por completo nuestra situación en el juego, o haber actuado en una fase previa de una manera o de otra varia tu estado actual. Reglas no determinísticas y no se conocen con precisión: no existen reglas fijas. En el ajedrez conocemos de forma clara las reglas de antemano, sabemos que acciones se pueden tomar y cuales no. Pero en los videojuegos pueden depender por ejemplo de alguna acción realizada por el usuario, es decir, dependiendo de lo que hayas realizado anteriormente, se te pueden permitir que accedas a ciertas partes, o que tengas otras funcionalidades,. Tiempo real: en los juegos de mesa se tiene un tiempo en el que se puede pensar que acción tomar, sin embargo en los videojuegos se está progresando continuamente, y se debe reaccionar ante cualquier problema en tiempo real, ya que no basta con tomar una acción correcta ya que si esta es tomada fuera de tiempo puede llevar al fracaso. Además hasta los años 90 casi todos los esfuerzos estaban puestos en mejorar los gráficos, y la Inteligencia Artificial solo interesaba en el caso de que no los ralentizase y su desarrollo se dejaba para el final. Otra dificultad es que los problemas que podemos encontrar en este ámbito son más variados y complejos, mientras que en los juegos clásicos el razonamiento se limita a búsqueda de soluciones y toma de decisiones. En la actualidad, podemos encontrar algunos video-juegos que hacen uso de técnicas en tiempo real como por ejemplo Age of Empires, Los Sims, o el Unreal. Todo esto se debe a que hoy en día la IA si tiene sitio, ya que los gráficos han mejorado y con CPU más potentes tenemos más recursos disponibles. Algunos juegos clásicos que más o menos han sido solucionados con técnicas de IA son: Elena Alaña Salazar

4 Damas: Chinook es probablemente el mejor programa de ordenador de Damas, ya que fue el primero en ganar un campeonato del mundo contra humanos. Ajedrez: Deep Blue fue clasificado como el mejor jugador de ajedrez de ordenador en el mundo, además de ser el primero en batir al maestro del ajedrez Garry Kasparov. La mayor parte de los programas comerciales de ajedrez emplean una variedad de técnicas de búsqueda interactiva además de manejar una completa colección de mejores jugadas. Conecta 4: Fue solucionado por Victor Allis. Este programa gana siempre cuando él es el primero que comienza a jugar, y casi nunca pierde jugando contra oponentes no excelentes en el caso que juegue segundo. En el pasado algunas personas se han ofrecido para retar al programa enviando correos electrónicos al autor pero hasta ahora nunca han conseguido batirle. La mayoría de los juegos se prestan al análisis exhaustivo. Los programadores son capaces de crear una base de datos enorme que contiene cada posición concebible en el juego junto con el resultado que conlleva (ganar, perder, o empatar), y el número de pasos requeridos para alcanzar ese resultado. En principio parece sencillo, ya que solamente debe coger de la base de datos aquella jugada que maximice sus perspectivas. Algunos de los juegos anteriores, como el conecta 4, han sido resueltos aplicando estas técnicas. Aunque muchos de estos juegos ya han sido solucionados, todavía ofrecen un reto a los desarrolladores cuando se crean nuevas herramientas y técnicas como las redes neuronales y nuevas soluciones que todavía están por descubrir. Sin embargo, el gran reto de los programadores está en otro tipo de juegos como el Bridge, el Poker, y Go. Desafío: Go Go presenta un desafío enorme para los programadores. Los ordenadores han llegado a batir a los mejores jugadores de ajedrez del mundo pero aún no han llegado a dominar algunos juegos como el Go. Siempre ha sido y sigue siendo el juego clásico más difícil de batir. La extracción del conocimiento de los expertos jugadores humanos es muy difícil de lograr porque los grandes campeones de Go no parecen ser capaces de explicar la razón de que una determinada configuración o forma de las piedras en el tablero sea buena o mala. Y sin esa información los programas seguirán perdiendo Elena Alaña Salazar

5 El juego es tan profundo y el número de movimientos legales tan amplio (hasta ahora excede al del ajedrez), que un análisis profundo de Go es imposible con la tecnología de hoy. Un hombre de negocios Taiwanés ofreció un premio de un millón de dólares al primer programa que ganara una partida frente al campeón Junior de 13 años. Pero murió antes de ver cumplido el objetivo, y puede que quede una o dos décadas todavía hasta que se logre. Bibliografía Elena Alaña Salazar