History

El grupo de Investigación y Aplicaciones de Inteligencia Artificial (IA2) está implicado en actividades de Investigación en Inteligencia Artificial desde mediados de los 80. A lo largo de estos años, hemos trabajado en diversas áreas de la IA, como los Sistemas Expertos, Sistemas Instructores Inteligentes y Aplicaciones de la IA a problemas de diagnóstico y diseño en Ingeniería. El grupo está formado por profesores e investigadores de la ETSI Informática de la Universidad de Málaga.             Dentro del marco general de la Inteligencia Artificial el grupo IA2 se ha interesado especialmente en las siguientes líneas de investigación:     4.1. Sistemas tutores inteligentes y modelado del usuario   Al menos desde 1990, diversos miembros del grupo han estado involucrados en la investigación y el desarrollo de software educativo basado en técnicas de Inteligencia Artificial y/o con soporte en la WWW. Gran parte de esta actividad se ha originado a raíz de la participación en los programas europeos COMMETT, FORCE y LEONARDO, para los cuales se han especificado y desarrollado diversos materiales didácticos multimedia. Ello ha supuesto un contacto directo con diversas entidades que desarrollan su actividad formativa en un entorno real, así como la familizarización con técnicas basadas en WWW.   Más concretamente, el Proyecto COMMETT “Formazione di formatori in materia di progettazione di aree verdi” (Sept. 1990 –Sept. 1993) originó una línea de investigación sobre enseñanza de habilidades tecnológicas mediante el uso de ayudantes inteligentes de diseño en entornos gráficos, línea que se tradujo en diversas publicaciones (Pérez de la Cruz, Conejo y Mandow 93, Mandow y Conejo 93).   De forma complementaria, en el marco del proyecto FORCE “Progettazione e realizzacione de prototipi di supporti didattici multimediali per la formazione a distanza di operatori nel settore agro-industriale” (Sept. 1992 –Sept. 1993), el grupo exploró las posibilidades educativas ofrecidas por las tecnologías emergentes en Internet, concretamente la WWW. Nótese que ya en 1993, con ocasión de este proyecto, se instaló en el Departamento un servidor HTTP, el primero de la comunidad autónoma. El resultado final del proyecto fue un hipertexto aún disponible y operativo en la red (Belmonte, Berbel y Conejo 1996, 1998).   En otro proyecto del programa LEONARDO, denominado “RITA: rinaturalizzazione e riforestazione attraverso metodi di formazione a distanza supportati da nuove tecnologie informatiche” (Oct. 1995–Sept. 1998), el grupo está desarrollando actualmente un consejero autómatizado basado en WWW para reforestación de zonas agrícolas, consejero que incorpora información espacial y visual. Dentro de este mismo proyecto, también se está definiendo y desarrollando un sistema instructor que, aprovechando Internet como medio de transmisión de la información, va más allá de la tecnología WWW convencional, mediante el establecimiento de interfaces cooperativas entre maestro y alumno remoto.   Dentro del programa LEONARDO, el proyecto “TREE: training of European environmental trainers and technicians... by using distance learning and telemmatics technologies” (Oct.1997 – Ene. 2000), coordinado y liderado por el grupo solicitante y subvencionado por la CEE con 195 Kecus, supone un paso más en la aplicación de técnicas de IA y WWW al desarrollo de software educativo para aplicaciones reales. Concretamente, se pretende diseñar un sistema experto de identificación de especies arbóreas y un sistema instructor inteligente acerca de la misma materia, realizándose todos los accesos a través de la WWW. Las primeras herramientas necesarias para ello han sido ya desarrolladas (Trella et al. 97a, 97b).   Fuera del marco de los proyectos europeos, el grupo también ha investigado las posibilidades de la WWW para el desarrollo de sistemas instructores adaptativos basados en juegos (Bueno, Conejo y Burrieza 97). En esta línea, se ha definido un protocolo de comunicación cliente-servidor y control de usuario basado en cgi-bins.   Paralelamente a la actividad anterior, el grupo ha llevado a cabo una reflexión teórica acerca de dominios discibles específicos, llegando a la definición general de los "dominios basados en ejercicios" (Millán et al. 96a, 96b, Morales at. 92, Pérez de la Cruz et al. 93a, 93b). Para estos dominios, se han intentado desarrollar herramientas más o menos genéricas para la definición del currículum, el modelado del alumno y la generación de ejercicios (basada, por ejemplo, en gramáticas de contexto libre).   Durante los años 1999-2001 se ha llevado a cabo un proyecto subvencionado por la CICYT con fondos FEDER con un presupuesto de 24 Mptas, consistente en la construcción de una arquitectura genérica para el desarrollo de entornos inteligentes de enseñanza y aprendizaje para PYMES, en colaboración con la empresa CETECOM. El resultado de este proyecto ha sido la definición e implementación de un prototipo de una arquitectura, denominada: MEDEA basada en componentes web reutilizables. (Trella, 2002), Entre estos podemos citar HERMES, la herramienta de autor para contenidos, SIGUE, un componente para reutilización de materiales docentes de forma adaptativa (Carmona, 2002) y SIETTE, un sistema de test adaptativos basado en tecnología web.(Ríos 1999, Conejo 2000, Arroyo 2001, Guzmán 2002, etc.)   Relacionado directamente con esta línea de investigación, y en la línea de los desarrollos basados en tecnología Web, el grupo ha organizado el II International Conference on Adaptive Hypermedia and web Based Systems, que se celebró en Málaga el pasado mes de mayo de 2002 con la asistencia de 200 investigadores nacionales e internacionales.   En esta línea se trabaja en la actualidad, y se pretende continuar en el futuro en concreto mediante la aplicación de estas técnicas y componentes genéricos a casos reales. En concreto se pretende desarrollar dos proyectos. El primero consiste en la realización de un tutorial inteligente en el campo de la botánica, en colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid, reutilizando el material existente desarrollado durante el proyecto TREE. Dicho proyecto se efectuará (si es aprobado) con financiación del programa nacional de investigación. El segundo es consiste en la incorporación de SIETTE al proyecto ActiveMath, desarrollado por la Universidad de Saarbrücken/DFKI (Alemania) con los que ya se está colaborando en la definición de un proyecto a presentar al VI programa marco de Investigación de la UE. Estos proyectos se desarrollarán en el trienio 2003-2006.     4.2.Aprendizaje computacional y descubrimiento de conocimiento.              Desde un punto de vista muy general, podemos afirmar que el estudio de formalismos y la observación de la realidad llevan a la definición de nuevos formalismos o métodos de aprendizaje computacional, que posteriormente se pueden aplicar a situaciones reales. Concretamente, el aprendizaje de árboles de decisión constituye un campo de gran interés teórico y práctico, en el cual algunos miembros de nuestro grupo han trabajado desde los años 80 (Núñez 91). Prosiguiendo por esta línea, el Dr. Rafael Morales dirige actualmente el desarrollo del proyecto "Formalismos Arborescentes: Complejidad y Aprendizaje" financiado por la CICYT (PB98-0937-C04-01), en el cual se estudia, desde el punto de vista teórico, la Complejidad en relación con la bondad del aprendizaje y, desde el punto de vista práctico, se propone el desarrollo de programas para estos formalismos y su aplicación a situaciones reales como, por ejemplo, el descubrimiento de conocimiento oculto sobre las posibilidades de acabar la carrera de un alumno a partir de los datos de su expediente.   También se han realizado desarrollos teóricos y prácticos para el aprendizaje de gramáticas que se han aplicado, por ejemplo, para la generación automática de cuadros de Mondrian (Fortes et al. 99). Este trabajo fue galardonado con el premio de investigación "Ateneo de Málaga".   Otra estructura de aprendizaje en las que ha trabajado nuestro grupo viene dada por los modelos ocultos de Markov. Hemos definido un modelo que mejora el de los árboles de Markov de longitud variable, al incluir las características de ocultación, así como otros modelos más avanzados. Todos estos modelos se han aplicado a la generación automática de corales de Bach (disponible en la WEB del grupo) (Triviño et al. 2000) y a la implementación de un desambiguador morfológico de la lengua castellana (Triviño et al. 97). En los próximos años vamos a trabajar en el estudio, el desarrollo teórico, la implementación y la validación empírica de conceptos formales y criterios para su empleo en la construcción de modelos descriptivos y predictivos de secuencias simbólicas.   En concreto estudiaremos los siguientes tipos de modelos: mecanismos de compresión (compresores de estados finitos y algoritmos de Lempel-Ziv), generalizaciones de grafos (extensiones probabilistas y cuánticas, árboles de decisión, integración de árboles de decisión con modelos ocultos de Markov, 2-estructuras y T-estructuras), modelos gramaticales (gramáticas categoriales, modelos suavemente sensibles al contexto), series temporales, estudio de subsecuencias (búsqueda de episodios, conjuntos frecuentes y reglas de asociación; descubrimiento de patrones de conducta).    La validación empírica de los modelos se realizará utilizando grandes volúmenes de datos reales: alumnos de universidades, datos oncológicos del Hospital Clínico Universitario, secuencias de datos biológicos, datos climáticos.   4.3. Inteligencia Artificial en Ingeniería civil   La calidad científico-técnica del grupo en relación con la aplicación de técnicas de Inteligencia Artificial a problemas ingenieriles viene avalada por su participación en diversos proyectos financiados por entidades públicas y privadas. Dos son las líneas que se pueden distinguir: la de IA en Hidrología y la de IA en diseño.   El origen de nuestra investigación en temas de IA aplicada a la hidrología se remonta a la tesis doctoral del Dr. Ricardo Conejo "Sistemas Basados en el Conocimiento Aplicados a la Validación de Información Hidrológica en Tiempo Real" (Coenjo 95). En esta línea, como primer paso pueden citarse los proyectos “Realización de investigaciones sobre metodologías de detección de fallos y relleno de huecos en las series temporales registradas por el S.A.I.H.” y “Realización de investigaciones sobre validación de datos hidrológicos y gestión de sistemas complejos de embalses en tiempo real”, financiados por el CEDEX, en los que participó el Dr. Ricardo Conejo. En estos proyectos se estudió la aplicación de diversas técnicas al problema de la validación de la integridad de los datos adquiridos por el Sistema Automatizado de Información Hidrológica, asi como la inferencia de los valores en caso de fallo en los sensores.  Posteriormente, en el marco del proyecto “Arquímedes: Arquitecturas Inteligentes Basadas en Modelos para Evaluación de Datos de Estado de Sistemas de Información en Tiempo Real”, financiado por la CICYT como proyecto coordinado con la Universidad Politécnica de Madrid y desarrollado durante los años 1998-00, se propuso una solución basada en el uso de modelos de comportamiento hidrológico para validación de datos de sensores. Como resultado de este proyecto se desarrollo una arquitectura software multinivel y una herramienta de desarrollo denominada MOREA 1.5 para la definición y simulación de modelos hidrológicos multiples. Por último, en el marco del proyecto "RIADA: Modelos de Análisis de Riesgos de Avenidas para decisión asistida en tiempo real", financiado igualmente por la CICYT y coordinado con la UPM, se están continuando las anteriores investigaciones en las líneas de aprendizaje y gestión de modelos de avenidas.   El origen de nuestra investigación en temas de IA aplicada al problema del diseño ingenieril se remonta a la tesis doctoral del Dr. J. L. Pérez de la Cruz (Pérez de la Cruz y otros 1992a, 1992b, 1995) que abordaba mediante técnicas heurísticas el problema del trazado en planta de carreteras y, en general, de objetos lineales situados sobre determinado ámbito geográfico. Por otra parte, el proyecto europeo “Formazione di formatori in materia di progettazione di aree verdi”.(Programa Commet de la CEE, Sept. 1990 –Sept. 1993), cuyo primer objetivo era el desarrollo de software educativo para instrucción relativa a diseño de áreas verdes, resultó en la definición e implementación del prototipo DIVER [sistema de ayuda para el DIseño de áreas VERdes] (Pérez de la Cruz y otros, 1993), basado en una arquitectura distribuida en la que varios agentes aportaban conocimiento especializado acerca de posibles mejoras en un diseño propuesto por el presunto alumno (Belmonte y otros, 1993) (Mandow y otros, 1993). A raíz de estos trabajos, se inició en el grupo una reflexión teórica acerca del diseño en Inteligencia Artificial, con especial atención a los modernos conceptos de la Ingeniería del Conocimiento, como el de Nivel del Conocimiento (Newell, 1982, 1993). Estas teorías sirven de fundamento para el desarrollo de sistemas inteligentes de ayuda al diseño (Mandow y otros, 1994). El desarrollo de esta línea de investigación llevó de una parte al estudio de los sistemas multiagente (vd. apartado siguiente) y, de otra, al desarrollo de nuevos métodos de búsqueda heurística multicriterio y su aplicación a problemas de diseño (Mandow y Millán, 1997) (Mandow y otros, 1997b) (Mandow y Pérez de la Cruz, 1998, 2002, 2003), (Mandow, 1999). La idea fundamental en esta línea de trabajo es el desarrollo de técnicas computacionales que se integren de forma natural en el entorno de trabajo del diseñador y sirvan de apoyo para la exploración de alternativas y la reflexión del diseñador. El grado de madurez alcanzado por estas técnicas, que suponen una innovación importante dentro de los métodos generales de búsqueda empleados en Inteligencia Artificial, viene avalado en parte por su aplicación a un dominio tan diferente como es el de la generación de trayectorias para robots móviles (Mandow y otros, 1997a, 1998) (Fernández y otros, 1999), donde deben tomarse también muchas veces decisiones complejas atendiendo a multiples criterios. En esta línea, el proyecto “SINDI: Sistema Inteligente De Ayuda Al Diseño De Vías De Comunicación Terrestres” financiado por la CICYT, (FEDER 1FD1997-1922 TIC), supone la aplicación de todo lo expuesto a un entorno real.     4.4. Sistemas multiagente. El desarrollo de esta línea de investigación, originada a partir de una reflexión teórica sobre el problemas de la IA aplicada a tareas ingenieriles, llevó a la presentación del proyecto "Arquitecturas cooperativas para ayuda al diseño", aprobado por la CICYT en el programa TIC (convocatoria de 1995). En este proyecto se estableció como objetivo definir una arquitectura adecuada a los procesos inteligentes de diseño, con especial atención a los problemas de cooperación entre agentes, así como implementar esta arquitectura. En principio, la arquitectura es aplicable a problemas en muy diversos dominios (Caro y otros, 1997), aunque se tomó como ejemplo prototípico el diseño en planta de edificios. Dentro de esta línea se han estudiado diversas formalizaciones para la comunicación entre agentes cooperativos usando técnicas de descripción formal que permiten su posterior validación (Belmonte y otros, 1996, 1997). Por otra parte se ha avanzado en la construcción de agentes diseñadores heterogéneos definiendo un lenguaje formal y un modo de razonamiento adecuado (Triviño y otros, 1997a, 1997b, 1998). Por último, se ha dedicado especial atención a la formación automatizada de coaliciones entre agentes (Belmonte et al. 1999, 2002). Actualmente, dentro del marco del proyecto "DAMMA-D: Diseño y Aplicación de Modelos Multiagente para Ayuda a la Decisión", subvencionado por la CICYT para el periodo 2001-2003, y realizado en coordinación con equipos de la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid, la UPM y el centro de investigación LABEIN, se intentan aplicar las técnicas multiagente a diversos problemas como la gestón de flotas de autobuses.