Tecnologías automatizadas y emergentes

Un sistema automatizado es una combinación de software y hardware que detecta y responde a datos en su entorno, sin necesidad de intervención humana. En otras palabras, funciona por sí solo.

Ejemplos de sistemas automatizados:

• un sistema de calefacción central;
• un proceso químico en una fábrica;
• un invernadero (para el cultivo de plantas);
• una barrera de aparcamiento.

Sensores, microprocesadores y actuadores

Tres componentes trabajan conjuntamente en un sistema automatizado.

El ciclo funciona de la siguiente manera:

1. El sensor envía datos al microprocesador.
2. El microprocesador compara estos datos con valores almacenados y toma una decisión.
3. El microprocesador envía señales a los actuadores para que tomen acción.

Por ejemplo, en un invernadero: un sensor de temperatura lee el calor; el microprocesador lo compara con el valor deseado; si hace demasiado calor, el microprocesador activa un actuador para abrir una ventana.

El programa denomina a muchos tipos de sensores, cada uno midiendo una magnitud física específica —por ejemplo, un acelerómetro (movimiento o inclinación), un sensor de humedad (agua en el aire) y un sensor de proximidad (un objeto cercano):

Para elegir un sensor para un escenario, seleccione aquel que mida la magnitud física correcta: un acuario necesita sensores de pH y temperatura; una puerta automática necesita un sensor infrarrojo/de proximidad.

Ventajas e inconvenientes

Los sistemas automatizados se utilizan en muchas situaciones, como la industria, el transporte, la agricultura (cultivo), meteorología (recopilación de datos), videojuegos e iluminación.

Ejemplo resuelto. Describa cómo un invernadero automático mantiene la temperatura a 25 °C. Un sensor de temperatura mide continuamente la temperatura y envía su lectura, convertida a digital por un conversor analógico-digital (ADC), al microprocesador. El microprocesador compara la lectura con el valor almacenado de 25 °C. Si la temperatura está por encima, el microprocesador activa un actuador para abrir una ventana o encender un ventilador; si está por debajo, enciende un calentador. Todo el ciclo se repite continuamente. Dos puntos casi siempre se asignan a las frases "compara con un valor almacenado (preestablecido)" y "el proceso se repite"; una descripción que se detiene en "el sensor le dice a la computadora" deja esos puntos fuera.

La robótica es la rama de la tecnología que se ocupa del diseño, construcción y funcionamiento de los robots.

Un robot tiene estas características:

• una estructura física (un cuerpo mecánico, como brazos robóticos);
• componentes eléctricos (motores, sensores y cableado);
• instrucciones programables — sigue un programa que puede modificarse.

Lo que hacen los robots

Los robots pueden desempeñar múltiples funciones, por ejemplo:

• equipos de fábrica — construcción de automóviles, soldadura, manipulación de piezas pesadas;
• electrodomésticos — como una aspiradora robótica.

Un límite clave de los robots es que no pueden pensar por sí mismos. No pueden tomar sus propias decisiones cuando ocurre algo inesperado.

La inteligencia artificial (IA) es la simulación de la inteligencia humana mediante sistemas informáticos. Esto significa que una computadora realiza tareas que normalmente requieren pensamiento humano.

Características de la IA

Los sistemas de IA suelen tener estas características:

• recopilan datos y las reglas para utilizar esos datos;
• tienen la capacidad de razonar (deducir utilizando las reglas);
• tienen la capacidad de extraer conclusiones, que pueden ser aproximadas (una mejor suposición) o definitivas (seguras);
• tienen la capacidad de aprender de los datos;
• tienen la capacidad de adaptarse — cambiar su comportamiento a medida que reciben nuevos datos.

Ejemplos de IA

• sistemas expertos — software que da consejos como un experto humano (por ejemplo, ayudando a un médico con un diagnóstico);
• procesamiento del lenguaje natural — comprensión del habla o texto humano;
• coches autónomos.

Dentro de un sistema experto

Un sistema experto almacena el conocimiento humano y razona a partir de él. Tiene cuatro partes:

• una base de conocimientos – los hechos almacenados sobre el tema;
• una base de reglas – las reglas "si... entonces..." que aplicaría un experto humano;
• un motor de inferencia – aplica las reglas a los hechos para llegar a una conclusión;
• una interfaz de usuario – hace preguntas al usuario y muestra el resultado.

La interfaz recopila datos del usuario; el motor de inferencia ejecuta la base de reglas contra la base de conocimientos; y el sistema produce un diagnóstico o una probabilidad, como se utiliza para ayudar a un médico a diagnosticar una enfermedad o encontrar una falla en un automóvil.

Aprendizaje automático

El aprendizaje automático es un programa que mejora su propio rendimiento gracias a la experiencia, sin necesidad de ser reprogramado explícitamente. Encuentra patrones en los datos y se adapta: un buscador mejora en clasificar resultados, un asistente de voz reconoce comandos hablados con mayor precisión, y una aspiradora robótica aprende gradualmente la distribución de una habitación.

IA estrecha, general y fuerte

• Aprenda el bucle de control: un sensor mide una magnitud → el microprocesador la compara con un valor almacenado → un actuador toma acción; luego el ciclo se repite.
• No confunda los componentes: un sensor envía datos hacia adentro; un actuador provoca movimiento hacia afuera.
• Un robot sigue instrucciones programables y no puede tomar sus propias decisiones cuando ocurre algo inesperado.
• La IA simula el pensamiento humano: recopila datos y reglas, razona, extrae conclusiones y puede aprender y adaptarse.
• Conozca los niveles de IA: estrecha (una tarea; toda la IA actual), general (cualquier tarea humana), fuerte (consciente de sí misma; aún no existe).