Els autòmats cel·lulars (cellular automata)

Us oferim aquest vídeo i un fragment de l'article dedicat als AUTÒMATS CEL·LULARS que forma part del nostre servei TECNOLOGIA I SOCIETAT (http://www.tibidaboedicions.cat/).

"Al segle XX hem assistit a tres grans revolucions científiques: la teoria quàntica, la genètica i les ciències de la computació. Curiosament, totes es distingeixen per una cosa en comú: la seva visió discreta de la realitat. El quant, el gen i el bit, respectivament, han estat els seus conceptes fundadors.

Von Newman, un dels matemàtics més extraordinaris d’aquell segle, va contribuir decisivament a les tres àrees. Les seves aportacions a la mecànica quàntica i al disseny de les modernes màquines de computació són de sobres conegudes. Però, què va tenir a veure amb la revolució genètica?

El somni de la creació de vida per l’home impregna totes les mitologies i cultures, des del Golem a Frankenstein, des dels caps parlants de la Grècia clàssica als autòmats mecànics de Vaucasson. Un punt clau és l’autoreproducció. Sota quines condicions un sistema és capaç de reproduir-se a ell mateix?

A la dècada dels cinquanta, Newman estava preocupat per aquest problema. Inicialment el va atacar des d’una perspectiva d’enginyer, mecànico-constructiva. Els ordinadors estaven començant al món i S. Ulam, un altre famós matemàtic, hi jugava simulant sistemes que avui anomenem autòmats cel·lulars (de l’anglès cellular automata o CA). Fou Ullam qui va proposar a Newman que utilitzés els CA per resoldre el seu problema. I la proposta va culminar en èxit. Els seus resultats profèticament coincidirien en allò essencial, amb el misteri de misteris que s’estava desentranyant en aquells moments: el codi genètic. Des d’aquells inicis l’estudi dels CA ha passat per diverses etapes, més o menys fosques, d’interès per a la comunitat científica. Fins que, a la dècada dels 80, C. Langton els va proposar com model abstracte per a l’estudi d’allò que va batejar com a vida artificial.

La fascinació que produeixen resideix en com la senzillesa de les seves regles locals genera patrons globals emergents. Avui els CA constitueixen una eina bàsica de simulació. Qualsevol sistema d’equacions diferenciables pot ser representat com un CA. I gràcies a la seva forma discreta s’adapta perfectament al discurs d’un ordinador."

Detecció i reconeixement de cares en vídeo

En aquest vídeo, us presentem un dels temes que formen part del nostre servei TECNOLOGIA I SOCIETAT (http://www.tibidaboedicions.cat/). En aquest cas, tractem la qüestió de la detecció i el reconeixement de cares en seqüències de vídeo.

En el següent fragment s'explica com funciona el RECONEIXEMENT DE CARES:

"Un cop detectada la presència de cares humanes en una seqüència, es pot passar al reconeixement de la persona. Als sistemes de reconeixement de cares es poden distingir dues fases. A la primera d’elles, anomenada fase d’entrenament, es duu a terme un preprocessat de les imatges del conjunt d’entrenament, seguit per l’extracció dels paràmetres que permetin caracteritzar, amb major o menor fidelitat, cada una de les persones. El conjunt d’entrenament es compon generalment de diverses vistes de la cara de les persones que seran objecte del reconeixement. A la segona fase, anomenada fase de test, s’aplica el mateix preprocessat a les imatges del conjunt de test, constituït per les cares que hagin de ser reconegudes i, a continuació, utilitzant els paràmetres característics de cada persona d’entrenament, es calcula algun tipus de distància que permeti quantificar la similitud entre una cara de test i les d’entrenament.

A l’etapa de preprocessat, aplicada tant a la fase d’entrenament com a la de test, es duu a terme la normalització de les imatges, amb l’objectiu de compensar els factors que fan que diferents vistes d’una mateixa cara apareguin diferents. En particular, es normalitza la mida de les imatges, s’ajusta el contrast i es corregeixen els canvis abruptes d’iluminació.

L’objectiu de la fase d’entrenament és caracteritzar, amb el màxim rigor possible, la cara de cada una de les persones que es pretén trobar al llarg d’una seqüència de vídeo i que constituiran el conjunt d’entrenament. Per això es parteix de diverses vistes diferents de la cara de cada una de les persones, agafades de la pròpia seqüència de vídeo o d’una base de dades externa, i se les sotmet al procés de normalització. La fase de test s’encarrega fonamentalment de detectar les cares que van apareixent al llarg d’una seqüència de vídeo i d’establir si pertanyen o no a alguna de les persones que són objecte de la recerca."

ROBÒTICA: possibilitats futures

Com que considerem que la ROBÒTICA “tindrà un paper essencial al segle XXI, tant en aplicacions a la indústria, a les ciències de l’espai i de la natura, com en el servei a l’home per tasques tan quotidianes com la neteja de locals, l’assistència a discapacitats, el transport, etc.” hem dedicat diversos temes a les nostres obres a la qüestió.

A la nostra obra TECNOLOGIA I SOCIETAT, A “ROBOTS MÒBILS AMB CAPACITAT DE PERCEPCIÓ, APRENENTATGE I DECISIÓ” dèiem que: “Els robots mòbils, gràcies a la seva capacitat de moviment, són les màquines adequades per realitzar tasques. Per dur-les a terme no n’hi ha prou amb què el robot disposi d’elements de desplaçament, com rodes motrius o cames artificials, a més ha de tenir sistemes de percepció (visió, oïda, tacte) que li permetin percebre i aprendre l’entorn i el mobiliari amb què es trobarà. A aquesta capacitat de percepció se l’hi han d’afegir les capacitats d’aprenentatge automàtic i presa de decisions, per a que el robot sigui capaç de realitzar tasques no programades prèviament. Hi ha nombroses contribucions a la percepció en robòtica mòbil i guiatge automàtic, tanmateix molt pocs robots usen tècniques d’aprenentatge automàtic per adquirir informació i ampliar el coneixement del seu entorn.”

A CIÈNCIA I SOCIETAT, servei del qual forma part el vídeo que us enllacem (“POSSIBILITATS ACTUALS I FUTURES DE LA ROBÒTICA EN CIRURGIA”), es comenta amb detall l’aplicació de la robòtica a una tasca molt especialitzada: “Inicialment, els robots es van concebre com màquines capaces de substituir a una persona en l’execució de tasques perilloses o repetitives i tedioses, i en aquesta línia es va produir un gran auge al començament dels 70. Els avenços aconseguits tant al propi disseny i construcció de robots, com en la informàtica, els sistemes de percepció sensorial i les tècniques d’intel•ligència artificial han permès anar obrint noves possibilitats d’aplicació a la robòtica en el sector de serveis i entre els seus camps d’actuació la medicina. Centrant-nos més concretament en la cirurgia, la robòtica pot aportar una sèrie de qualitats d’ajuda en el desenvolupament d’una intervenció quirúrgica, principalment en allò que es refereix a la precisió, en actuacions concretes. El robot ofereix potencialment unes prestacions que superen a les d’una persona, la precisió, l’ésser infatigable, la capacitat de càlcul i memòria. Aquestes prestacions usades adequadament complementen i potencien la intel•ligència, la capacitat d’adaptació davant d’imprevistos i l’habilitat del cirurgià. L’avantatge radica en saber trobar la sinergia entre cirurgià i robot, dotant el cirurgià d’eines de feina més eficaç. “

Si a vosaltres també us interessa la robòtica, podeu trobar robots “domèstics” per a grans i petits a la botiga RO-BÒTICA: http://ro-botica.com/

I si voleu esgarrifar-vos una mica recordant pel•lícules com Terminator o Matrix, llegiu aquesta notícia:
http://www.lavanguardia.com/ciencia/20110531/54163619455/unos-robots-inventan-un-lenguaje-para-hablar-entre-ellos.html

I, per si sou esceptics, en aquest vídeo, podeu veure que realment hi ha robots amb capacitat d’aprenentatge, com ara aquest, que pot caminar per superfícies amb obstacles: http://www.youtube.com/watch?v=CEQlZtCi7IQ