Resulta fascinante intentar comprender el funcionamiento del cerebro humano. Durante los últimos años los científicos han creado distintos modelos para su comprensión. Una forma de modelar el comportamiento del cerebro es por medio de la construcción de máquinas que procesen información "a su estilo". Esta tendencia a comparar el funcionamiento del cerebro con una máquina encontró un fuerte estímulo con la aparición de la cibernética.
Con el incremento en la sofisticación de las computadoras vino un incremento en la especialización y desde 1961 se abandonó el tema de la comparación de la máquina con el humano para seguir a la inteligencia artificial como un fin en si mismo y a tal grado ha llegado su influencia que los elementos principales que definen a la sexta generación de computadoras están claramente enfocados hacia el procesamiento "inteligente" de la información.
Podremos enfocar estos modelos en distintas aplicaciones. Una de ellas es la creación de robots inteligentes que realicen tareas que son peligrosas para el hombre o se le dificultan.
Tres investigadores, Cervantes, Weitzenfeld y Arkin, se han reunido para aplicar sus teorías y modelos en un proyecto [Cervantes, Weitzenfeld y Arkin, 1994] que tiene como objetivo desarrollar un mayor entendimiento científico de como adaptar robots móviles en un medio ambiente hostil, así cómo que interactuen entre sí para lograr metas comunes. Para realizar esta tarea se basan en la teoría de esquemas y en modelos etológicos y neurofisiológicos.
La aportación del Dr. Cervantes consiste en proporcionar modelos teóricos de comportamiento de animales vivos para la construcción de una computadora basada en autómatas que desempeñe comportamientos sensorio-motores complejos [Cervantes, 1985].
Para la implementación de los modelos teóricos se usarán las herramientas diseñadas por el Dr. Weitzenfeld, que son: un simulador de redes neuronales (NSL) [Weitzenfeld, 1991] y un lenguaje para la simulación de esquemas (ASL) [Weitzenfeld, 1992].
Los resultados de la ejecución de los modelos serán visualizados mediante una herramienta de simulación y control de misiones de robots (missionLab) [Cameron, 1994], creada en el laboratorio que dirige el Dr. Arkin, la cual servirá para analizar si las conductas efectuadas por los robots fueron las esperadas. Los resultados retroalimentarán a los modelos del Dr. Cervantes, cerrando así el ciclo de la investigación.
La aportación de esta tesis consiste en el diseño e implementación de un sistema distribuido para la extensión del lenguaje teórico esquemático ASL. ASL es un modelo jerárquico para el desarrollo de sistemas heterogéneos, el cual se basa en la metodología de la programación concurrente orientada a objetos para permitir la construcción de sistemas altamente complejos. El modelo ASL se define en términos de esquemas (agentes concurrentes), soportando agregación (ensamblajes de esquemas) y tanto diseño de sistemas top-down como bottom-up. ASL permite el reuso de código habilitando la integración de componentes heterogéneos tales como programas procedurales y neuronales [Weitzenfeld, 1993]. Es importante que la ejecución de las aplicaciones generadas mediante ASL se dé en un ambiente distribuido y/o concurrente dada la naturaleza paralela del procesamiento neuronal.
El objetivo general de esta tesis es la extensión del lenguaje ASL, propuesto originalmente por Weitzenfeld [Weitzenfeld, 1992], así como el diseño e implementación de un compilador y una librería de subrutinas, que permitan crear aplicaciones basadas en esquemas que se ejecuten de forma distribuida y/o concurrente y que interactuen con aplicaciones generadas mediante el lenguaje de simulación neuronal NSL.
Además, para hacer que el sistema sea más accesible a los usuarios, se deberá:
El alcance de esta tesis consiste en generar un prototipo funcional que cumpla con los objetivos anteriormente señalados y que sea capaz de ejecutar el modelo de estereopsis [House, 1984] en una red de estaciones de trabajo Sun de manera distribuida y concurrente
Capítulo 1 Introducción: se presentan los elementos que sirvieron de motivación para la realización de este proyecto, así como el objetivo y alcance de este trabajo de titulación.
Capítulo 2 Entorno Conceptual: se describen los resultados de la revisión bibliográfica que se hizo para fundamentar el desarrollo del sistema ASL; se hace una introducción a la teoría de esquemas, sustento de esta tesis; se mencionan algunas teorías de esquemas propuestas por distintos autores así como algunos de los sistemas y lenguajes basados en esquemas; se presenta también una descripción de los conceptos utilizados en sistemas distribuidos y concurrentes, así como ejemplos de lenguajes que utilizan este paradigma de programación.
Capítulo 3 Lenguaje ASL: en este capítulo se hace la descripción formal del lenguaje ASL, así como definiciones y conceptos básicos necesarios para su entendimiento.
Capítulo 4 Análisis: se muestra la descripción del problema, el análisis detallado del sistema utilizando la metodología de análisis para sistemas orientados a objetos de Rumbaugh presentando el modelo de objetos, el modelo dinámico y el modelo funcional.
Capítulo 5 Diseño e implementación: se describen las decisiones de implementación del sistema y las especificaciones de las clases principales que constituyen el sistema ASL.
Capítulo 6 Pruebas y Resultados: se explica la utilización del sistema ASL presentando el resultado de la ejecución del modelo de Estereopsis de Donald House en el sistema.
Capítulo 7 Conclusiones y discusión: se dan las conclusiones del presente trabajo y, finalmente, resumimos nuestras aportaciones al proyecto y se trazan las líneas futuras del sistema.
Apéndice A Sintaxis del lenguaje ASL: se presenta la sintaxis de la extensión del lenguaje ASL para sistemas distribuidos heterogéneos en notación gráfica de BNF.
Para mayor información sobre este trabajo, favor de dirigirse a (smarmol@lamport.rhon.itam.mx)