A mis lectores les va a resultar extraño relacionar las matemáticas con los electrodomésticos INTELIGENTES, que pueden tomar decisiones hasta hace poco reservadas únicamente a los humanos. Se trata de una aplicación matemática llamada LÓGICA DIFUSA (en inglés FUZZY CONTROL) llamada también por algunos ”Lógica BORROSA. Efectivamente cada día se incorpora más esa técnica matemática para facilitar el trabajo a los electrodomésticos, que deciden qué programa tomar, qué cantidad de agua ha de entrar, cómo controlar la humedad en el secado de la ropa, etc. Estas mismas matemáticas se aplican a infinidad de máquinas como los trenes sin conductor, los sistemas de aire acondicionado, los televisores, cámaras de video, sistemas de tráfico, ahorro energético, de combustible, mayor eficiencia energética, medicina, software para ordenadores, traducciones automáticas, etc etc.
Podemos decir que son cientos de miles los aparatos que han incorporado la Lógica Difusa” para mejorar, simplificar y automatizar su funcionamiento. La idea del sistema es que los aparatos o máquinas puedan tomar decisiones partiendo de condicionantes preestablecidos. Es muy fácil, ya lo veréis enseguida y lo que es más importante: lo vais a entender perfectamente sin ninguna dificultad. Pero antes de seguir, permitidme, amigos lectores, que os cuente cómo se me ha ocurrido hacer este artículo, de un tema tan interesante y actual, y que hasta hace podo, sabiendo de su existencia, importancia y también su simplicidad, no se me había ocurrido.
El origen de este artículo deviene de una información periodística del pasado 15 de este mes de Enero, publicada en el periódico EL MUNDO . Decía ese artículo que “La Fundación BBVA otorga a Lofti Zadeh, el padre de los electrodomésticos inteligentes, el Premio Fronteras del Conocimiento en la categoría de Tecnologías de la Información y la Comunicación”.
Venía luego una reseña del ingeniero ZADEH, nacido en Azerbaiyán, de padre iraní, que cursó ingeniería en la Universidad de Teherán y después, en 1.942, marchó a Estados Unidos donde se doctoró en varios máster y desarrolló parte de sus trabajos y también en Japón, donde logró su primera gran obra: el tren automático de de Sendai. Sin conductor, en servicio desde hace años, y que se ha ido multiplicando por el mundo. En España se construyó el primero (que yo sepa) que fue el metro que va del aeropuerto de Barajas (T4) al metro de Madrid.
Hasta que a ZADEH se le ocurrió la idea y desarrolló las aplicaciones matemáticas, las máquinas y su funcionamiento eran simples elementos electromecánicos que no podían tomar ninguna decisión. Siempre era el factor humano quien decidía en todos los casos. Pero vamos a ejemplos, porque lo entenderéis mejor.
Pongamos un sistema de calefacción, por ejemplo, un aire acondicionado. Nosotros podemos programarlo para que a 18 ºC de temperatura, se ponga en marcha, y se desconecte cuando llegue a 21 ºC. Y el apartado seguirá fielmente esa programación. Como igualmente podemos poner una temperatura del agua de la lavadora y seleccionar que lave a 40 ºC. Si el agua que entra está a más baja temperatura, se conectará el calefactor y se desconectará cuando el termostato le indique que ya se ha alcanzado la temperatura de 40 ºC. . En las secadoras podemos poner la ropa en el tambor y poner que seque durante dos horas, por ejemplo. Y también los lavavajillas, etc. Los PROGRAMAMOS, igual que el aire acondicionado. Y los aparatos siguen exactamente lo programado sin desviarse un ápice.
Pero eso es insuficiente, y así lo vio el ingeniero ZADEH. Supongamos que nos vamos de casa en una mañana de invierno y le decimos al niño de 8 años: si tienes frío, pon un radiador del salón Y si tienes mucho frío, pones los dos. Fijaros que no hemos concretado la cantidad del FRÍO ni del MUCHO FRÍO. Le hemos dado al niño instrucciones LÓGICAS, pero no de forma CLARA, CONCRETA, pues no le hemos dicho, como podemos hacer con la máquina: "si la temperatura baja de 18 ºC, ponte en marcha, y para cuando llegues a 21 ºC". Al niño, sin embargo, le damos unas instrucciones LÓGICAS pero NO concretas, sino “DIFUSAS" Porque no le concretamos cómo, Y Es ÉL quien toma la decisión de poner uno o dos aparatos (uno si hace frío o dos si hace mucho frío). Esto que hace un niño de 8 años, NO LO PUEDEN LACER LAS MÁQUINAS. Mejor dicho, NO LO PODÍAN HACER. El ingeniero ZADEH, especializado y experto matemático creyó que a las máquinas les faltaba algo. Que se podía mejorar su funcionamiento…
Entonces pensó que las decisiones que se debían tomar en cada caso estaban condicionadas. Por ejemplo: le decimos al niño: SI tenis frío, CONECTA un aparato de calefacción, y SI tienes mucho frío, CONECTA los dos aparatos. No hemos concretado TEMPERATURAS. Hemos planteado una toma de decisiones del niño en función de si tiene frío o mucho frío. Tomará pues una decisión LÓGICA pero “DIFUSA” porque no le concretamos nada exacto (Temperaturas).
¿Cómo funciona eso de la Lógica Difusa? Pues fiel a mi máxima de que lo que escribo QUIERO que lo entienda la gran mayoría de mis lectores, resulta quien esta misma frase podría servir como ejemplo de la Lógica Difusa. Me he planteado:
-SI quiero que lo entienda la mayoría de mis lectores TENGO QUE explicarlo fácil
- SI quiero que lo entiendan casi todos los lectores TENGO QUE explicarlo muy fácil.
Habéis visto que ante una situación lógica (que lo entiendan la mayoría de lectores y que lo entiendan casi todos, no concreto cuántos son los lectores ni cuánto de fácil debo explicarlo. Eso es Lógica Difusa.
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Pues ahora vamos a suponer que en una máquina, una lavadora, por ejemplo, habitualmente tenía un programa normal y otro de media carga. Seleccionamos el que queremos y automáticamente entrará la cantidad de agua prevista. Que normalmente será la mitad de la cantidad de agua en el programa de media carga. Y la máquina, así lo hace... Pero fijaros que entra la totalidad o la mitad. Ni más ni menos. Es lógica exacta.
Pero vamos a avanzar. Supongamos que a la lavadora en cuestión le hemos implantado un sistema de control electrónico, donde hemos transformado unas instrucciones de entrada que, una vez "cocinadas" por el sistema, originen otras de salida. Veamos cuales
- SI pongo poca ropa, TIENES QUE meter menos agua, según el peso.
- SI entras poca agua TIENES QUE coger menos detergente del dosificador.
- SI entras poca agua TIENES QUE coger menos suavizante del dosificador.
Estas son las instrucciones (transformadas en valores numéricos en cada caso, tanto de pregunta como de posibles respuestas) que le damos a la máquina. En este caso hemos supuesto que la lavadora tiene un depósito dosificador automático de detergente y otro de suavizante. Si le ponemos ese sistema de control electrónico que por una parte (entrada) reciba los condicionantes (SI pasa esto, toma la decisión de hacer esto otro) Esas respuestas son valores matemáticos que deben introducirse en el sistema electrónico de control. De esa forma, ponemos una cantidad de ropa (la que sea, la lavadora detecta el peso de la misma, hace entrar la cantidad de agua que necesita en ese caso y dosifica el detergente necesario y luego hace lo mismo con el suavizante. Esta es una aplicación de la Lógica Difusa.
Vamos a la secadora. Decíamos antes que secar la ropa depende de la humedad residual que queramos que quede en la ropa y de la cantidad de la ropa, programando así que esté los minutos de funcionando que nos parezca. Luego al final, como nunca se acierta de manera exacta, habrá que ponerla más tiempo si está muy húmeda todavía y por el contrario, costará más de planchar si ha quedado muy seca. Pero para eso ya hay solución: la Lógica Difusa. Veamos las preguntas que tenemos que meter en el sistema y las actuaciones del mismo. Nos hacemos siempre las mismas preguntas:
-SI queremos la ropa para guardar (muy ceca) TIENES QUE no detectar humedad en la ropa
-SI queremos que la ropa queda para planchar TIENES QUE dejar poca humedad en la ropa.
Estas instrucciones dadas por el sistema de control, que detectará mediante unos sensores la humedad de la ropa en cada momento, independientemente de la cantidad de ropa, decidirá cuándo debe finalizar el secado.
Vayamos a un aire acondicionado moderno. Podemos darle instrucciones al sistema con las siguientes cuestiones
-SI sube la temperatura por encima de 25 ºC, TIENES QUE poner en marcha la refrigeración
-SI la humedad del aire es muy alta TIENES QUE poner en marcha el aparato para rebajarla
-SI se alcanza la temperatura prevista TIENES QUE conectar el sistema Inverter para mantenerla ahorrando energía
Esto es lo que hacen lolas aires acondicionados (bombas de calor) en la actualidad, aplicando la Lógica Difusa.
Podríamos seguir dando ejemplos, pero voy a decir alguno que no se aplique a los electrodomésticos y como ese, todos. Vamos en el coche. Vemos una señal de limitación de velocidad y decidimos bajar la velocidad. Vemos una curva y bajamos más la velocidad. ¿Cómo funcionaría el coche automático inteligente, del que ya se están haciendo pruebas sin conductor? Veamos las preguntas a introducir en el sistema
-SI viene una limitación de velocidad TIENES QUE disminuir la velocidad
-SI viene una curva TIENES QUE bajar más la velocidad
-SI detectas un obstáculo en la carretera TIENES QUE frenar...
-SI la carretera es estrecha TIENES QUE cuidar la distancia hacia los vehículos de dirección contraria, etc. etc.,
Como vemos, con estas matemáticas y la toma de decisiones “Inconcretas” (difusas) un aparato puede tomar decisiones que hace pocos años estaban reservadas únicamente a las personas.
He de añadir que este matemático y científico es además un ejemplo de altruismo. Su invento no lo patentó. Lo dejó libre para qiue otros lo siguieran y fueran buscando aplicaciones gratuitamente. Debido a eso, en lugar de unas cuantas patentes derivadas del genial invento de ZADEH, se han producido en pocos años más de 50.000 patentes (inventos) derivados de la Lógica Difusa.
Espero, amigos lectores, que haya resultado interesante este artículo. Es bueno saber cómo los aparatos y las máquinas que nos rodean, desde la más pequeña hasta la más grande, son “algo” inteligentes debido a la inteligencia, al trabajo y al altruismo del Ingeniero y matemático LOFTI ZADEH,
Si te ha interesado lo que has leído aquí, díselo a tus familiares y amigos. Posiblemente también les interese... El enlace es:
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