Principios matemáticos del comportamiento natural

Resumen

Esta tesis doctoral se enmarca dentro de la búsqueda de una teoría científica que unifique los comportamientos de sistemas biológicos y no biológicos autónomos. Además, también aborda el desarrollo de algoritmos que permitan la creación de robots multifuncionales. El objetivo de la tesis ha sido investigar y desarrollar la teoría general del exocomportamiento. Ese objetivo se basa en dos motivos. Un motivo es el tener un marco para lograr una mejor comprensión de los comportamientos y sus efectos en la naturaleza. El segundo motivo es tener una guía en el desarrollo de nuevos métodos que doten a computadoras y robots de comportamientos complejos que les permitan integrarse en entornos humanos no específicos facilitando la vida cotidiana o ayudando en tareas peligrosas. El problema de encontrar una teoría fisicalista capaz de unificar los comportamientos se ha abordado investigando y desarrollando la teoría general del exocomportamiento. La teoría general del exocomportamiento se ha desarrollado buscando evitar los problemas que se han observado en teorías anteriores para explicar los comportamientos y que posea las características positivas que han tenido propuestas previas. Así, es interesante destacar que se evitan los conceptos mentalistas y se formulan desde un punto fisicalista. Una consecuencia inesperada de la formulación es que ha llevado a determinar que procesos ontogénicos y los comportamientos pertenecen al mismo conjunto de fenómenos, los exocomportamientos. Una característica destacable de la teoría general del exocomportamiento es que su formulación plantea una completa integración de los exocomportamietos con los procesos evolutivos. Además del papel de la teoría general del exocomportamiento como explicación, esta ha servido también de marco teórico en el que plantear preguntas sobre la naturaleza. Así, se han planteado preguntas sobre la evolución que han llevado a realizar una investigación sobre los modelos computacionales de los organismos multicelulares y las fuerzas evolutivas que los han conformado. Así, la teoría general del exocomportamiento ha mostrado las dos características que se espera de una teoría de unificación: explicar fenómenos y dirigir nuevas investigaciones. El problema de desarrollar métodos computacionales cualitativos que contribuyan a la creación de robots multifuncionales ha sido abordado proponiendo y desarrollando el programa de robots multifuncionales mediante nociones topológicas. Este programa de investigación tiene como objetivo desarrollar métodos cualitativos mediante el uso de nociones topológicas con las que definir relaciones espaciales cualitativas. Además del uso de nociones topológicas, se han usado elementos de la teoría cognitiva de condiciones de verdad. El programa afronta el desarrollo de métodos computacionales para desenvolverse en entornos y situaciones de manera gradual. Primero se intenta encontrar un método capaz de afrontar la situación más sencilla posible. Una vez que se ha obtenido un método efectivo, se plantea una situación más compleja, y se estudia si el método es efectivo o no. Si no lo es, se estudian cuáles son los problemas y se busca un nuevo método que sea efectivo y que cumpla con las condiciones que establece el programa. Los resultados del programa han mostrado que la línea de investigación de la creación de robots multifuncionales mediante nociones topológicas y condiciones de verdad es prometedora. Se ha logrado una arquitectura, denominada arquitectura de navegación cualitativa topológica 1.0, que permite la navegación en espacios desconocidos y dinámicos en los que las tomas de decisiones, los objetivos, y el conocimiento que almacena se hace de manera cualitativa. Un resultado interesante que se ha obtenido es un método para codificar información direccional en relaciones topológicas. Además, ese resultado ha servido para crear una heurística que permite tomar decisiones sobre giros y definir un sistema de coordenadas cualitativas esféricas que elimina algunas limitaciones que tenía el sistema de coordenadas cualitativas cartesiano construido al comienzo de la investigación. El último resultado que se ha obtenido es una técnica para generar expresiones de lenguaje natural sobre relaciones espaciales cualitativas que abre la puerta a una nueva fase para continuar investigando el desarrollo de robots multifuncionales basados en nociones topológicas y condiciones de verdad. Los resultados obtenidos en esta tesis llevan a concluir que tanto la teoría general del exocomportamiento como el programa de investigación de robots multifuncionales mediante nociones topológicas son sólidas líneas de investigación en la obtención de resultados para la unificación de los comportamientos y la creación de robots multifuncionales.