Existen muchas definiciones de IA, y en la primera unidad trataremos cada una de ellas y sus repercusiones, aunque la idea viene a ser la misma; la IA es un campo de la tecnología que permite diseñar sistemas con la capacidad de resolver problemas reales como si de un ser humano se tratara.
La siguiente propuesta educativa se ha planteado para el alumnado de 1º de bachillerato a través de una metodología STEM, por lo que se presupone ciertos conocimientos en ciencias, tecnología, ingeniería, matemáticas y programación.
Como objetivo principal, se plantea un modelo que permita un aprendizaje inicial en IA a través del trabajo en una serie de campos representativos así como viables técnica y económicamente hablando. Se propondrán problemas reales al alumnado que deberá resolver abordando cada una de las disciplinas de la IA.
Nuestra propuesta educativa se fundamenta en la aplicación práctica de los conceptos de inteligencia artificial a través de una serie de bloques tal y como se muestra en la imagen siguiente:
Podríamos decir que el sistema de IA parte de un bloque de sensores capaces de medir magnitudes del entorno en el que se implementa. Estas mediciones deben ser adecuadamente representadas, simplificando los procesos posteriores de aprendizaje y toma razonada de decisiones de acuerdo a unos objetivos o motivación de la IA. Tanto el aprendizaje como el razonamiento son almacenados mediante modelos o representaciones en un módulo de memoria. Por último la IA implementa sus acciones mediante una serie de actuadores.
A modo de ejemplo, pensemos en un cómo un sistema IA para la conducción autónoma (esto es; un coche inteligente) implementa estos bloques. Para empezar, el coche está equipado con toda una serie de sensores tales como cámaras, medidores de distancia, GPS, micrófono, pantalla táctil, etc., y un conjunto de actuadores como el motor aplicado a las ruedas, los altavoces o la pantalla. La información obtenida de la cámara, los medidores de distancia y del GPS puede ser utilizada mediante el bloque de representación para posicionar el coche en un mapa y moverlo de forma segura a través del mismo. Pero además, este sistema IA utiliza dicha representación mediante el bloque de razonamiento para el cálculo de la ruta más corta hacia el destino, enviando las ordenes apropiadas a los motores. En este ejemplo, el bloque de aprendizaje es el encargado de analizar el tráfico en función del día y de la predicción realizada considerando además las experiencias pasadas y almacenadas en el bloque de memoria. De este modo, todos los bloques mostrados en el esquema son fundamentales para el funcionamiento de un sistema inteligente.
Justificado el uso de estos bloques, proponemos su estudio mediante la definición de una serie de unidades didácticas. A saber; Percepción, Actuación, Representación, Razonamiento Lógico, Aprendizaje, Inteligencia Colectiva y Sostenibilidad, Ética y Aspectos Legales. Unidades que serán abordadas de forma práctica aplicándolo a 3 de los campos más representativos; aplicaciones para dispositivos móviles, robótica e IoT (internet of things).
Concretamente, comenzaremos con el desarrollo de aplicaciones para Dispositivos Móviles. Desarrollaremos dos aplicaciones que nos permitirán a través de 5 unidades didácticas, mostrar a los estudiantes la funcionalidad de los bloques anteriormente definidos del modo siguiente:
A) Dispositivos Móviles:
UD2 - Percepción y Actuación
UD3 - Representación y Razonamiento Lógico
UD4 - Aprendizaje
UD5 - Inteligencia Colectiva
UD6 - Sostenibilidad, ética y aspectos legales
Una vez hayamos estudiado el uso de sistemas IA en el diseño e implementación de aplicaciones móviles, e igualmente comprendido la función de cada uno de los bloques dentro del sistema, os propondremos trasladar el trabajo dentro del aula-taller al campo de la Robótica. En este campo abordaremos la inteligencia artificial mediante 3 unidades didácticas en la confección de un robot seguidor de línea mediante el trabajo en las unidades siguientes:
B) Robótica:
UD7 - Percepción y Actuación
UD8 - Representación y Razonamiento Lógico
UD9 - Aprendizaje
Y como última propuesta, os proponemos también el estudio de sistemas IA aplicados a la Internet of Things (IoT) para la medición y predicción de variables meteorológicas (temperatura y humedad), mediante otras 3 unidades didácticas tal y como se muestra a continuación:
C) AIoT:
UD10 - Percepción
UD11 - Representación
UD12 - Inteligencia Colectiva
Esta es nuestra propuesta, la cual no deja de ser una más. Creemos que la aplicación práctica de los conocimientos de inteligencia artificial puede resultar más que interesante para los estudiantes. De ahí que prioricemos las experiencias prácticas de sistemas IA frente a una visión más teórica de la materia.
A continuación tenéis los links para con los materiales propuestos para la consecución de esas unidades didácticas, comenzando eso sí por una pequeña práctica que nos pondrá un poco en contexto acerca del uso de la inteligencia artificial en la tecnología.
Como paso previo, proponemos una pequeña práctica con Stretch3, un fork de Scratch que nos permitirá introducir algunos conceptos previos necesarios. Un fork es, por así decirlo, un software que se hace a raíz del código de otro programa. En este caso Stretch3 nos permite incorporar modelos de aprendizaje automático, con los que hacernos una idea de lo que significa Machine Learning y por lo tanto modelos de aprendizaje en IA
A través de este primer campo introduciremos en el alumnado los conceptos necesarios de IA así como comenzaremos con programación de algoritmos para este tipo de dispositivos, usando lenguajes muy amigables como es el lenguaje de bloques ya conocido por plataformas como Scratch.
Tener en cuenta que el trabajo es enorme y que seguiremos todo el verano con la construcción del mismo. Para cualquier duda, propuesta o mejora aquí nos tenéis.
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