Aportaciones y Aplicaciones de Disciplinas Bioinspiradas a la Creatividad Computacional

Résumé

¿Puede una computadora presentar comportamientos creativos? Esta compleja cuestión ha despertado un creciente interés en las últimas décadas. Es un hecho evidente que las computadoras han superado la capacidad humana en múltiples dominios. Sin embargo, alcanzar la creatividad humana sigue suponiendo un reto para las computadoras, siendo considerada como un factor clave en el éxito intelectual de los humanos que los diferencia del resto de seres. Esto permite plantear la cuestión acerca de si los humanos poseen un cierto sentido especial, del cual surge la creatividad, que no puede ser transcrito a un algoritmo y por lo tanto, no puede ser implementado por una computadora. Como respuesta a esto, la creatividad computacional surge como un campo dentro de la inteligencia artificial que se encarga del estudio y desarrollo de sistemas hardware y software que sean capaces de exhibir un comportamiento creativo propio del ser humano. Por otra parte, la observación de la naturaleza ha sido una de las principales fuentes de inspiración para la propuesta de novedosas soluciones creativas en diferentes áreas y contextos. En este sentido, dentro de la inteligencia artificial, el paradigma bioinspirado de la computación evolutiva aborda la resolución de problemas mediante la evolución de poblaciones de individuos. La evolución natural representa un ejemplo extremo de proceso creativo ya que durante millones de años, la evolución de los seres vivos ha hecho posible la emergencia de un número inimaginable de diseños biológicos. Por este motivo e inspirados por la evolución natural, los algoritmos evolutivos, una de las técnicas que conforman la computación evolutiva, han sido empleados ampliamente en procesos creativos. Por definición, la creatividad requiere amplias dosis de innovación y diversidad. En el campo de la biología, recientes hipótesis apuntan a que el proceso de desarrollo, en el que una sola célula se transforma en un organismo complejo, es un mecanismo fundamental en el surgimiento de innovación y diversidad en los seres vivos. Por este motivo, el campo de la biología evolutiva del desarrollo (evo-devo) ha emergido para reclamar su incorporación como componente clave en la evolución de una gran diversidad de comportamientos y diseños estructurales innovadores. En el campo de la computación, la biología evolutiva del desarrollo ha inspirado dos disciplinas: el desarrollo artificial, que incorpora el proceso de desarrollo en los algoritmos evolutivos mediante codificación indirecta del esquema genotipo-fenotipo; y la ingeniería embriomórfica, que, imitando el proceso de desarrollo biológico, persigue el desarrollo de morfologías y comportamientos complejos artificiales mediante la agregación descentralizada y la auto-organización de una gran cantidad de pequeños agentes. Entrelazando la compleja cuestión planteada inicialmente sobre la capacidad creativa de las computadoras y la inspiración de la naturaleza como fuente de creatividad e innovación, este trabajo de tesis explora la aplicación de diferentes disciplinas bioinspiradas, concretamente los algoritmos evolutivos, el desarrollo artificial y la ingeniería embriomórfica, de forma individual o combinada para la generación de productos creativos. Para ello se presentan modelos computacionales que actúan de soporte a la creatividad humana, o que exhiben comportamiento creativo de forma independiente, y cuyas soluciones son aplicables en contextos tan diversos como la composición algorítmica, la medicina, la robótica y la animación por computador.