Representación del conocimiento
Repasando una referencia muy antigua de un libro que en seguida citaré, podemos entender la representación del conocimiento como:
una serie de formalismos capaces de recoger de forma estructurada información acerca del mundo.
Esa información la queremos no como un mero almacén, sino como una base en que se apoya la inferencia en los algoritmos de la inteligencia artificial.
Mis primeros encuentros con la representación del conocimiento
Decía que en los primeros tiempos de la inteligencia artificial el tema de la representación del conocimiento era fundamental. Y lo ilustro con dos detalles anecdóticos.
La primera formación que recibí sobre inteligencia artificial tuvo lugar, nada más y nada menos, que en 1987, al apuntarme a un curso voluntario sobre el lenguaje LISP (entonces muy en boga en el campo de la inteligencia artificial) que ofreció la entonces ETS Ingenieros Industriales de Gijón, hoy rebautizada como Escuela Politénica de Ingeniería de Gijón donde yo cursaba mis estudios de ingeniería industrial. Y ¿Cómo se titulaba el curso? Pues su título era 'Introducción al LISP y a la representación del conocimiento'. Realmente, el curso fue sobre LISP sin más...pero es muy sintomático que en el título apareciese el término 'representación del conocimiento'.
Unos pocos años más tarde, ya en Madrid, y haciendo cursos de doctorado en la Escuela de Ingenieros Industriales de Madrid dentro del marco de un programa titulado 'Control de procesos e inteligencia artificial', adquirí algunos de los libros que constaban en la bibliografía recomendada.
El más importante era la segunda edición de 'Inteligencia Artificial' de Elaine Rich y Kevin Knight, un libro de cerca de setecientas páginas que me devoré y que, de las tres partes que constaba, una (de algo más de doscientas páginas páginas) estaba dedicada a la representación del conocimiento.
La otra referencia está completamente dedicada a la representación del conocimiento: el libro 'Knowledge representation' de Han Reichgelt y es la fuente de donde he extraído una especie de definición del campo de la representación del conocimiento.
La representación del conocimiento tradicional
Es importante entender que en la 'era dorada' de la representación del conocimiento, estábamos inmersos en la denominada inteligencia artificial simbólica, muy orientada a hacia la aplicación de la lógica trabajando sobre representaciones de aspectos del mundo (los símbolos).
De esta época, quizá la más alta realización de la inteligencia artificial fuesen los sistemas expertos, unas soluciones que recogían en una denominada base de conocimiento, los datos objetivos y las heurísticas fruto de la experiencia de expertos humanos en el tratamiento de un cierto problema. A partir de esa base de conocimiento, y ante una situación nueva, el motor de inferencia aplicaba reglas que solían encadenar heurísticas y que, eventualmente, resolvían el problema. Evidentemente, para conformar esas bases de conocimiento había que decidir cómo representar el conocimiento, de manera que fuese fiel a la realidad y que, además, se pudiese utilizar de manera eficaz en el proceso de inferencia.
En aquella época, las técnicas fundamentales de representación del conocimiento eran cosas como la lógica de predicados ('predicate logic'), reglas de producción ('production rules'), las redes semánticas ('semantic nets') o los marcos ('frames').
El machine learning y el conocimiento implícito
Y entonces llegó el auge del 'machine learning'.
Ante la dificultad (por desconocimiento o por escala del problema) para conseguir de los humanos un buen conocimiento, no solo fáctico o descriptivo, sino también operativo (es decir, realización de inferencias o resolución de problemas) el campo de la inteligencia artificial viró hacia los enfoques basados en datos.
En estos enfoques (el 'machine learning') renunciamos a proporcionarle a los algoritmos el conocimiento explícito y, a cambio, le enseñamos cómo debe aprender a adquirir ese conocimiento (algoritmos de aprendizaje) y le proporcionamos montañas de datos para que, a partir de ellos, detecte los patrones subyacentes, aprenda y adquiera el conocimiento.
Al renunciar a proporcionarle al algoritmo el conocimiento explícito, estamos eliminando la representación del conocimiento. Y el algoritmo, una vez entrenado, tampoco nos proporciona ese conocimiento explícito en forma de representación del conocimiento.
El conocimiento, que de alguna manera sigue estando presente, lo está de manera implícita, diluida entre los miles o millones de parámetros del modelo, pero no lo representamos explícitamente y, desde luego, no usamos símbolos. Es la desaparición de la representación del conocimiento (que, por cierto, está en la raíz de muchas de las problemáticas de explicabilidad de los algoritmos).
Quizá, en nichos concretos todavía se mantuvieran algunos aspectos de la representación del conocimiento. Así, por ejemplo, las ontologías del lenguaje humano, usadas en el procesamiento del lenguaje natural (NLP, 'Natural Language Processing') en tareas como la desambiguación del sentido de palabras (WSD, 'Word Sense Disambiguation') puede considerarse una forma de representación del conocimiento.
El conocimiento en los grandes modelos de lenguaje
Y llegamos a los grandes modelos de lenguaje que dominan el panorama de la inteligencia artificial actual.
Los grandes modelos de lenguaje (LLM, 'Large Language Model') están conformados todos ellos por redes neuronales y, por tanto, se realizan con base en 'deep learning', es decir, una forma particular de 'machine learning'. Y, por tanto, no utilizan una representación de conocimiento explícita. El conocimiento está, de nuevo, diluido entre sus millones de parámetros.
Suelo insistir en clases y charlas en que sí tienen conocimiento. Tienen conocimiento estructural (morfológico y semántico) del lenguaje humano, tienen conocimiento semántico y tienen conocimiento del mundo, todo ello, en gran medida, debido a la magia de los 'embeddings' y a un entrenamiento absolutamente masivo en datos. Pero, de nuevo, se trata de un conocimiento implícito, indirecto, no representado.
Y, sin embargo...
Las nuevas representaciones del conocimiento
Y, sin embargo, cada vez más las aplicaciones basadas en grandes modelos de lenguaje, comenzando por los copilotos y chatbots generativos y siguiendo por los agentes, incorporan mecanismos que creo que pueden entenderse como una nueva forma de representación del conocimiento.
Empezando por lo más sencillo, y quizá todavía algo discutible, sabemos que chatbots generativos como ChatGPT o Claude, no responde únicamente al 'prompt' del usuario sino que incorporan información de contexto. Un contexto que proviene, entre otras cosas, de las preguntas y respuestas anteriores de la conversación. Pues bien, aunque bastante poco estructurado, y representado de manera fundamentalmente textual, ese contexto incorpora una especie de conocimiento de corto plazo. Y a esto se une, por ejemplo, el mecanismo de memorias en que se resumen elementos de conocimiento que el chatbot ha adquirido sobre el usuario. De nuevo, es un conocimiento expresado de forma muy básica, mediante texto, pero conocimiento al fin y al cabo y representado de manera explícita.
Igualmente, ahora que se han puesto de moda las skills, podemos decir que las skills, una especie de prompts reutilizables que marcan cómo realizar una tarea, no dejan de ser una forma de conocimiento, de carácter fundamentalmente procedimental eso si, que aporta un usuario para indicar cómo realizar una labor concreta.
En el caso de usar RAG ('Retrieval Augmented Generatión'), creamos unos almacenes vectoriales en que, precisamente, introducimos conocimiento, normalmente a partir de documentos. De nuevo, la representación es sencilla: 'chunks' de texto (en que hemos subdidivido, por ejemplo, un documento PDF) acompañado de su vector 'embedding' que posibilita la búsqueda semántica. De hecho, podemos hablar con bastante propiedad de que esos almacenes vectoriales actúan como bases de conocimiento, por lo que esos 'chunks' de texto con su embedding correspondiente no deja de ser otra forma no muy estructurada de representar el conocimiento.
Pero quizá, lo que más nos retorna a la disciplina de la representación del conocimiento, y lo que más me ha inspirado para escribir este post, es el auge de los grafos, especialmente en el campo de los agentes. No voy a profundizar aquí en ello porque próximamente publicaré varios posts sobre grafos pero, es una técnica en auge y que proporciona un conocimiento, bastante estructurado y, de hecho, se suele hablar de grafos de conocimiento ('knowledge graphs').
Aunque creo que mecanismos como el contexto, las memorias, las skills o los almacenes vectoriales de RAG pueden ser consideradas formas de representación de conocimiento, entendería que hubiese quien no los considerase como tales.
Pero, en el caso de los grafos, veo clarísimo que es una forma de representación de conocimiento 'de primera división', de carácter simbólico y en el mismo estilo que las técnicas que dominaron la representación del conocimiento cuando la inteligencia artificial era, precisamente, simbólica.
Y si los agentes son un tema en fuerte auge, y los grafos son un tema también en auge que los acompaña, creo que, en efecto, asistimos al retorno de la representación del conocimiento.
Conclusiones
Acompañando a la antigua inteligencia artificial simbólica, existían, y eran muy importantes, las técnicas de la denominada representación del conocimiento. Con el auge del machine learning y el 'deep learning' esa representación del conocimiento prácticamente desapareció, quedando todo el conocimiento implícito en los parámetros del modelo, pero sin representación explícita.
Si embargo, las modernas aplicaciones basadas en grandes modelos de lenguaje, particularmente los chatbots generativos y, sobre todo, los agentes, incorporan técnicas como el contexto, las memorias o los almacenes vectoriales que, aunque de manera algo desestructurada , se las puede considerar formas de representación de conocimiento.
Y, sobre todo, la eclosión de los grafos de conocimiento alrededor de los agentes, suponen, creo, el espaldarazo definitivo a ese retorno de la representación el conocimiento.
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