Lógica Computacional

Lógica Computacional

La lógica computacional es la misma lógica matemática aplicada al contexto de las ciencias de la computación. Su uso es fundamental en varios niveles: en los circuitos computacionales, en la programación lógica y en el análisis y optimización (de recursos temporales y espaciales) de algoritmos.

La lógica se extiende al corazón de la informática a medida que surge como una disciplina: El trabajo de Alan Turing sobre el Entscheidungsproblem seguido del trabajo de Kurt Gödel sobre teoremas incompletos. La noción de la computadora de uso general que surgió de este trabajo fue de gran importancia para los diseñadores de la maquinaria informática en la década de 1940.

En los 50's y 60's, investigaciones predijeron que, cuando el conocimiento humano se pudiera expresar usando la lógica con notaciones matemáticas, sería posible crear una máquina capaz de razonar o una inteligencia artificial. Esto fue más difícil de lo esperado a causa de la complejidad del razonamiento humano. En la lógica de programación, un programa consiste en una colección de axiomas y reglas. Los sistemas de programación lógicos (como Prolog) calculan las consecuencias de los axiomas y las reglas organizadas para responder a una consulta.

Hoy en día, la lógica es extensamente aplicada en los campos de inteligencia artificial y de ciencias de computación, y estos campos proporcionan una rica fuente de problemas en la lógica formal e informal. La teoría de la argumentación es un buen ejemplo de cómo la lógica está siendo aplicada a la inteligencia artificial. El sistema de clasificación computacional ACM, en particular, considera:

• Sección F.3 en Lógicas y significados de programas y F.4 en Lógica matemática y lenguajes formales como parte de la teoría de la ciencia de computación: este trabajo cubre la semántica formal de los lenguajes de programación tan bien como el trabajo de métodos formales como la lógica de Hoare.
• Lógica booleana como fundamento en el hardware de la computadora, particularmente la sección del sistema B.2 en la estructura aritmética y lógica, relacionado a operadores AND, NOT y OR.
• Muchos formalismos lógicos fundamentales son esenciales para la sección I.2 sobre inteligencia artificial, por ejemplo la lógica modal y la lógica por defecto en los formalismos y métodos de representación del conocimiento, las cláusulas de Horn en la programación lógica y la lógica de descripción.

La lógica computacional es la misma lógica matemática aplicada al contexto de las ciencias de la computación. Su uso es fundamental a varios niveles: en los circuitos computacionales, en la programación lógica y en el análisis y optimización (de recursos temporales y espaciales) de algoritmos.
¿Que es la Lógica Computacional?
Definición de Problema
Análisis de un problema
Selección del Interfaz
Diseño
Codificación
Pruebas & Depuración
Documentación
Los 7 Pasos de la Lógica Computacional:
Es como tal la descripción del problema, el escrito. 
Definición de un Problema
En esta fase el objetivo es analizar el problema y dividirlo en sus partes componentes, examinando cómo es que van juntas. Es necesario comprender el contexto del problema y como unas partes afectan a otras.

Esta es una etapa preparatoria para la generación de soluciones potenciales y elaboración de planes de acción
Análisis de un problema
Selección de Interfaz
La selección de Interfaz se refiere a la manera mas sencilla y mas viable para diseñar la solución del problema.
Diseño
En esta etapa se tiene que encontrar una solución informática al problema planteado. Dicha Solución determinará como se va a resolver el problema
Codificación
En esta etapa se tienen que traducir dichos algoritmos a un lenguaje de programación especifico; es decir, las acciones definidas en los algoritmos hay que convertirlas a instrucciones.
Instrucciones
Pruebas y Depuración
Prueba es el proceso de identificar los errores que se presenten durante la ejecución del programa. 
Documentación
Para que el mantenimiento de una aplicación informática sea lo más fácil posible, es conveniente disponer de toda su documentación, esto es, de todos los documentos que se han ido generando en todas las etapas anteriores
Programación
Acción de programar. En computación, la programación es el proceso de escribir -en un lenguaje de programación- el código fuente de un software. 
Tipos de Programación
Programación Lineal
Programación Estructurada.
Programación Orientada a Objetos.
Programación Lineal
La programación lineal es un procedimiento o algoritmo matemático mediante el cual se resuelve un problema indeterminado, formulado a través de un sistema de inecuaciones lineales.

Consiste en optimizar (minimizar o maximizar) una función lineal, denominada función objetivo, de tal forma que las variables de dicha función estén sujetas a una serie de restricciones que expresamos mediante un sistema de inecuaciones lineales.
Programación Estructurada
La programación estructurada es un paradigma de programación orientado a mejorar la claridad, calidad y tiempo de desarrollo de un programa de computadora, utilizando únicamente subrutinas y tres estructuras: secuencia, selección e iteración , considerando innecesario y contraproducente el uso de la instrucción de transferencia incondicional que podría conducir a "código espagueti", que es mucho más difícil de seguir y de mantener, y era la causa de muchos errores de programación.
Programación Orientada a Objetos
La programación orientada a objetos o POO (OOP según sus siglas en inglés) es un paradigma de programación que usa los objetos en sus interacciones, para diseñar aplicaciones y programas informáticos. Está basado en varias técnicas, incluyendo herencia, cohesión, abstracción, polimorfismo, acoplamiento y encapsulamiento. Su uso se popularizó a principios de la década de los años 1990. En la actualidad, existe una gran variedad de lenguajes de programación que soportan la orientación a objetos.

La lógica computacional está relacionada íntimamente con la manera en que utilizas tu pensamiento lógico, esto es, con la forma en que resuelves un problema. Cuando se plantea un problema, para su resolución se aplican diferentes técnicas, como lo son la lineal, las estructurada y la orientada a objetos

Veamos lo siguiente:

 ETAPAS DE UN ALGORITMO 

Básicamente, existen tres etapas que son: 1) Análisis profundo del problema, en el cual se comprende con claridad, cuál es el problema, que debes lograr y perfilar una posible solución. 

2) Construcción del algoritmo o diseño de la solución del problema, en donde se realiza una secuencia ordenada de pasos lógicos que conducen a la solución de un problema. 

3) Verificación del algoritmo, se ejecuta y valida la secuencia anterior, también es factible realizarse mediante un programa de computadora. La etapa de análisis es la parte medular para resolver problemas, ya que a partir de ésta se diseña, construye y prueba un algoritmo que presenta la solución de un problema. Se incluye un nuevo concepto que nos lleva a la pregunta ¿qué es un algoritmo? No podrías contar cuántos algoritmos utilizas día a día, ya sea en tu casa el trabajo cuando realizar actividades recreativas, etc. Para poder comprenderlos, se te presenta un algoritmo sencillo: Se quiere abrir una puerta, la persona se encuentra frente de ella, tiene la llave que abre ¿Qué pasos requieres hacer para abrirla? Paso 1 Coloca la llave en la cerradura Paso 2. Gira la llave a la derecha Paso 3. Da una vuelta

 Paso 4 El pasador cede 

Paso 5. La puerta se abre Un algoritmo es una serie de pasos, procedimientos o acciones que llevan una secuencia lógica y sistemática que permiten alcanzar un resultado o resolver un problema. Estos pueden ser tan sencillos o tan complejos como se requieran, pero la finalidad es que cumpla con las siguientes características: 

a) Preciso en el problema que se plantea (indica el orden de realización en cada paso). 

b) Determinístico, dados un conjunto de datos de entrada, deberán arrojar los mismos resultados siempre (si se sigue dos veces, obtiene el mismo resultado cada vez). 14 

c) Finito, el algoritmo siempre debe de tener un fin de importar si es simple o complejo (tiene fin; un número determinado de pasos). Un algoritmo debe producir un resultado en un tiempo finito. Los métodos que utilizan algoritmos se denominan métodos algorítmicos, en oposición a los métodos que implican algún juicio o interpretación que se denominan métodos heurísticos. Los métodos algorítmicos se pueden implementar en computadoras; sin embargo, los procesos heurísticos no han sido convertidos fácilmente en las computadoras. En los últimos años las técnicas de inteligencia artificial han hecho posible la implementación del proceso heurístico en computadoras. Ejemplos de algoritmos son: 

* Instrucciones para montar en una bicicleta. 

* Hacer una receta de cocina. * Obtener el máximo común divisor, etc; Los algoritmos se pueden expresar por formulas, diagramas de flujo o en N - S y SEUDO códigos. Esta última representación es la más utilizada en lenguajes estructurados como Turbo Pascal. Para la construcción de un algoritmo se realizan tres módulos: Entrada de Datos Acción u operación que permite el ingreso de datos del problema Procesamiento de Datos Operación u operaciones secuenciales, lógicas y organizadas, cuyo objetivo es obtener al procesar los datos de entrada. Salida de Resultados Operación ó conjunto de operaciones que permiten al exterior los resultados alcanzados. 

Si se aplican estos módulos al ejemplo del algoritmo de la cerradura tendrías:  Entrada de Datos  Estado de Puerta = CERRADO 

 Procesamiento de Datos

  Introducir la llave 

 Giro de la llave a la derecha

  Le damos la vuelta

  Se abre la puerta 

 Salida de Datos 

 Estado de Puerta = ABIERTO 15 El diseño de la mayoría de los algoritmos requiere creatividad y conocimientos profundos de lo que se requiere resolver, si consideras este algoritmo de una forma más compleja la construcción de estos módulos sería: 

 Entrada de Datos 

 Estado de puerta = CERRADO 

 Procesamiento de Datos

  Introducir la llave correcta 

 Giro de la llave a la derecha una vez 

 Otro giro a la derecha En caso contrario

  Giro a la izquierda 

 Otro giro a la izquierda 

 Se abre la puerta si el pasador cede En caso contrario 

 Empujar para subir 

 Salida de Datos 

 Estado de Puerta = ABIERTO Como puedes observar, un algoritmo te permite describir la solución de un problema por medio de pasos lógicos y sistemáticos, precisos, determinísticos y finitos, se apoya para su construcción en tres módulos que son entrada de datos, procesamiento y salida de resultados.

Fuentes:

https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_computacional

https://prezi.com/jlagmr7fhwho/logica-computacional-aplicada-programacion/

https://repositorio.cbachilleres.edu.mx/wp-content/material/compendios/cuarto/log_comp.pdf