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Razonamiento diagramático

El razonamiento diagramático (también llamado razonamiento gráfico o conceptografía) es el que se lleva adelante haciendo uso de representaciones visuales de los conceptos.[2]​ En esta técnica, los diagramas y los gráficos son más importantes que las palabras y las expresiones matemáticas.[3]

"Camino del ser y diagrama total", Juan José Luetich (2008).[1]​ El Camino del Ser (de color rojo) y el diagrama total (en escala de grises): ambos, resultados del razonamiento diagramático

El origen de esta forma de razonamiento debe buscarse en los grafos de Llull y Leibniz, las líneas de Leibniz y los diagramas de Euler.[4]​ Sin embargo, una expresión equivalente a "razonamiento diagramático" —aunque aplicada específicamente a una notación de dos dimensiones— recién aparece en 1879 con la publicación del libro Begriffsschrift de Gottlob Frege, que ha sido traducido al castellano como Conceptografía.[5]​ La historia del razonamiento diagramático incluye también la creación por parte de Peirce del sistema de gráficos existenciales, una notación geométrica-topológica-lógica que Gardner consideraba "el más ambicioso sistema de lógica geométrica que se haya construido jamás".[6][7][8]Shin hizo luego una extensión de esos gráficos hasta convertirlos en una herramienta equivalente a la técnica clásica de operación con predicados monádicos de primer orden.[9]​ En la tradición de considerar a la lógica como "lenguaje universal" trabajaron Leibniz, Frege, Russell, Wittgenstein, Carnap, Quine, Strawson y, más recientemente, Luetich.[7][10]​ Se ha mostrado que el lenguaje de diagramas y gráficos permite establecer relaciones de largo alcance: por ejemplo, entre las matemáticas, la ontología, la dialéctica, la lógica, la semiología y la fenomenología.[11][12][13]

Lingua y calculus

 
Gottfried Wilhelm Leibniz (1646–1716), filósofo y matemático alemán de los tiempos del Sacro Imperio Romano Germánico, "el último genio universal" y el primer sabio en recurrir al razonamiento diagramático

La characteristica universalis es el lenguaje formal universal que Leibniz imaginó para expresar conceptos matemáticos, científicos y filosóficos.[10]​ En su vasta obra, Leibniz formuló el lenguaje universal de varias maneras, un resumen de las cuales se encuentra en la serie de artículos editados por G. H. R. Parkinson.[14]

El objetivo de Leibniz era usar ese lenguaje en un sistema de cálculo lógico universal de tipo computacional, el calculus ratiocinator.[15]​ En palabras del propio Leibniz, con un sistema tal, «de surgir controversias, dos filósofos no tendrían que discutir más que dos matemáticos. Sería suficiente que tomaran papel y lápiz, se sentaran y dijeran: ‹¡Calculemos!›».[16]​ De ahí que Russell haya traducido la expresión latina characteristica universalis como "matemática universal".[16]

En resumen, la propuesta de Leibniz era: encontrar un lenguaje que permita aplicar reglas de inferencia a conceptos matemáticos y no matemáticos.

razonamiento diagramático lenguaje characteristica universalis
demostraciones calculus ratiocinator

El lenguaje tiene sus reglas de construcción, llamadas reglas sintácticas. Las demostraciones son hechas respetando reglas que establecen la dirección del razonamiento, las reglas semánticas.

Muchos pensadores retomaron esta idea de Leibniz. Frege, por ejemplo, introdujo la Conceptografía como un calculus ratiocinator con su lingua characteristica, y —según Kluge— esa obra estuvo conscientemente inspirada en las ideas de Leibniz.[17]​ Otros pensadores, en cambio, no la mencionaron. Tal es el caso de Peirce, quien creía que todo razonamiento era, en última instancia, diagramático.[18]

El genio de Leibniz fue reconocido por Grassmann cuando, en la introducción a su Análisis Geométrico, dejó escrito que ideas como la de la characteristica ponían al filósofo por encima de otros pensadores de su tiempo.[19]​ Sobre este punto volvió mucho después Heath.[20]Norbert Wiener veía en la máquina de Leibniz un antecedente de las computadoras actuales.

Lenguaje

Los diagramas constituyen el lenguaje de este tipo de razonamiento. También son usados los grafos, que establecen conexiones y en muchos aspectos son equivalentes a los diagramas.

Diagramas

El sistema universal de Leibniz tenía dos componentes: un lenguaje (characteristica) y un método (calculus). Ambos eran inseparables al punto que sus nombres son usados muchas veces como sinónimos. Este hecho se puede interpretar de dos maneras:

  • detrás de ambos está la lógica,[21]​ lo cual obliga a darle a la voz griega λóγος simultáneamente los significados de "palabra" y "razón",[22]​ o
  • las definiciones son una cosa (ontología) y las operaciones que con ellas se hace son otra (lógica).[23]

Adoptando el segundo punto de vista, los diagramas pueden ser clasificados en ontológicos (los de Euler, los de Venn de conjuntos y los totales), topológicos (los diagramas de Peirce extendidos, los de Shin y los diagramas con arañas) o lógicos (los de Venn de enunciados y los diagramas "alfa" y "beta" de Peirce).

Diagramas ontológicos

Son los diagramas que muestran entes ("elementos") y las definiciones que a ellos se les ha aplicado ("conjuntos").[24]

Diagramas de Leibniz

En los primitivos diagramas de Leibniz los conjuntos eran representados con líneas continuas. Las mismas se superponían en las intersecciones (indicadas con segmentos discontinuos).

 
diagrama de Leibniz

Leibniz también usó círculos, pero encontró que en ciertos casos estos requerían signos suplementarios. Las líneas de Leibniz constituyen una muestra de la lingua characteristica.[25]

Diagramas de Euler
 
El gran matemático suizo Leonhard Euler (1707–1783)

En los diagramas de Euler (a veces llamados "círculos de Euler"), se muestran las líneas de definición de los conjuntos y cada región (de elementos propios o de superposición) contiene al menos un elemento.

 
diagrama de Euler

Cuando no hay elementos que respondan a cierta combinación de definiciones, la región no se representa.

Los diagramas de Euler hicieron de puente entre los primitivos diagramas de Leibniz y los diagramas de Venn, ampliamente usados hoy.

Diagramas de Venn de conjuntos
 
El matemático y lógico inglés John Venn (1834–1923)

Los diagramas de Venn de conjuntos muestran todas las regiones posibles (en este caso, 7, dos de ellas sombreadas por estar vacías) más la región de los elementos que no responden a ninguna definición (totalizando 8).

 
diagrama de Venn de conjuntos

El rectángulo del diagrama de Venn representa el conjunto de los elementos tomados en cuenta (conjunto universal, U). Venn nunca representó al universal en sus trabajos, pero fue quien introdujo la expresión "universo del discurso".

Diagramas totales 2D

Los diagramas totales de dos dimensiones muestran los elementos definidos, los que no responden a ninguna definición y algunos de los que no han sido considerados.

 
diagrama total 2D

En el diagrama total en dos dimensiones se representa la región de las definiciones, el "cosmos" (blanca), y la de lo no definido, el "caos" (gris); ambas constituyen el Todo.[12]​ El diagrama total permite resolver de manera elegante el problema que Humpty Dumpy le planteó a Alicia en la obra A través del espejo de Lewis Carroll. Este problema no es tan sencillo como lo hace parecer el formato de cuento infantil elegido por el autor porque plantea a un mismo tiempo el dilema matemático "ser A-ser no A" y la cuestión filosófica "mostrarse-ocultarse".[26]

Diagramas topológicos

Son los diagramas que muestran la posición relativa de los conjuntos, pero no los elementos. La forma, el tamaño y la posición de las líneas cerradas no tienen importancia.

Regiones posibles

En los diagramas de conjuntos de Euler y de Venn se pone énfasis en indicar las regiones posibles. En los diagramas de Euler, solamente son representadas las regiones en las que puede haber elementos. En los diagramas de Venn, a las regiones que no contienen elementos se las anula sombreándolas.[27]

   
diagrama de Euler diagrama de Venn

En estos ejemplos se muestra que no hay elementos que pertenezcan a A y C que no sean también de B, ni tampoco elementos que pertenezcan exclusivamente a C. En el diagrama de Venn de conjuntos cada región sombreada es —para usar una expresión de Leibniz— una combinatio impossibilis. Se trata entonces de diagramas topológicos.[28]

Topología flexible

En un intento por flexibilizar la topología de los sistemas, Peirce introdujo en los diagramas de Venn la notación lógica correspondiente a la disyunción. Con ello creó los diagramas de topología flexible. A esta extensión de Peirce siguieron otras dos (Venn-I y Venn-II), propuestas por Shin.[29]

Extensión de Peirce
 
Charles Sanders Peirce (1839–1914), lógico americano considerado el padre de la semiótica moderna

La extensión de Peirce de los diagramas de Euler-Venn introduce tres símbolos:

  • "o" para reemplazar al sombreado,
  • "x" para indicar importación existencial, y
  • "–" (línea) para unir los dos anteriores e indicar disyunción.[29]

Así, por ejemplo, el siguiente diagrama representa la proposición: «Todo elemento de B es de A o algunos elementos de B son de A».

 
extensión de Peirce

Esta proposición topológica no se podría representar con un diagrama de Euler: sería necesario usar dos y buscar alguna manera de indicar la disyunción.

   
«Todo elemento de B es de A» «Algunos elementos de B son de A»

Las ventajas de la notación de Peirce, en este caso, son grandes. Sin embargo, cuando las proposiciones son más complejas, la lectura del diagrama se torna dificultosa.[29]

Primera extensión de Shin (Venn-I)

Esta extensión tiene las siguientes características:

  • vuelve al sombreado de regiones para indicar que éstas no pueden ser ocupadas,
  • usa el símbolo "x" de Peirce, y
  • usa el símbolo "–", introducido por Peirce.[29]
   
diagrama de Shin (Venn-I) diagrama de Peirce

En estos diagramas (equivalentes), las dos premisas son:

  • «Ningún elemento es sólo de B», y
  • «B tiene algún elemento».

La conclusión, por lo tanto, es: «Algún elemento pertenece simultáneamente a B y A».

Segunda extensión de Shin (Venn-II)

Esta extensión tiene las mismas características que el anterior, pero agrega la posibilidad de conectar dos diagramas —que en este caso tienen representado el conjunto universal— con una línea de disyunción.[29]

   
diagrama de Shin (Venn-II) diagrama de Peirce

La proposición, en este caso, es: «O todo elemento de A es elemento de B y algún elemento de A es de B, o ningún elemento de A es de B y algún elemento de B no es de A». El diagrama simple de Peirce es de lectura más difícil que el correspondiente diagrama doble de Shin.

Arañas

Los diagramas con arañas son una extensión de los diagramas de Euler, y por lo tanto en ellos hay información topológica. Se los obtiene introduciendo restricciones de dos tipos: agregando "arañas" (secuencias x de Peirce generalizadas) y sombreando regiones. La presencia de una araña indica la existencia de un elemento en su "hábitat" (la región donde se encuentra). Una región sombreada es la que no contiene más elementos que los que indican las arañas correspondientes. Si una región sombreada no tiene arañas, está vacía. Dos arañas unidas por una línea indican la existencia de por lo menos un elemento en las regiones involucradas. El nombre "araña" se ha elegido porque en diagramas complejos muchas líneas pueden salir de cada punto, como los hilos de un nodo de una telaraña.[27]

 
diagrama con arañas

El diagrama de la figura indica que:

  • C está contenido en B;
  • AB tiene exactamente dos elementos;
  • hay al menos un elemento en BA.

El diagrama tiene 3 líneas límite de conjuntos (definiciones), indicadas con los rótulos A, B y C, y 6 regiones, por ejemplo la región cuyo contorno es B pero que no contiene elementos ni de A ni de C. Una zonas está sombreada y contiene sólo 2 elementos. El diagrama contiene 3 arañas: 2 de un pie cuyo hábitat es la zona de los elementos de A que no pertenecen a B y 1 "articulada", en la región de los elementos que son de B pero no de A.[27]

Diagramas lógicos

Son los diagramas que muestran los resultados de operaciones lógicas.

Diagramas de Venn de enunciados

Los diagramas de Venn de enunciados muestran el resultado de una operación con enunciados (en este caso, AB) con colores, que en este caso son: verde, cuando la región corresponde al resultado; rojo, cuando no. Éste es el código del semáforo de dos colores.

 
diagrama de Venn de enunciados
Gráficos existenciales "alfa" de Peirce

En los gráficos existenciales "alfa" de Peirce (gráficos que conectan enunciados), la conjunción se representa colocando los enunciados sin solución de continuidad y la negación se representa como un "recorte" de la "hoja de enunciados" (una línea curva cerrada). En el siguiente diagrama se muestra la proposición ¬((¬A) ∧ (¬B)), equivalente a AB.[6]

 
gráfico "alfa" de Peirce

Al hacer demostraciones o cuando los diagramas son complejos, es conveniente sombrear las zonas encerradas por un número impar de recortes, como se ha hecho más abajo.

Gráficos existenciales "beta" de Peirce

En los gráficos existenciales "beta" de Peirce (gráficos que conectan predicados), hay cuantificadores aplicados a entes, no a definiciones. A estas expresiones Peirce las llamó "de primer orden". En estos gráficos, el autor introdujo la "línea de identidad" o "línea de importación existencial" (–):

  • la expresión –A se lee «algo [o alguien] es A», es decir, ∃x | xA;
  • la expresión AB se lee «algo [o alguien] es A y B», es decir, ∃x | xAxB.

Del mismo modo que en los gráficos "alfa", las conexiones de dos predicados pueden ser hechas recurriendo a "recortes".[18]

    «algún A es B»
    «ningún A es B»
    «algún A no es B»
    «todo A es B»

La notación de la columna izquierda evita que los recortes ocupen tanto espacio.

Diagrama total 3D

El diagrama total de tres dimensiones es una extensión de los diagramas de Venn que forma parte de la teoría del conocimiento presentada en una serie de artículos filosóficos por Juan José Luetich.[24]​ Su estructura es la de un árbol con tres bifurcaciones.[30]​ Las dos primeras surgieron de un análisis de la obra Sobre la Naturaleza de Parménides.[30]​ La última corresponde a un diagrama de Venn de una sola definición.[31]

   
diagrama total 3D clave para interpretar las regiones

De todos los entes que la mente humana puede concebir (reales, imaginarios, concretos, abstractos), el Todo, unos pocos forman parte de su universo, U. De esos entes, a su vez, sólo algunos se corresponden con una definición o concepto, A. Los entes definidos —por responder a una definición o por oponerse a ella (A o ~A)— forman parte de la región blanca, el universo o "cosmos", ya que han sido "ordenados" por la definición. Los entes no definidos existen, pero están ocultos en la región gris, forman parte del "caos", del lugar donde no hay conceptos ni orden.[12]

Grafos

Los grafos son construcciones que surgen de representar elementos y sus conexiones.[32]​ La teoría de grafos, como la teoría de conjuntos, está íntimamente ligada a la topología.[33][34]

Cuadrado de oposición

 
Aristóteles (384 a.C.–322 a.C.), filósofo griego fundador de la lógica clásica

Aristóteles, al fundar la lógica, puso su atención en algunos cuantificadores usados en el lenguaje natural: todo, algún, ningún, no todo.[35]​ Estos pueden ser expresados usando la notación de Peirce de predicados (gráficos existenciales "beta"). El clásico "cuadrado de oposición de juicios" de Aristóteles quedaría entonces representado como se muestra en la figura.

 
El "cuadrado de oposición" de Aristóteles en la notación de Peirce

Diamante de Leibniz

 
Una muestra de razonamiento diagramático: grabado del libro de Leibniz De Arte Combinatoria de 1666

En el grabado de la portada del libro De Arte Combinatoria de 1666, Leibniz habría dado otra muestra de su lenguaje universal.[36]​ En él se representa la idea de los antiguos de que todas las cosas materiales están hechas de tierra, agua, aire y fuego, "elementos" que combinan las cualidades de: frío, húmedo, caliente y seco. Entre elementos, entre cualidades, y entre elementos y cualidades, han sido dibujadas líneas, cada una con un rótulo. Así, por ejemplo, a los nodos SICCITAS y HVMIDITAS ("sequedad" y "humedad") se los ha conectado con una línea rotulada Combinatio impossibilis ("combinación imposible"). En otros términos, de los elementos de estos dos conjuntos, el grabado muestra las conexiones, objeto de estudio de la topología. La characteristica es, en este caso, una notación topológica.[37]​El siguiente grafo es una variante del Diamante de Leibniz, que muestra la relación entre elementos y cualidades a la manera de un grafo bipartido.[37]

 

Cuando dos cualidades concurren en un elemento es porque su combinación es posible. Por ejemplo, CALIDITAS y HVMIDITAS concurren en AER. Cuando dos cualidades no se encuentran en ningún elemento, su combinación es imposible. Tal es el caso de HVMIDITAS y SICCITAS.[37]​ Con estos elementos y cualidades, sujetas a las restricciones mencionadas, se puede deducir la cantidad de combinaciones posibles.

El diamante de Leibniz puede ser representado sin recurrir a un grafo partido, simplemente usando cuatro conjuntos. En este caso, a menos que a los conjuntos se los dibuje como rectángulos, quedarían regiones vacías. Para indicar esa situación se puede hacer uso de un diagrama con arañas.[37]

   
diagrama de conjuntos diagrama con arañas

Estas representaciones actuales del tema que Leibniz tomó de los antiguos para ilustrar su libro de análisis combinatorio muestran lo que ha sido la historia del razonamiento diagramático, un área de trabajo en la que se ha vuelto siempre sobre los mismos complejos problemas, desde la perspectiva de especialistas en las materias más diversas.[37]

Árboles

Los árboles son unos grafos especiales con estructura jerárquica, que pueden ser usados para dar la misma información topológica que los diagramas de Euler y de Venn.[31][38]

   
árbol del diagrama de Euler diagrama de Euler
   
árbol del diagrama de Venn diagrama de Venn

Cada árbol muestra las regiones posibles del diagrama que está a su derecha. Las primeras 2 ramas corresponden al conjunto A; las restantes 4, al conjunto B. En el diagrama de Euler, la rama de no pertenencia (∉) a A aparece de color gris, ya que no es una región posible. En consecuencia, también están de ese color las ramas derivadas. En el diagrama de Venn, dado que se define un conjunto universal, la no pertenencia a A es posible, exceptuando el caso de pertenencia (∈) simultánea a B.[31]

Notación bidimensional

 
Friedrich Ludwig Gottlob Frege (1848–1925), matemático alemán considerado por muchos el fundador de la lógica moderna

La notación bidimensional de Frege permite representar las operaciones lógicas con conexiones.[39]

 
notación bidimensional de Frege

Este esquema representa la disyunción lógica AB, o mejor, ¬AB.[40]

En su trabajo sobre los axiomas del cálculo proposicional, Frege recurría sólo a las operaciones negación e implicación.

Obsérvese que la notación de los diagramas "beta" de Peirce —con recortes abreviados o no— también es bidimensional, como se puede ver claramente en la lista de reglas de inferencia.

Demostraciones

Las deducciones sirven son operaciones que se realizan con los diagramas o grafos para obtener resultados o conclusiones.

Reglas de inferencia de Peirce

Las siguientes reglas permiten obtener nuevas proposiciones —en la forma de diagramas "alfa" o "beta"— a partir de proposiciones dadas.[18]

  1. Regla de borrado e inserción: Cualquier expresión (enunciado, proposición o parte de línea de identidad) encerrada por un número par de recortes o por ningún recorte puede ser borrada; cualquier expresión puede ser colocada en un área encerrada por un número impar de recortes.
    • Borrado en los diagramas "alfa"
      A ( B ( C ) ) → ( B ( C ) )
      A ∧ ¬(B ∧ ¬C) → ¬(B ∧ ¬C)
      La regla de borrado permite reducir una conjunción a uno de sus constituyentes.
    • Inserción en los diagramas "alfa"
      ( A ) → ( A B )
      ¬A → ¬(AB)
      Esta regla está justificada porque una conjunción es falsa con la sola condición de que uno de sus constituyentes sea falso.
    • Borrado en los diagramas "beta"
       
      «algún A no es B» → «algo [o alguien] es A y algo [o alguien] no es B» → «algo [o alguien] no es B»
      Una línea de identidad encerrada por un número par de recortes o por ningún recorte puede ser cortada.
    • Inserción en los diagramas "beta"
       
      «algo [o alguien] es A y nada [o nadie] es B» → «algún A no es B»
      Dos líneas de identidad encerradas por un número impar de recortes pueden ser unidas.
  2. Regla de iteración y desiteración: Cualquier expresión puede ser copiada en el área abarcada por todos los recortes que encierran a la original o en un nivel más profundo, pero no en el interior o exterior de ella misma; cualquier expresión puede ser borrada si puede haber resultado de una iteración.
    • Iteración en los diagramas "alfa"
      A ( B ) → A ( A B )
      A ∧ ¬BA ∧ ¬(AB)
      Aquí se ha iterado A en un nivel más profundo.
      En cambio, sería incorrecto deducir A ( B ( B ) ) o A B ( B ).
    • Desiteración en los diagramas "alfa"
      A ( A B ) → A ( B )
      A ∧ ¬(AB) → A ∧ ¬B
      Aquí se ha desiterado A de un nivel más profundo.
      En cambio, sería incorrecto deducir A ( B ) de A ( B ( B ) ) o A B ( B ).
    • Iteración en los diagramas "beta"
       
       
      Esta deducción parte de la afirmación: «No es el caso que (algún A es B y nada [o nadie] es C)». En la segunda transformación, una línea de identidad se ramifica, lo cual es lícito siempre que el extremo libre ingrese a un círculo, aunque puede apoyarse en él. La iteración también habilita a crear una línea con un extremo libre dentro de dos círculos y a unirla luego a la línea correspondiente de la expresión iterada. Por otra parte, la iteración también permite unir los extremos libres de las partes más internas de dos líneas, como se vio en la regla de inserción.
    • Desiteración en los diagramas "beta"
      La desiteración permite revertir todas las transformaciones mencionadas en el punto anterior.
  3. Regla de aserción: Cualquier expresión verdadera puede ser representada en la hoja sin líneas que la encierren.
    Esta regla permite introducir premisas. Las premisas deben ser representadas una al lado de la otra y constituyen una conjunción.
  4. Regla de doble recorte: Alrededor de cualquier expresión se puede insertar un par de círculos; dos círculos que rodean a una expresión pueden ser eliminados. No debe haber nada entre los círculos.
    • Doble recorte en los diagramas "alfa"
      A BA ( ( B ) )
    • Doble recorte en los diagramas "beta"
       
      «algún A es B» → «algún A no es no B»
  5. Regla de deformación: Cualquier expresión puede ser deformada siempre que las conexiones no sean alteradas.
    Esta regla muestra el carácter topológico de la notación de Peirce.

Ejemplos de aplicación de estas reglas son: para los diagramas "alfa", la demostración del "Teorema Brillante" de Leibniz; para los diagramas "beta", la deducción silogística.

Sistema de demostraciones de Shin

El razonamiento humano es heterogéneo, en el sentido de que involucra palabras y símbolos, pero también imágenes, diagramas y modelos. Por otra parte, para procesar esa información, el ser humano usa relaciones semánticas entre proposiciones ("similitud intuitiva") y procedimientos no deductivos (como la "abducción"). Desde áreas de trabajo diversas, han sido hechas distintas aproximaciones al "razonamiento multimodal".[41]

En cuanto a la comparación del razonamiento simbólico con el razonamiento diagramático, se ha mostrado que no hay diferencia entre ambos en lo que a "estatus lógico" se refiere. En 1994, Shin presentó los diagramas Venn-I y Venn-II como un sistema de representación formal con su propia sintaxis y semántica. Las reglas sintácticas indican si un diagrama es aceptable, en el sentido de si está bien formado y qué transformaciones están permitidas. La semántica se ocupa de las consecuencias lógicas. Así se comprueba que los sistemas mencionados son robustos y completos, en el mismo sentido que lo son algunos sistemas lógicos simbólicos.[9]​ Este resultado da por tierra con la arraigada creencia de que los sistemas de diagramas pueden llevar a deducciones erróneas y que por lo tanto hay que abstenerse de usarlos en demostraciones.[9][42][29]

Aplicaciones

El razonamiento diagramático ha encontrado aplicación en diversas áreas de trabajo: máquinas de calcular, algoritmos de demostración de proposiciones, semiótica, ciencias de la cognición, inteligencia artificial (IA), teoría del conocimiento, filosofía del lenguaje, ontología.[24][13][3]

Machina ratiocinatrix

 
Máquina de Leibniz
(Staffelwalze)

Con el calculus ratiocinator, Leibniz tenía un objetivo más ambicioso que el de Pascal, ya que él no tenía en mente un dispositivo mecánico para hacer cálculos aritméticos sino una machina ratiocinatrix.[43][44]​ El calculus ratiocinator era un algoritmo que, aplicado a una expresión simbólica escrita con la characteristica universalis, determinaría si dicha fórmula es o no verdadera.[45]​ Sin embargo Leibniz —con los medios disponibles en su tiempo— sólo logró construir la máquina de calcular llamada Staffelwalze ("cilindro dentado", por la forma del dispositivo mecánico de cálculo que utiliza), conocida hoy como "Máquina de Leibniz". La computadora digital es para muchos la materialización de la machina ratiocinatrix.[46]

Demostración del "Teorema Brillante"

La siguiente es la demostración del resultado que Leibniz llamó Praeclarum Theorema ("Teorema Brillante"): «Si A implica C y B implica D, entonces A y B implican C y D».[47]​ En símbolos, la tesis es la siguiente.

(AC) ∧ (BD)) ⊃ ((AB) ⊃ (CD))

La demostración se puede hacer aplicando las reglas indicadas más arriba para los diagramas "alfa" de Peirce. Para facilitar la lectura y el uso de las reglas 1 y 2, las regiones rodeadas por un número impar de recortes aparecen de color gris; las regiones rodeadas por un número par de recortes o por ningún recorte están en blanco.[47]

 

Aquí se ha aplicado primero la regla de doble recorte (4) a la hoja de enunciados en blanco. Luego han sido insertadas dos expresiones en la región gris (regla 1). Luego han sido aplicadas sucesivamente las reglas de: iteración (2), inserción (1), iteración (2) y desiteración (2). Por último, eliminando un doble recorte (regla 4), se llegó al diagrama correspondiente a la tesis del teorema.

Deducción silogística

La siguiente deducción se hace aplicando las reglas correspondientes a los diagramas "beta" de Peirce.[18]

  1. Dos premisas son introducidas usando la regla de aserción (3): «Todo A es B» y «todo B es C».
     
  2. Se hace la iteración de la segunda premisa usando la regla 2.
     
  3. Se borra la segunda premisa usando la regla 1.
     
  4. Se aplica la regla de iteración (2).
     
  5. Se aplica la regla de inserción (1).
     
  6. Se aplica la regla de desiteración (2).
     
  7. Se aplica la regla de deformación (5).
     
  8. Se aplica la regla de doble recorte (4).
     
  9. Se aplica la regla de borrado (1).
     
  10. Se aplica la regla de deformación (5).
     

La conclusión es entonces: «Todo A es C».

Usando la notación de recortes completos, la misma deducción quedaría representada como sigue.

 
1 (premisas)
 
2
 
3
 
4
 
5
 
6
 
7
 
8
 
9
 
10 (conclusión)

Animaciones del pensamiento

Las deducciones de los dos puntos anteriores son una serie de figuras que, mostradas una a continuación de otra, constituyen animaciones. Dau las llama "animaciones del pensamiento".[48]​ En efecto, son una representación abstracta de los procesos mentales que conducen a una conclusión. Si bien la interpretación de estas animaciones requiere el conocimiento de las convenciones de Peirce, también es cierto que un ser inteligente podría descubrir las reglas a partir de la observación de varias secuencias.

Interfaces gráficas de usuario

Nakatsu mostró cómo el uso de diagramas ha facilitado el diseño de sistemas de inteligencia artificial del tipo interfaz de usuario para tareas de toma de decisión y resolución de problemas.[49]​ En estas interfaces los diagramas facilitan la interacción de los operadores con las cada vez más complejas tecnologías de la información. En particular, permiten comprender y visualizar sistemas de IA. Con el razonamiento diagramático es posible programar usando técnicas que emulan el pensamiento humano y la capacidad de resolución de problemas. Entre estas técnicas, cabe mencionar:

  • los "sistemas expertos",
  • el "razonamiento basado en modelos",
  • el "razonamiento inexacto" (los "factores de certeza" y las "redes bayesianas"), y
  • el "razonamiento lógico",

que han encontrado aplicaciones en las ciencias físicas, la medicina, la macroeconomía, las finanzas y la logística.

Véase también

Referencias

  1. "Camino del ser y diagrama total" el 18 de febrero de 2014 en Wayback Machine., Actas – Editoriales, Rosario, Academia Luventicus, 2013
  2. Gerard Allwein y Jon Barwise (editores), Logical Reasoning with Diagrams, Studies in Logic and Computation, Nueva York, Oxford University Press, 1996
  3. Michael Anderson, "Reasoning with Diagrammatic Representations", AI Magazine, Vol. 19 No. 2, Palo Alto, Association for the Advancement of Artificial Intelligence, 1998
  4. Margaret E. Baron, "A Note on the Historical Development of Logic Diagrams: Leibniz, Euler and Venn", The Mathematical Gazette, Vol. 53 No. 384, Leicester, The Mathematical Association, 1969
  5. Friedrich Ludwig Gottlob Frege, Begriffsschrift. Eine Der Arithmetischen Nachgebildete Formelsprache Des Reinen Denkens, Halle, Louis Nebert, 1879
  6. Charles Hartshorne – Paul Weiss (compiladores), capítulo IV: "Symbolic Logic" – "Existential Graphs" – "On Existential Graphs, Euler’s Diagrams, and Logical Algebra", The Collected Papers of Charles Sanders Peirce, Cambridge, Harvard University Press, 1931–5
  7. João Queiroz – Frederik Stjernfelt, "Introduction: Diagrammatical reasoning and Peircean logic representations", Semiotica, Vol. 186 No. 1/4, Berlín, Walter de Gruyter, 2011
  8. Martin Gardner, Logic machines and diagrams, Chicago, University of Chicago Press, 1982
  9. Sun-Joo Shin, The logical status of diagrams, Cambridge, Cambridge University Press, 1994
  10. "Diagramas ontológicos: de Leibniz a Luetich" el 16 de enero de 2014 en Wayback Machine., Actas – Editoriales, Rosario, Academia Luventicus, 2013
  11. Juan José Luetich, "Ontología y dialéctica", Actas – Suplemento 1, 1 (1) 2, Rosario, Academia Luventicus, 2003
  12. Juan José Luetich, "Glosario de ontología", Actas – Suplemento 1, 1 (2) 1, Rosario, Academia Luventicus, 2003
  13. Frederik Stjernfelt, The Diagrammatology: An investigation on the borderlines of phenomenology, ontology, and semiotics, Dordrecht, Springer Verlag, 2007
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Enlaces externos

  • dedicado a la difusión de la obra de Juan José Luetich (ISSN 1666-7581).
  • Página oficial de la revista Studia Leibnitiana en el sitio de la editorial Franz Steiner.
  •   Datos: Q5270387

razonamiento, diagramático, razonamiento, diagramático, también, llamado, razonamiento, gráfico, conceptografía, lleva, adelante, haciendo, representaciones, visuales, conceptos, esta, técnica, diagramas, gráficos, más, importantes, palabras, expresiones, mate. El razonamiento diagramatico tambien llamado razonamiento grafico o conceptografia es el que se lleva adelante haciendo uso de representaciones visuales de los conceptos 2 En esta tecnica los diagramas y los graficos son mas importantes que las palabras y las expresiones matematicas 3 Camino del ser y diagrama total Juan Jose Luetich 2008 1 El Camino del Ser de color rojo y el diagrama total en escala de grises ambos resultados del razonamiento diagramaticoEl origen de esta forma de razonamiento debe buscarse en los grafos de Llull y Leibniz las lineas de Leibniz y los diagramas de Euler 4 Sin embargo una expresion equivalente a razonamiento diagramatico aunque aplicada especificamente a una notacion de dos dimensiones recien aparece en 1879 con la publicacion del libro Begriffsschrift de Gottlob Frege que ha sido traducido al castellano como Conceptografia 5 La historia del razonamiento diagramatico incluye tambien la creacion por parte de Peirce del sistema de graficos existenciales una notacion geometrica topologica logica que Gardner consideraba el mas ambicioso sistema de logica geometrica que se haya construido jamas 6 7 8 Shin hizo luego una extension de esos graficos hasta convertirlos en una herramienta equivalente a la tecnica clasica de operacion con predicados monadicos de primer orden 9 En la tradicion de considerar a la logica como lenguaje universal trabajaron Leibniz Frege Russell Wittgenstein Carnap Quine Strawson y mas recientemente Luetich 7 10 Se ha mostrado que el lenguaje de diagramas y graficos permite establecer relaciones de largo alcance por ejemplo entre las matematicas la ontologia la dialectica la logica la semiologia y la fenomenologia 11 12 13 Indice 1 Lingua y calculus 2 Lenguaje 2 1 Diagramas 2 1 1 Diagramas ontologicos 2 1 1 1 Diagramas de Leibniz 2 1 1 2 Diagramas de Euler 2 1 1 3 Diagramas de Venn de conjuntos 2 1 1 4 Diagramas totales 2D 2 1 2 Diagramas topologicos 2 1 2 1 Regiones posibles 2 1 2 2 Topologia flexible 2 1 2 2 1 Extension de Peirce 2 1 2 2 2 Primera extension de Shin Venn I 2 1 2 2 3 Segunda extension de Shin Venn II 2 1 2 2 4 Aranas 2 1 3 Diagramas logicos 2 1 3 1 Diagramas de Venn de enunciados 2 1 3 2 Graficos existenciales alfa de Peirce 2 1 3 3 Graficos existenciales beta de Peirce 2 1 4 Diagrama total 3D 2 2 Grafos 2 2 1 Cuadrado de oposicion 2 2 2 Diamante de Leibniz 2 2 3 Arboles 2 2 4 Notacion bidimensional 3 Demostraciones 3 1 Reglas de inferencia de Peirce 3 2 Sistema de demostraciones de Shin 4 Aplicaciones 4 1 Machina ratiocinatrix 4 2 Demostracion del Teorema Brillante 4 3 Deduccion silogistica 4 4 Animaciones del pensamiento 4 5 Interfaces graficas de usuario 5 Vease tambien 6 Referencias 7 Enlaces externosLingua y calculus Editar Gottfried Wilhelm Leibniz 1646 1716 filosofo y matematico aleman de los tiempos del Sacro Imperio Romano Germanico el ultimo genio universal y el primer sabio en recurrir al razonamiento diagramaticoLa characteristica universalis es el lenguaje formal universal que Leibniz imagino para expresar conceptos matematicos cientificos y filosoficos 10 En su vasta obra Leibniz formulo el lenguaje universal de varias maneras un resumen de las cuales se encuentra en la serie de articulos editados por G H R Parkinson 14 El objetivo de Leibniz era usar ese lenguaje en un sistema de calculo logico universal de tipo computacional el calculus ratiocinator 15 En palabras del propio Leibniz con un sistema tal de surgir controversias dos filosofos no tendrian que discutir mas que dos matematicos Seria suficiente que tomaran papel y lapiz se sentaran y dijeran Calculemos 16 De ahi que Russell haya traducido la expresion latina characteristica universalis como matematica universal 16 En resumen la propuesta de Leibniz era encontrar un lenguaje que permita aplicar reglas de inferencia a conceptos matematicos y no matematicos razonamiento diagramatico lenguaje characteristica universalisdemostraciones calculus ratiocinatorEl lenguaje tiene sus reglas de construccion llamadas reglas sintacticas Las demostraciones son hechas respetando reglas que establecen la direccion del razonamiento las reglas semanticas Muchos pensadores retomaron esta idea de Leibniz Frege por ejemplo introdujo la Conceptografia como un calculus ratiocinator con su lingua characteristica y segun Kluge esa obra estuvo conscientemente inspirada en las ideas de Leibniz 17 Otros pensadores en cambio no la mencionaron Tal es el caso de Peirce quien creia que todo razonamiento era en ultima instancia diagramatico 18 El genio de Leibniz fue reconocido por Grassmann cuando en la introduccion a su Analisis Geometrico dejo escrito que ideas como la de la characteristica ponian al filosofo por encima de otros pensadores de su tiempo 19 Sobre este punto volvio mucho despues Heath 20 Norbert Wiener veia en la maquina de Leibniz un antecedente de las computadoras actuales Lenguaje EditarLos diagramas constituyen el lenguaje de este tipo de razonamiento Tambien son usados los grafos que establecen conexiones y en muchos aspectos son equivalentes a los diagramas Diagramas Editar El sistema universal de Leibniz tenia dos componentes un lenguaje characteristica y un metodo calculus Ambos eran inseparables al punto que sus nombres son usados muchas veces como sinonimos Este hecho se puede interpretar de dos maneras detras de ambos esta la logica 21 lo cual obliga a darle a la voz griega logos simultaneamente los significados de palabra y razon 22 o las definiciones son una cosa ontologia y las operaciones que con ellas se hace son otra logica 23 Adoptando el segundo punto de vista los diagramas pueden ser clasificados en ontologicos los de Euler los de Venn de conjuntos y los totales topologicos los diagramas de Peirce extendidos los de Shin y los diagramas con aranas o logicos los de Venn de enunciados y los diagramas alfa y beta de Peirce Diagramas ontologicos Editar Son los diagramas que muestran entes elementos y las definiciones que a ellos se les ha aplicado conjuntos 24 Diagramas de Leibniz Editar En los primitivos diagramas de Leibniz los conjuntos eran representados con lineas continuas Las mismas se superponian en las intersecciones indicadas con segmentos discontinuos diagrama de LeibnizLeibniz tambien uso circulos pero encontro que en ciertos casos estos requerian signos suplementarios Las lineas de Leibniz constituyen una muestra de la lingua characteristica 25 Diagramas de Euler Editar El gran matematico suizo Leonhard Euler 1707 1783 En los diagramas de Euler a veces llamados circulos de Euler se muestran las lineas de definicion de los conjuntos y cada region de elementos propios o de superposicion contiene al menos un elemento diagrama de EulerCuando no hay elementos que respondan a cierta combinacion de definiciones la region no se representa Los diagramas de Euler hicieron de puente entre los primitivos diagramas de Leibniz y los diagramas de Venn ampliamente usados hoy Diagramas de Venn de conjuntos Editar El matematico y logico ingles John Venn 1834 1923 Los diagramas de Venn de conjuntos muestran todas las regiones posibles en este caso 7 dos de ellas sombreadas por estar vacias mas la region de los elementos que no responden a ninguna definicion totalizando 8 diagrama de Venn de conjuntosEl rectangulo del diagrama de Venn representa el conjunto de los elementos tomados en cuenta conjunto universal U Venn nunca represento al universal en sus trabajos pero fue quien introdujo la expresion universo del discurso Diagramas totales 2D Editar Los diagramas totales de dos dimensiones muestran los elementos definidos los que no responden a ninguna definicion y algunos de los que no han sido considerados diagrama total 2DEn el diagrama total en dos dimensiones se representa la region de las definiciones el cosmos blanca y la de lo no definido el caos gris ambas constituyen el Todo 12 El diagrama total permite resolver de manera elegante el problema que Humpty Dumpy le planteo a Alicia en la obra A traves del espejo de Lewis Carroll Este problema no es tan sencillo como lo hace parecer el formato de cuento infantil elegido por el autor porque plantea a un mismo tiempo el dilema matematico ser A ser no A y la cuestion filosofica mostrarse ocultarse 26 Diagramas topologicos Editar Son los diagramas que muestran la posicion relativa de los conjuntos pero no los elementos La forma el tamano y la posicion de las lineas cerradas no tienen importancia Regiones posibles Editar En los diagramas de conjuntos de Euler y de Venn se pone enfasis en indicar las regiones posibles En los diagramas de Euler solamente son representadas las regiones en las que puede haber elementos En los diagramas de Venn a las regiones que no contienen elementos se las anula sombreandolas 27 diagrama de Euler diagrama de VennEn estos ejemplos se muestra que no hay elementos que pertenezcan a A y C que no sean tambien de B ni tampoco elementos que pertenezcan exclusivamente a C En el diagrama de Venn de conjuntos cada region sombreada es para usar una expresion de Leibniz una combinatio impossibilis Se trata entonces de diagramas topologicos 28 Topologia flexible Editar En un intento por flexibilizar la topologia de los sistemas Peirce introdujo en los diagramas de Venn la notacion logica correspondiente a la disyuncion Con ello creo los diagramas de topologia flexible A esta extension de Peirce siguieron otras dos Venn I y Venn II propuestas por Shin 29 Extension de Peirce Editar Charles Sanders Peirce 1839 1914 logico americano considerado el padre de la semiotica modernaLa extension de Peirce de los diagramas de Euler Venn introduce tres simbolos o para reemplazar al sombreado x para indicar importacion existencial y linea para unir los dos anteriores e indicar disyuncion 29 Asi por ejemplo el siguiente diagrama representa la proposicion Todo elemento de B es de A o algunos elementos de B son de A extension de PeirceEsta proposicion topologica no se podria representar con un diagrama de Euler seria necesario usar dos y buscar alguna manera de indicar la disyuncion Todo elemento de B es de A Algunos elementos de B son de A Las ventajas de la notacion de Peirce en este caso son grandes Sin embargo cuando las proposiciones son mas complejas la lectura del diagrama se torna dificultosa 29 Primera extension de Shin Venn I Editar Esta extension tiene las siguientes caracteristicas vuelve al sombreado de regiones para indicar que estas no pueden ser ocupadas usa el simbolo x de Peirce y usa el simbolo introducido por Peirce 29 diagrama de Shin Venn I diagrama de PeirceEn estos diagramas equivalentes las dos premisas son Ningun elemento es solo de B y B tiene algun elemento La conclusion por lo tanto es Algun elemento pertenece simultaneamente a B y A Segunda extension de Shin Venn II Editar Esta extension tiene las mismas caracteristicas que el anterior pero agrega la posibilidad de conectar dos diagramas que en este caso tienen representado el conjunto universal con una linea de disyuncion 29 diagrama de Shin Venn II diagrama de PeirceLa proposicion en este caso es O todo elemento de A es elemento de B y algun elemento de A es de B o ningun elemento de A es de B y algun elemento de B no es de A El diagrama simple de Peirce es de lectura mas dificil que el correspondiente diagrama doble de Shin Aranas Editar Los diagramas con aranas son una extension de los diagramas de Euler y por lo tanto en ellos hay informacion topologica Se los obtiene introduciendo restricciones de dos tipos agregando aranas secuencias x de Peirce generalizadas y sombreando regiones La presencia de una arana indica la existencia de un elemento en su habitat la region donde se encuentra Una region sombreada es la que no contiene mas elementos que los que indican las aranas correspondientes Si una region sombreada no tiene aranas esta vacia Dos aranas unidas por una linea indican la existencia de por lo menos un elemento en las regiones involucradas El nombre arana se ha elegido porque en diagramas complejos muchas lineas pueden salir de cada punto como los hilos de un nodo de una telarana 27 diagrama con aranasEl diagrama de la figura indica que C esta contenido en B A B tiene exactamente dos elementos hay al menos un elemento en B A El diagrama tiene 3 lineas limite de conjuntos definiciones indicadas con los rotulos A B y C y 6 regiones por ejemplo la region cuyo contorno es B pero que no contiene elementos ni de A ni de C Una zonas esta sombreada y contiene solo 2 elementos El diagrama contiene 3 aranas 2 de un pie cuyo habitat es la zona de los elementos de A que no pertenecen a B y 1 articulada en la region de los elementos que son de B pero no de A 27 Diagramas logicos Editar Son los diagramas que muestran los resultados de operaciones logicas Diagramas de Venn de enunciados Editar Los diagramas de Venn de enunciados muestran el resultado de una operacion con enunciados en este caso A B con colores que en este caso son verde cuando la region corresponde al resultado rojo cuando no Este es el codigo del semaforo de dos colores diagrama de Venn de enunciadosGraficos existenciales alfa de Peirce Editar En los graficos existenciales alfa de Peirce graficos que conectan enunciados la conjuncion se representa colocando los enunciados sin solucion de continuidad y la negacion se representa como un recorte de la hoja de enunciados una linea curva cerrada En el siguiente diagrama se muestra la proposicion A B equivalente a A B 6 grafico alfa de PeirceAl hacer demostraciones o cuando los diagramas son complejos es conveniente sombrear las zonas encerradas por un numero impar de recortes como se ha hecho mas abajo Graficos existenciales beta de Peirce Editar En los graficos existenciales beta de Peirce graficos que conectan predicados hay cuantificadores aplicados a entes no a definiciones A estas expresiones Peirce las llamo de primer orden En estos graficos el autor introdujo la linea de identidad o linea de importacion existencial la expresion A se lee algo o alguien es A es decir x x A la expresion A B se lee algo o alguien es A y B es decir x x A x B Del mismo modo que en los graficos alfa las conexiones de dos predicados pueden ser hechas recurriendo a recortes 18 algun A es B ningun A es B algun A no es B todo A es B La notacion de la columna izquierda evita que los recortes ocupen tanto espacio Diagrama total 3D Editar El diagrama total de tres dimensiones es una extension de los diagramas de Venn que forma parte de la teoria del conocimiento presentada en una serie de articulos filosoficos por Juan Jose Luetich 24 Su estructura es la de un arbol con tres bifurcaciones 30 Las dos primeras surgieron de un analisis de la obra Sobre la Naturaleza de Parmenides 30 La ultima corresponde a un diagrama de Venn de una sola definicion 31 diagrama total 3D clave para interpretar las regionesDe todos los entes que la mente humana puede concebir reales imaginarios concretos abstractos el Todo unos pocos forman parte de su universo U De esos entes a su vez solo algunos se corresponden con una definicion o concepto A Los entes definidos por responder a una definicion o por oponerse a ella A o A forman parte de la region blanca el universo o cosmos ya que han sido ordenados por la definicion Los entes no definidos existen pero estan ocultos en la region gris forman parte del caos del lugar donde no hay conceptos ni orden 12 Grafos Editar Los grafos son construcciones que surgen de representar elementos y sus conexiones 32 La teoria de grafos como la teoria de conjuntos esta intimamente ligada a la topologia 33 34 Cuadrado de oposicion Editar Aristoteles 384 a C 322 a C filosofo griego fundador de la logica clasicaAristoteles al fundar la logica puso su atencion en algunos cuantificadores usados en el lenguaje natural todo algun ningun no todo 35 Estos pueden ser expresados usando la notacion de Peirce de predicados graficos existenciales beta El clasico cuadrado de oposicion de juicios de Aristoteles quedaria entonces representado como se muestra en la figura El cuadrado de oposicion de Aristoteles en la notacion de PeirceDiamante de Leibniz Editar Una muestra de razonamiento diagramatico grabado del libro de Leibniz De Arte Combinatoria de 1666En el grabado de la portada del libro De Arte Combinatoria de 1666 Leibniz habria dado otra muestra de su lenguaje universal 36 En el se representa la idea de los antiguos de que todas las cosas materiales estan hechas de tierra agua aire y fuego elementos que combinan las cualidades de frio humedo caliente y seco Entre elementos entre cualidades y entre elementos y cualidades han sido dibujadas lineas cada una con un rotulo Asi por ejemplo a los nodos SICCITAS y HVMIDITAS sequedad y humedad se los ha conectado con una linea rotulada Combinatio impossibilis combinacion imposible En otros terminos de los elementos de estos dos conjuntos el grabado muestra las conexiones objeto de estudio de la topologia La characteristica es en este caso una notacion topologica 37 El siguiente grafo es una variante del Diamante de Leibniz que muestra la relacion entre elementos y cualidades a la manera de un grafo bipartido 37 Cuando dos cualidades concurren en un elemento es porque su combinacion es posible Por ejemplo CALIDITAS y HVMIDITAS concurren en AER Cuando dos cualidades no se encuentran en ningun elemento su combinacion es imposible Tal es el caso de HVMIDITAS y SICCITAS 37 Con estos elementos y cualidades sujetas a las restricciones mencionadas se puede deducir la cantidad de combinaciones posibles El diamante de Leibniz puede ser representado sin recurrir a un grafo partido simplemente usando cuatro conjuntos En este caso a menos que a los conjuntos se los dibuje como rectangulos quedarian regiones vacias Para indicar esa situacion se puede hacer uso de un diagrama con aranas 37 diagrama de conjuntos diagrama con aranasEstas representaciones actuales del tema que Leibniz tomo de los antiguos para ilustrar su libro de analisis combinatorio muestran lo que ha sido la historia del razonamiento diagramatico un area de trabajo en la que se ha vuelto siempre sobre los mismos complejos problemas desde la perspectiva de especialistas en las materias mas diversas 37 Arboles Editar Los arboles son unos grafos especiales con estructura jerarquica que pueden ser usados para dar la misma informacion topologica que los diagramas de Euler y de Venn 31 38 arbol del diagrama de Euler diagrama de Euler arbol del diagrama de Venn diagrama de VennCada arbol muestra las regiones posibles del diagrama que esta a su derecha Las primeras 2 ramas corresponden al conjunto A las restantes 4 al conjunto B En el diagrama de Euler la rama de no pertenencia a A aparece de color gris ya que no es una region posible En consecuencia tambien estan de ese color las ramas derivadas En el diagrama de Venn dado que se define un conjunto universal la no pertenencia a A es posible exceptuando el caso de pertenencia simultanea a B 31 Notacion bidimensional Editar Friedrich Ludwig Gottlob Frege 1848 1925 matematico aleman considerado por muchos el fundador de la logica modernaLa notacion bidimensional de Frege permite representar las operaciones logicas con conexiones 39 notacion bidimensional de FregeEste esquema representa la disyuncion logica A B o mejor A B 40 En su trabajo sobre los axiomas del calculo proposicional Frege recurria solo a las operaciones negacion e implicacion Observese que la notacion de los diagramas beta de Peirce con recortes abreviados o no tambien es bidimensional como se puede ver claramente en la lista de reglas de inferencia Demostraciones EditarLas deducciones sirven son operaciones que se realizan con los diagramas o grafos para obtener resultados o conclusiones Reglas de inferencia de Peirce Editar Las siguientes reglas permiten obtener nuevas proposiciones en la forma de diagramas alfa o beta a partir de proposiciones dadas 18 Regla de borrado e insercion Cualquier expresion enunciado proposicion o parte de linea de identidad encerrada por un numero par de recortes o por ningun recorte puede ser borrada cualquier expresion puede ser colocada en un area encerrada por un numero impar de recortes Borrado en los diagramas alfa A B C B C A B C B C La regla de borrado permite reducir una conjuncion a uno de sus constituyentes Insercion en los diagramas alfa A A B A A B Esta regla esta justificada porque una conjuncion es falsa con la sola condicion de que uno de sus constituyentes sea falso Borrado en los diagramas beta algun A no es B algo o alguien es A y algo o alguien no es B algo o alguien no es B Una linea de identidad encerrada por un numero par de recortes o por ningun recorte puede ser cortada Insercion en los diagramas beta algo o alguien es A y nada o nadie es B algun A no es B Dos lineas de identidad encerradas por un numero impar de recortes pueden ser unidas Regla de iteracion y desiteracion Cualquier expresion puede ser copiada en el area abarcada por todos los recortes que encierran a la original o en un nivel mas profundo pero no en el interior o exterior de ella misma cualquier expresion puede ser borrada si puede haber resultado de una iteracion Iteracion en los diagramas alfa A B A A B A B A A B Aqui se ha iterado A en un nivel mas profundo En cambio seria incorrecto deducir A B B o A B B Desiteracion en los diagramas alfa A A B A B A A B A BAqui se ha desiterado A de un nivel mas profundo En cambio seria incorrecto deducir A B de A B B o A B B Iteracion en los diagramas beta Esta deduccion parte de la afirmacion No es el caso que algun A es B y nada o nadie es C En la segunda transformacion una linea de identidad se ramifica lo cual es licito siempre que el extremo libre ingrese a un circulo aunque puede apoyarse en el La iteracion tambien habilita a crear una linea con un extremo libre dentro de dos circulos y a unirla luego a la linea correspondiente de la expresion iterada Por otra parte la iteracion tambien permite unir los extremos libres de las partes mas internas de dos lineas como se vio en la regla de insercion Desiteracion en los diagramas beta La desiteracion permite revertir todas las transformaciones mencionadas en el punto anterior Regla de asercion Cualquier expresion verdadera puede ser representada en la hoja sin lineas que la encierren Esta regla permite introducir premisas Las premisas deben ser representadas una al lado de la otra y constituyen una conjuncion Regla de doble recorte Alrededor de cualquier expresion se puede insertar un par de circulos dos circulos que rodean a una expresion pueden ser eliminados No debe haber nada entre los circulos Doble recorte en los diagramas alfa A B A B Doble recorte en los diagramas beta algun A es B algun A no es no B Regla de deformacion Cualquier expresion puede ser deformada siempre que las conexiones no sean alteradas Esta regla muestra el caracter topologico de la notacion de Peirce Ejemplos de aplicacion de estas reglas son para los diagramas alfa la demostracion del Teorema Brillante de Leibniz para los diagramas beta la deduccion silogistica Sistema de demostraciones de Shin Editar El razonamiento humano es heterogeneo en el sentido de que involucra palabras y simbolos pero tambien imagenes diagramas y modelos Por otra parte para procesar esa informacion el ser humano usa relaciones semanticas entre proposiciones similitud intuitiva y procedimientos no deductivos como la abduccion Desde areas de trabajo diversas han sido hechas distintas aproximaciones al razonamiento multimodal 41 En cuanto a la comparacion del razonamiento simbolico con el razonamiento diagramatico se ha mostrado que no hay diferencia entre ambos en lo que a estatus logico se refiere En 1994 Shin presento los diagramas Venn I y Venn II como un sistema de representacion formal con su propia sintaxis y semantica Las reglas sintacticas indican si un diagrama es aceptable en el sentido de si esta bien formado y que transformaciones estan permitidas La semantica se ocupa de las consecuencias logicas Asi se comprueba que los sistemas mencionados son robustos y completos en el mismo sentido que lo son algunos sistemas logicos simbolicos 9 Este resultado da por tierra con la arraigada creencia de que los sistemas de diagramas pueden llevar a deducciones erroneas y que por lo tanto hay que abstenerse de usarlos en demostraciones 9 42 29 Aplicaciones EditarEl razonamiento diagramatico ha encontrado aplicacion en diversas areas de trabajo maquinas de calcular algoritmos de demostracion de proposiciones semiotica ciencias de la cognicion inteligencia artificial IA teoria del conocimiento filosofia del lenguaje ontologia 24 13 3 Machina ratiocinatrix Editar Maquina de Leibniz Staffelwalze Con el calculus ratiocinator Leibniz tenia un objetivo mas ambicioso que el de Pascal ya que el no tenia en mente un dispositivo mecanico para hacer calculos aritmeticos sino una machina ratiocinatrix 43 44 El calculus ratiocinator era un algoritmo que aplicado a una expresion simbolica escrita con la characteristica universalis determinaria si dicha formula es o no verdadera 45 Sin embargo Leibniz con los medios disponibles en su tiempo solo logro construir la maquina de calcular llamada Staffelwalze cilindro dentado por la forma del dispositivo mecanico de calculo que utiliza conocida hoy como Maquina de Leibniz La computadora digital es para muchos la materializacion de la machina ratiocinatrix 46 Demostracion del Teorema Brillante EditarLa siguiente es la demostracion del resultado que Leibniz llamo Praeclarum Theorema Teorema Brillante Si A implica C y B implica D entonces A y B implican C y D 47 En simbolos la tesis es la siguiente A C B D A B C D La demostracion se puede hacer aplicando las reglas indicadas mas arriba para los diagramas alfa de Peirce Para facilitar la lectura y el uso de las reglas 1 y 2 las regiones rodeadas por un numero impar de recortes aparecen de color gris las regiones rodeadas por un numero par de recortes o por ningun recorte estan en blanco 47 Aqui se ha aplicado primero la regla de doble recorte 4 a la hoja de enunciados en blanco Luego han sido insertadas dos expresiones en la region gris regla 1 Luego han sido aplicadas sucesivamente las reglas de iteracion 2 insercion 1 iteracion 2 y desiteracion 2 Por ultimo eliminando un doble recorte regla 4 se llego al diagrama correspondiente a la tesis del teorema Deduccion silogistica Editar La siguiente deduccion se hace aplicando las reglas correspondientes a los diagramas beta de Peirce 18 Dos premisas son introducidas usando la regla de asercion 3 Todo A es B y todo B es C Se hace la iteracion de la segunda premisa usando la regla 2 Se borra la segunda premisa usando la regla 1 Se aplica la regla de iteracion 2 Se aplica la regla de insercion 1 Se aplica la regla de desiteracion 2 Se aplica la regla de deformacion 5 Se aplica la regla de doble recorte 4 Se aplica la regla de borrado 1 Se aplica la regla de deformacion 5 La conclusion es entonces Todo A es C Usando la notacion de recortes completos la misma deduccion quedaria representada como sigue 1 premisas 2 3 4 5 6 7 8 9 10 conclusion Animaciones del pensamiento Editar Las deducciones de los dos puntos anteriores son una serie de figuras que mostradas una a continuacion de otra constituyen animaciones Dau las llama animaciones del pensamiento 48 En efecto son una representacion abstracta de los procesos mentales que conducen a una conclusion Si bien la interpretacion de estas animaciones requiere el conocimiento de las convenciones de Peirce tambien es cierto que un ser inteligente podria descubrir las reglas a partir de la observacion de varias secuencias Interfaces graficas de usuario Editar Nakatsu mostro como el uso de diagramas ha facilitado el diseno de sistemas de inteligencia artificial del tipo interfaz de usuario para tareas de toma de decision y resolucion de problemas 49 En estas interfaces los diagramas facilitan la interaccion de los operadores con las cada vez mas complejas tecnologias de la informacion En particular permiten comprender y visualizar sistemas de IA Con el razonamiento diagramatico es posible programar usando tecnicas que emulan el pensamiento humano y la capacidad de resolucion de problemas Entre estas tecnicas cabe mencionar los sistemas expertos el razonamiento basado en modelos el razonamiento inexacto los factores de certeza y las redes bayesianas y el razonamiento logico que han encontrado aplicaciones en las ciencias fisicas la medicina la macroeconomia las finanzas y la logistica Vease tambien EditarAristoteles Cuadro de oposicion de los juicios Gottfried Wilhelm Leibniz Characteristica universalis Calculus ratiocinator Staffelwalze Rueda de Leibniz Leonhard Euler Diagramas de Euler John Venn Diagramas de Venn Charles Sanders Peirce Graficos existenciales Gottlob Frege Logicismo Calculo proposicional de Frege Sobre el sentido y la referencia Frege Camino del Ser Teoria de conjuntos Teoria de grafos Topologia Razonamiento inductivo Razonamiento deductivo Razonamiento abductivoReferencias Editar Camino del ser y diagrama total Archivado el 18 de febrero de 2014 en Wayback Machine Actas Editoriales Rosario Academia Luventicus 2013 Gerard Allwein y Jon Barwise editores Logical Reasoning with Diagrams Studies in Logic and Computation Nueva York Oxford University Press 1996 a b Michael Anderson Reasoning with Diagrammatic Representations AI Magazine Vol 19 No 2 Palo Alto Association for the Advancement of Artificial Intelligence 1998 Margaret E Baron A Note on the Historical Development of Logic Diagrams Leibniz Euler and Venn The Mathematical Gazette Vol 53 No 384 Leicester The Mathematical Association 1969 Friedrich Ludwig Gottlob Frege Begriffsschrift Eine Der Arithmetischen Nachgebildete Formelsprache Des Reinen Denkens Halle Louis Nebert 1879 a b Charles Hartshorne Paul Weiss compiladores capitulo IV Symbolic Logic Existential Graphs On Existential Graphs Euler s Diagrams 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