TEST DE TURING

CONCEPTO

El Test de Turing nace como un método para determinar si una máquina puede pensar. Su desarrollo se basa en el juego de imitación.

La idea original es tener tres personas, un interrogador, un hombre y una mujer. El interrogador está apartado de los otros dos, y sólo puede comunicarse con ellos escribiendo en un lenguaje que todos entiendan. El objetivo del interrogador es descubrir quién es la mujer y quien es el hombre, mientras que el de los otros dos es convencer al interrogador de que son la mujer.

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La variante introducida por Turing consiste en sustituir a uno de los interrogados por un ordenador. Se pueden dar dos casos, que se sustituya al hombre, con lo cual sólo el ordenador tendría que aparentar ser una mujer, o que se sustituya a la mujer, con lo cual tanto el hombre como el ordenador estarían imitando. Aunque esta última opción podría ser un experimento interesante, no se intenta comprobar la habilidad de imitar a una mujer, así Turing cambia el objetivo de conocer el sexo por el de reconocer la máquina. La finalidad de estos cambios es hacer el juego lo más justo posible. Lo primero, es que no tiene que consistir en un concurso de engaños, por lo que uno de los implicados no tendría por qué aparentar ser otra cosa. Otro detalle es que a Turing poco le importa si el ordenador emplea trucos preestablecidos para eludir o manipular las respuestas (por ejemplo, equivocándose en preguntas aritméticas o tardando más tiempo del necesario en responderlas). Supone que el interrogador también les empleará para reconocerle, así que lo importante es lo que resulta del juego, no los métodos que se emplean para jugar ni los mecanismos internos de razonamiento, que, entre otras cosas, también son desconocidos en el ser humano.

Una máquina podría pasar el test de Turing cuando el interrogador no lograra reconocerlo en un número significativo de ocasiones.

OBJECIONES

Nada más aparecer el Test de Turing, también salen a la luz las primeras críticas. La mayoría de ellas estaban basadas en temas éticos y religiosos, y muchas de las posiciones más críticas venían de personas que consideraban que el ser humano era muy especial y que ninguna máquina podría ni siquiera acercarse a las capacidades de este.

Una de las primeras objeciones es matemática. El teorema de Gödel afirma que en un sistema lógico con la suficiente potencia se pueden crear frases que no pueden ser ni probadas ni refutadas dentro de él. Sin embargo, Turing afirma que de los errores o confusiones tampoco está libre la mente humana, y esto merma la capacidad intelectual.

Otra dificultad es la falta de conciencia. Se afirmaba que para que una máquina fuera mentalmente activa debería tener conciencia, tanto de sí misma como de los demás, y generar sentimientos positivos o negativos sobre la información que le llega o las acciones que realiza. El solipsismo es una radicalización de esta idea, que sostiene que la única manera de saber si una máquina piensa es ser esa máquina. El problema es que, siguiendo esta idea, la única manera de saber si otro ser humano piensa es ser ese ser humano, lo que se conoce como el problema de las otras mentes. Turing afirma que, si entre los seres humanos se considera políticamente correcto obviar el solipsismo, también debería hacerse con las máquinas. Y cómo la única forma de resolver el problema de la falta de conciencia es el solipsismo, lo más adecuado es que tampoco se considere.

Con la objeción de Lady Lovelace se quiere mostrar la idea de que las máquinas nunca podrían generar nada nuevo, sorprendente o distinto. Como dice Turing (y como cualquiera que haya utilizado, por ejemplo, un programa de cálculo estructural o simplemente conocidos sistemas operativos de ventanas, podría ratificar), el ordenador, siendo una máquina, puede sorprender continuamente. Aunque esto no puede considerarse como un proceso mental creativo, puede que la creatividad se realice en la mente del observador, y no en el generador. Por ejemplo, tanto puede sorprender un libro como una persona o un coche.

Al problema de que la máquina sea un sistema discreto mientras que la mente humana un sistema continuo (problema de la continuidad del sistema nervioso), Turing responde que cualquier sistema continuo se puede discretizar con suficientes recursos de forma que no se note la diferencia entre uno y otro.

Para finalizar, se puede hablar del problema de la informalidad de la personalidad. El comportamiento humano no puede describirse con un conjunto de reglas útiles en cualquier situación. La respuesta de Turing consiste en que hay diferencias entre reglas de conducta (por ejemplo, con el semáforo en rojo, pare) y reglas de actuación. Las reglas de conducta pueden enumerarse, pero no las de actuación, porque, entre otras cosas, muchas se desconocen. Pero Turing también afirma que aún con unas pocas reglas de actuación en un sistema discreto las respuestas pueden ser totalmente inesperadas y distintas, de forma que, al igual que en un ser humano, no se pueden preveer.

LAS PREDICCIONES DE TURING

El artículo de Turing recoge muchos comentarios audaces sobre las posibilidades de la inteligencia de las máquinas, que en aquel momento muchas parecían de ciencia ficción. Turing creía a los computadores capaces de desarrollar tareas humanas y de un modo humano, que las dificultades de diseñar máquinas pensantes eran principalmente de programación y que las “proezas” que él esperaba de las máquinas serían realizables en un futuro previsible (como ajustar su propio programa o predecir el efecto de alteraciones en su propia estructura).

Lo que en 1950, en términos de velocidad y capacidad en ordenadores era inimaginable, es ahora realidad. Sin embargo, las predicciones de Turing sobre máquinas y el Juego de Imitación, son todavía un desafío (Turing pensó que en unos 50 años habría máquinas que “jugarían” tan bien al Juego de Imitación que un interrogador no tendría una probabilidad mayor al 70 % de realizar la adecuada identificación tras cinco minutos de cuestiones)

DEL JUEGO DE IMITACIÓN AL TEST DE TURING.

AÑOS 1960 Y 1970.

Las primeras alusiones al Test de Turing (TT) fueron mayoritariamente filosóficas.

  1. Comentarios de Keith Gunderson

En su artículo “The Imitation Game” (1964, Mind) enfatiza dos puntos:

Cree que jugar al Juego de Imitación con éxito es un fin que puede ser alcanzado a través de diversos medios y particularmente, sin poseer inteligencia.

Sostiene que pensar es un concepto general y que jugar al Juego de Imitación no es sino un ejemplo de lo que las entidades pensantes pueden hacer

Los dos puntos son claramente críticos con la validez del Juego de Imitación como una medida de la inteligencia.

  1. Réplicas de John G. Stevenson

Lanza varios argumentos contra Gunderson en su artículo “On The Imitation Game” (1976). Una de estas objeciones es que para Gunderson el hecho de ser capaz de jugar al Juego de Imitación es simplemente un ejemplo, cuando no es así, ya que una máquina buena en dicho juego es capaz de hacer cosas impresionantes, dice, aunque no las haga de forma tan exhaustiva como en pensamiento humano.

  1. El Test de Turing como Ciencia Ficción.

Richard Purtill publica en 1971 un artículo en Mind, “Beating The Imitation Game” donde critica ideas de Turing. Piensa que el juego es interesante, pero como parte de la ciencia ficción. Encuentra que es inimaginable construir en un futuro previsible una máquina que juegue al Juego de Imitación, que es un sueño humano. Manifiesta que si algún día las máquinas se comportan como en la ciencia ficción, asentirá que piensan. Los ordenadores no son capaces de “jugar” exitosamente porque, para él, el comportamiento de los seres pensantes no es determinista y no puede ser explicado en términos puramente mecánicos.

Geoffrey Sampson ataca brevemente los argumentos de Purtill en “In Defence Of Turing”. Cree que el comportamiento de los computadores es determinista porque están diseñados por humanos, quienes tienen herramientas que les permiten estudiar cómo se comportan.

AÑOS 1980 Y 1990.

La Habitación China

A principios de los 80 John Searle propone un ejemplo:

Una persona que no sabe ni una palabra de chino es encerrada en una habitación.

Hay una apertura en el cuarto a través de la cual pasamos hojas de papel que contienen frases en chino, que para la persona, son garabatos sin significado. Pero tiene en la habitación un “Libro de Chuletas para el Test de Turing Chino”, de manera que al enviarle un escrito, consulta el libro y puede dar como respuesta cierta secuencia de símbolos chinos, cuyo significado, por supuesto, desconoce. Para la gente de fuera de la habitación parecía que la persona encerrada en la habitación entiende chino perfectamente, pero no es así. Estaría pasando el Test de Turing Chino sin saber nada de dicho idioma. Esto es claramente una crítica al TT y a la visión computacional de la mente.

¿NAT PARA IPV6?

La cuestión del agotamiento del espacio de direcciones IPv4 es una prioridad para el IETF desde principios de la década de los noventa. La combinación de las direcciones IPv4 privadas definidas en RFC 1918 y de NAT cumple un papel decisivo para retrasar este agotamiento. NAT presenta desventajas considerables, y en enero de 2011, la IANA asignó sus últimas direcciones IPv4 a los RIR.

Uno de los beneficios de NAT para IPv4 que no fueron intencionales es que oculta la red privada de Internet pública. NAT tiene la ventaja de que ofrece un nivel de seguridad considerable al denegar el acceso de las computadoras que se encuentran en Internet pública a los hosts internos. Sin embargo, no debe considerarse como un sustituto de la seguridad de red adecuada, como la que proporciona un firewall.

En RFC 5902, el Consejo de Arquitectura de Internet (IAB) incluyó la siguiente cita sobre la traducción de direcciones de red IPv6:

“En general, se cree que una caja NAT proporciona un nivel de protección porque los hosts externos no pueden iniciar directamente una comunicación con los hosts detrás de una NAT. No obstante, no se deben confundir las cajas NAT con los firewalls. Como se analizó en la sección 2.2 de RFC4864, el acto de traducción en sí mismo no proporciona seguridad. La función de filtrado con estado puede proporcionar el mismo nivel de protección sin requerir una función de traducción”.

Con una dirección de 128 bits, IPv6 proporciona 340 sextillones de direcciones. Por lo tanto, el espacio de direcciones no es un problema. IPv6 se desarrolló con la intención de que la NAT para IPv4 con su traducción entre direcciones IPv4 públicas y privadas resulte innecesaria. Sin embargo, IPv6 implementa una forma de NAT. IPv6 incluye su propio espacio de direcciones IPv6 privadas y NAT, que se implementan de manera distinta de como se hace para IPv4.

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DESVENTAJAS DE LA NAT

NAT presenta algunas desventajas. El hecho de que los hosts en Internet parezcan comunicarse de forma directa con el dispositivo con NAT habilitada, en lugar de hacerlo con el host real dentro de la red privada, genera una serie de inconvenientes.

Una desventaja del uso de NAT se relaciona con el rendimiento de la red, en especial, en el caso de los protocolos en tiempo real como VoIP. NAT aumenta los retrasos de reenvió porque la traducción de cada dirección IPv4 dentro de los encabezados de los paquetes lleva tiempo. Al primer paquete siempre se aplica el switching de procesos por la ruta más lenta. El router debe revisar todos los paquetes para decidir si necesitan traducción. El router debe modificar el encabezado de IPv4 y, posiblemente, el encabezado TCP o UDP. El checksum del encabezado de IPv4, junto con el checksum de TCP o UDP, se debe volver a calcular cada vez que se realiza una traducción. Si existe una entrada de caché, el resto de los paquetes atraviesan la ruta de switching rápido; de lo contrario, también se retrasan.

Otra desventaja del uso de NAT es que se pierde el direccionamiento de extremo a extremo. Muchos protocolos y aplicaciones de Internet dependen del direccionamiento de extremo a extremo desde el origen hasta el destino. Algunas aplicaciones no funcionan con NAT. Por ejemplo, algunas aplicaciones de seguridad, como las firmas digitales, fallan porque la dirección IPv4 de origen cambia antes de llegar a destino. Las aplicaciones que utilizan direcciones físicas, en lugar de un nombre de dominio calificado, no llegan a los destinos que se traducen a través del router NAT. En ocasiones, este problema se puede evitar al implementar las asignaciones de NAT estática.

También se reduce el seguimiento IPv4 de extremo a extremo. El seguimiento de los paquetes que pasan por varios cambios de dirección a través de varios saltos de NAT se torna mucho más difícil y, en consecuencia, dificulta la resolución de problemas.

El uso de NAT también genera complicaciones en la utilización de protocolos de tunneling, como IPsec, porque NAT modifica valores en los encabezados, lo que hace fallar las comprobaciones de integridad

Los servicios que requieren que se inicie una conexión TCP desde la red externa, o “protocolos sin estado”, como los servicios que utilizan UDP, pueden interrumpirse. A menos que el router NAT esté configurado para admitir dichos protocolos, los paquetes entrantes no pueden llegar a su destino. Algunos protocolos pueden admitir una instancia de NAT entre los hosts participantes (por ejemplo, FTP de modo pasivo), pero fallan cuando NAT separa a ambos sistemas de Internet.

VENTAJAS DE LA NAT

NAT ofrece varios beneficios, incluidos los siguientes:

  • NAT conserva el esquema de direccionamiento legalmente registrado al permitir la privatización de las intranets. NAT conserva las direcciones mediante la multiplexación de aplicaciones en el nivel de puerto. Con la NAT con sobrecarga, los hosts internos pueden compartir una única dirección IPv4 pública para todas las comunicaciones externas. En este tipo de configuración, se requieren muy pocas direcciones externas para admitir varios hosts internos.
  • NAT aumenta la flexibilidad de las conexiones a la red pública. Se pueden implementar varios conjuntos y conjuntos de respaldo y de equilibrio de carga para asegurar conexiones de red pública confiables.
  • NAT proporciona coherencia a los esquemas de direccionamiento de red interna. Para cambiar el esquema de direcciones IPv4 públicas en una red que no utiliza direcciones IPv4 privadas ni NAT, se requiere redireccionar todos los hosts en la red existente. Los costos de redireccionamiento de hosts pueden ser considerables. NAT permite mantener el esquema de direcciones IPv4 privadas existente a la vez que facilita el cambio a un nuevo esquema de direccionamiento público. Esto significa que una organización podría cambiar los ISP sin necesidad de modificar ninguno de sus clientes internos.
  • NAT oculta las direcciones IPv4 de usuarios. Como utiliza direcciones IPv4 RFC 1918, NAT proporciona el efecto colateral de ocultar las direcciones IPv4 de los usuarios y de otros dispositivos. Algunas personas consideran que es una característica de seguridad, aunque la mayoría de los expertos está de acuerdo en que NAT no proporciona seguridad. Un firewall con detección de estado es lo que brinda seguridad al perímetro de la red.

TERMINOLOGÍA DE NAT

Según la terminología de NAT, la red interna es el conjunto de redes sujetas a traducción. La red externa se refiere a todas las otras redes.

Al utilizar NAT, las direcciones IPv4 se designan de distinto modo, según si están en la red privada o en la red pública (Internet), y si el tráfico es entrante o saliente.

NAT incluye cuatro tipos de direcciones:

  • Dirección local interna
  • Dirección global interna
  • Dirección local externa
  • Dirección global externa

Al determinar qué tipo de dirección se utiliza, es importante recordar que la terminología de NAT siempre se aplica desde la perspectiva del dispositivo con la dirección traducida:

  • Dirección interna: la dirección del dispositivo que se traduce por medio de NAT.
  • Dirección externa: la dirección del dispositivo de destino.

NAT también usa los conceptos de local o global con relación a las direcciones:

  • Dirección local: cualquier dirección que aparece en la porción interna de la red.
  • Dirección global: cualquier dirección que aparece en la porción externa de la red.

En la ilustración, la PC1 tiene la dirección local interna 192.168.10.10. Desde la perspectiva de la PC1, el servidor web tiene la dirección externa 209.165.201.1. Cuando se envían los paquetes de la PC1 a la dirección global del servidor web, la dirección local interna de la PC1 se traduce a 209.165.200.226 (dirección global interna). En general, la dirección del dispositivo externo no se traduce, ya que suele ser una dirección IPv4 pública.

Observe que la PC1 tiene distintas direcciones locales y globales, mientras que el servidor web tiene la misma dirección IPv4 pública en ambos casos. Desde la perspectiva del servidor web, el tráfico que se origina en la PC1 parece provenir de 209.165.200.226, la dirección global interna.

El router NAT, el R2 en la ilustración, es el punto de demarcación entre las redes internas y externas, así como entre las direcciones locales y globales.

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Los términos “interna” y “externa” se combinan con los términos “global” y “local” para hacer referencia a direcciones específicas. En la ilustración, el router R2 se configuró para proporcionar NAT. Este tiene un conjunto de direcciones públicas para asignar a los hosts internos.

Dirección local interna: la dirección de origen vista desde el interior de la red. En la ilustración, la dirección IPv4 192.168.10.10 se asignó a la PC1. Esta es la dirección local interna de la PC1.

Dirección global interna: la dirección de origen vista desde la red externa. En la ilustración, cuando se envía el tráfico de la PC1 al servidor web en 209.165.201.1, el R2 traduce la dirección local interna a una dirección global interna. En este caso, el R2 cambia la dirección IPv4 de origen de 192.168.10.10 a 209.165.200.226. De acuerdo con la terminología de NAT, la dirección local interna 192.168.10.10 se traduce a la dirección global interna 209.165.200.226.

Dirección global externa: la dirección del destino vista desde la red externa. Es una dirección IPv4 enrutable globalmente y asignada a un host en Internet. Por ejemplo, se puede llegar al servidor web en la dirección IPv4 209.165.201.1. Por lo general, las direcciones externas globales y locales son iguales.

Dirección local externa: la dirección del destino vista desde la red interna. En este ejemplo, la PC1 envía tráfico al servidor web en la dirección IPv4 209.165.201.1. Si bien es poco frecuente, esta dirección podría ser diferente de la dirección globalmente enrutable del destino.

En la ilustración, se muestra cómo se dirige el tráfico que se envía desde una computadora interna hacia un servidor web externo a través del router con NAT habilitada. También se muestra cómo se dirige y se traduce inicialmente el tráfico de retorno.

Nota: el uso de la dirección local externa excede el ámbito de este curso.

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¿QUÉ ES NAT?

NAT tiene muchos usos, pero el principal es conservar las direcciones IPv4 públicas. Esto se logra al permitir que las redes utilicen direcciones IPv4 privadas internamente y al proporcionar la traducción a una dirección pública solo cuando sea necesario. NAT tiene el beneficio adicional de proporcionar cierto grado de privacidad y seguridad adicional a una red, ya que oculta las direcciones IPv4 internas de las redes externas.

Los routers con NAT habilitada se pueden configurar con una o más direcciones IPv4 públicas válidas. Estas direcciones públicas se conocen como “conjunto de NAT”. Cuando un dispositivo interno envía tráfico fuera de la red, el router con NAT habilitada traduce la dirección IPv4 interna del dispositivo a una dirección pública del conjunto de NAT. Para los dispositivos externos, todo el tráfico entrante y saliente de la red parece tener una dirección IPv4 pública del conjunto de direcciones proporcionado.

En general, los routers NAT funcionan en la frontera de una red de rutas internas. Una red de rutas internas es aquella que tiene una única conexión a su red vecina, una entrada hacia la red y una salida desde ella. En el ejemplo de la ilustración, el R2 es un router de frontera. Visto desde el ISP, el R2 forma una red de rutas internas.

Cuando un dispositivo dentro de la red de rutas internas desea comunicarse con un dispositivo fuera de su red, el paquete se reenvía al router de frontera. El router de frontera realiza el proceso de NAT, es decir, traduce la dirección privada interna del dispositivo a una dirección pública, externa y enrutable.

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ESPACIO DE DIRECCIONES IPV4 PRIVADAS

No existen suficientes direcciones IPv4 públicas para asignar una dirección única a cada dispositivo conectado a Internet. Las redes suelen implementarse mediante el uso de direcciones IPv4 privadas, según se definen en RFC 1918. En la figura 1, se muestra el rango de direcciones incluidas en RFC 1918. Es muy probable que la computadora que utiliza para ver este curso tenga asignada una dirección privada.

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Estas direcciones privadas se utilizan dentro de una organización o un sitio para permitir que los dispositivos se comuniquen localmente. Sin embargo, como estas direcciones no identifican empresas u organizaciones individuales, las direcciones privadas IPv4 no se pueden enrutar a través de Internet. Para permitir que un dispositivo con una dirección IPv4 privada acceda a recursos y dispositivos fuera de la red local, primero se debe traducir la dirección privada a una dirección pública.

Como se muestra en la figura 2, NAT proporciona la traducción de direcciones privadas a direcciones públicas. Esto permite que un dispositivo con una dirección IPv4 privada acceda a recursos fuera de su red privada, como los que se encuentran en Internet. La combinación de NAT con las direcciones IPv4 privadas resultó ser un método útil para preservar las direcciones IPv4 públicas. Se puede compartir una única dirección IPv4 pública entre cientos o incluso miles de dispositivos, cada uno configurado con una dirección IPv4 privada exclusiva.

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Sin NAT, el agotamiento del espacio de direcciones IPv4 habría ocurrido mucho antes del año 2000. Sin embargo, NAT presenta algunas limitaciones, las cuales se analizan más adelante en este capítulo. La solución al agotamiento del espacio de direcciones IPv4 y a las limitaciones de NAT es la transición final a IPv6.