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01/10/2014

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Desarrollan inteligencia artificial dentro de un tubo de ensayo

Científicos del Caltech fabrican una red neuronal de ADN que recupera recuerdos, a partir de patrones parciales, de manera similar a como lo hace el cerebro


Un equipo de especialistas en ciencias computacionales y bioingeniería del Instituto de Tecnología de California (Caltech), en Estados Unidos, ha conseguido crear inteligencia artificial en un tubo de ensayo, en lugar de en un robot o en un chip de silicio. Para hacerlo, crearon una red neuronal de ADN, formada por cuatro neuronas, y la sometieron a un juego de “adivinación”. Los resultados obtenidos han demostrado la capacidad de dicha red neuronal para tomar un patrón incompleto y deducir lo que dicho patrón representa, una capacidad que constituye una de las características únicas del cerebro. Aunque la tecnología aún está muy verde, en un futuro, el desarrollo de sistemas bioquímicos con inteligencia artificial podría tener importantes aplicaciones en medicina, química e investigación biológica, aseguran los investigadores. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



Fuente: Caltech.
Fuente: Caltech.
La inteligencia artificial, que es la rama de las ciencias de la computación dedicada al desarrollo de agentes racionales no vivos, ha servido de inspiración a incontables libros y películas, y también a científicos e ingenieros.

Ahora, especialistas en ciencias computacionales, en computación y sistemas neuronales, y en bioingeniería del Instituto de Tecnología de California (Caltech) de Estados Unidos, han dado un importante paso en esta disciplina porque han conseguido crear inteligencia artificial en un tubo de ensayo, en lugar de en un robot o en un chip de silicio.

Imitando al cerebro

Según publica el Caltech en un comunicado, los investigadores han logrado crear, por vez primera, una red neuronal artificial de ADN, que consistió en un circuito de moléculas en interacción. Dicha red neuronal fue capaz de recuperar recuerdos a partir de patrones incompletos, de la misma forma que lo hace el cerebro.

“El cerebro es increíble” explica Lulu Qian, investigadora del Caltech y principal autora de un artículo sobre este estudio publicado por Nature: “porque nos permite reconocer patrones de sucesos, formar recuerdos, tomar decisiones y realizar acciones”.

Los autores de la investigación se preguntaron si una mezcla de moléculas en interacción podría llegar a exhibir un comportamiento similar al del cerebro. Según Qian, la respuesta fue “sí”.

¿Pero en qué consistió dicha mezcla? Los investigadores reunieron en un tubo de ensayo, concretamente, cuatro neuronas artificiales formadas por 112 hebras distintas de ADN. Después, sometieron esta red de neuronas a un juego de “adivinación” que consistía en identificar a un científico misterioso, para comprobar su funcionamiento.

Comunicación con la red

Para que la red neuronal artificial pudiera “adivinar” de qué científico se trataba, los investigadores la entrenaron previamente para que “conociera” a cuatro científicos concretos, a partir de respuestas específicas de tipo sí /no a preguntas sencillas, como si los científicos habían nacido en el siglo XX o si eran británicos.

La siguiente fase del experimento consistió en que un jugador humano elegía a uno de los científicos posibles, y proporcionaba a la red neuronal artificial un conjunto incompleto de respuestas sobre él (no todas las que la red neuronal artificial conocía). A partir de la información parcial proporcionada, la red neuronal artificial fue capaz de “adivinar” en cuál de los cuatro científicos había pensado el investigador.

En total, los investigadores jugaron a este juego utilizando 27 formas distintas de respuesta a las cuestiones (de un total de 81 combinaciones), y la red las respondió correctamente todas las veces, aseguran.

Las claves necesarias para que la red neuronal artificial “adivinase” se hicieron llegar a ésta mediante hebras de ADN que se correspondían con determinadas respuestas, y que el jugador humano dejaba caer en el tubo de ensayo cada vez.

Por su parte, las neuronas de la red artificial lanzaron sus respuestas a través de señales fluorescentes. De esta forma, se estableció la “comunicación” entre la red neuronal artificial y los investigadores, y éstos pudieron constatar que la red “comprendía” lo que el jugador humano tenía en mente.

Programación molecular

Los científicos basaron su red neuronal bioquímica en un modelo simple de neurona, denominado “función de umbral lineal”. Tal y como puede verse en el siguiente vídeo, en este modelo, la neurona recibe señales químicas entrantes que, una vez traspasan un umbral, hacen que la neurona “se encienda” y, a su vez, produzca otras señales.

Aunque este modelo simplifica en gran medida el funcionamiento de las neuronas reales, ha resultado ser extremadamente útil para la comprensión de cómo comportamientos colectivos de muchos elementos simples pueden dar lugar a funciones similares a las del cerebro, como el del recuerdo asociativo o la complementación de patrones, explica otro de los autores de la investigación, el profesor de ciencias computacionales del Caltech, Erik Winfree.

Por otro lado, para desarrollar la red neuronal artificial de ADN (ver segundo video explicativo) los investigadores aplicaron un proceso denominado cascada de desplazamiento de hebra, que ya habían utilizado anteriormente para crear complejos circuitos de ADN.

En este proceso se utilizan moléculas de ADN de hebra simple y moléculas de ADN de hebra doble. Estas últimas tienen hélices dobles, con una hebra que sale como un rabo. Cuando las moléculas están flotando en una solución acuosa, una hebra simple puede conectar con la hebra doble y, si las bases de ambas (las letras de la secuencia del ADN que las compone) son complementarias, quedar conectadas para interactuar, con esta nueva disposición, con otras moléculas circundantes.

Lo interesante de este sistema radica en que, dado que los científicos pueden sintetizar hebras de ADN con las secuencias de bases que quieran, pueden por tanto “programar” las interacciones moleculares, de tal forma que las moléculas de ADN se comporten, una vez agrupadas, como una red de neuronas.

En este caso, además, manipulando cada hebra de ADN en la red, los investigadores pudieron también “enseñar” a las redes neuronales artificiales a recordar patrones de respuestas “sí/no”, relacionadas con los cuatro científicos del juego.

Posibles aplicaciones

Esta red neuronal basada en ADN ha demostrado capacidad para tomar un patrón incompleto y deducir lo que dicho patrón representa, una capacidad que constituye una de las características únicas del cerebro.

Según otro de los co-autores del estudio, el profesor de computación y sistemas neuronales del Caltech, Jehoshua Bruck: “Nosotros podemos reconocer cosas a partir sólo de un conjunto de rasgos. La red neuronal de ADN ha hecho justo eso mismo, aunque de una manera rudimentaria”.

En un futuro, el desarrollo de sistemas bioquímicos con una inteligencia artificial, o al menos algunas capacidades básicas de toma de decisiones, podría tener potentes aplicaciones en medicina, química e investigación biológica, aseguran los investigadores.

Estos sistemas podrían llegar a funcionar en el interior de las células, para ayudar a responder a cuestiones biológicas fundamentales o a realizar diagnósticos de enfermedades. Además, los procesos bioquímicos capaces de responder inteligentemente a la presencia de otras moléculas podrían permitir a los ingenieros producir productos químicos cada vez más complejos o fabricar nuevos tipos de estructuras, molécula a molécula.

Pero para eso parece que aún falta mucho. A pesar de que el presente experimento ha resultado muy prometedor, los científicos señalan que la red neuronal artificial aún es muy limitada. Si se compara con el cerebro humano, éste tiene 100 mil millones de neuronas (recordemos que la red creada sólo tenía cuatro neuronas), pero la creación de una red que tuviera sólo 40 neuronas de ADN ya supondría un enorme desafío.

Bruck señala que, de momento, el estudio realizado puede interpretarse sólo como una demostración sencilla de los principios de computación neuronal que se producen en los niveles molecular e intracelular. “Una posible interpretación (de los resultados obtenidos) podría ser que, quizá, estos principios sean universales en el procesamiento de la información biológica”, concluye el investigador.

Diagrama del mayor circuito sintético realizado hasta el momento, compuesto por 74 moléculas. Fuente: Caltech/Lulu Qian.
Diagrama del mayor circuito sintético realizado hasta el momento, compuesto por 74 moléculas. Fuente: Caltech/Lulu Qian.
También circuitos de ADN

En otro trabajo anterior, del que también se hizo eco a principios del mes de junio el Caltech en otro comunicado, estos mismos investigadores consiguieron desarrollar el circuito bioquímico más complejo jamás creado.

Fabricado en un tubo de ensayo y con ADN, dicho circuito, capaz de calcular la raíz cuadrada de cualquier número hasta 15, resultó ser análogo a los transistores electrónicos o a un chip de ordenador.

En el futuro, dispositivos de este tipo podrían introducirse en muestras de sangre para detectar en ellas los niveles de diversas moléculas e integrar esa información en diagnósticos de patologías, señalaron entonces como ejemplo de aplicaciones los científicos.


Jueves, 21 de Julio 2011
Artículo leído 13745 veces


Nota



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1.Publicado por Hector04 el 21/07/2011 15:06
Ocurrió un Milagro y un Científico llegó al cielo, le dijo a Dios:
E creado vida, e creado inteligencia.
Haz tu propio barro, fué la respuesta.

En este caso ni se ha creado vida, porque las neuronas no son auto suficientes ni pueden reproducirse, ni se ha creado inteligencia, porque responde a un mecanismo bioquímico que realiza operaciones lógicas con las moleculas al interior de ellas como ellos mismos dicen, logicamente que esto no es estable como para sustentar mas que unas cuantas neuronas, su soberbia solo al ultimo suspira que es un pequeño paso, cuendo en realidad no han hecho mas que los primeros trabajos del siglo XX en sistemas digitales, solo que con moléculas.

2.Publicado por Davinci el 22/07/2011 07:02
"Desarrollan inteligencia artificial dentro de un tubo de ensayo." SI...
"Ocurrió un milagro y un científico llegó al cielo..." NO...

XD

3.Publicado por mirapordonde el 22/07/2011 10:51
"Desarrollan inteligencia artificial dentro de un tubo de ensayo". NO está nada claro...
"Ocurrió un milagro y un científico llegó al cielo". SI, muy sugerente...
Mira-por-donde me inclino mucho más por lo que dice Hector04...

4.Publicado por Sedrix el 23/07/2011 00:46
Solo que con moleculas?, el valor intelectual de algunos es envidiado por otros mediante las ridiculas apreciaciones; paso a paso, una cosa a la vez, fallando mil veces, acertando otras mil, es asi como se consigue el exito. Ah y la palabra artificial es eso, artificial.

5.Publicado por Fequ el 25/07/2011 16:38
No entiendo el porque tratan de incluir a dios en este tema tan simple y a la vez tan importante.
Si llegara el dia en que el hombre cree vida, pero sera en un futuro que ninguno de nosotros lo podra ver.


6.Publicado por Davinci el 26/07/2011 03:05
Es mejor no discutir con fanaticos religiosos que no estan dispuestos a cambiar su mente nisiquiera con pruebas irrefutables por màs de 2000 años... esta bien respetar a los que creen en Jesus, en Budha, o lo que sea, pero tambien estoy seguro que ningun cientifico perderia el tiempo comentando en una pagina de creyentes en jesus que estan equivocados... esta es una pagina de tendencias cientificas y tecnologias en el siglo 21, y la mayoria de los visitantes aqui estan abiertos a cualquier teoria o discucion y a aceptar errores. pero si alguien viene a tendencias21.net a transcribir partes de la biblia... se respeta aun asi, pero es dificl quedarse callado. ¿se va a terminar discutiendo y comentando sobre la biblia en tendencias21.net cada que a algun fanatico no este de acuerdo con lo nuevo en la ciencia? ¿Es muy facil decir que crear inteligencia o vida artificial es imposible no?...
"Ah y la palabra artificial es eso, artificial." si. leiste bien, artificial, ARTIFICIAL; VIDA ARTIFICIAL :) y ahora antes de enviar este mensaje me doy cuenta de que en vez de calmar la discucion tal vez se va a poner peor... pero no importa... tal vez al final esas inteligencias artificiales estan de acuerdo con lo que dice la biblia XD... ¿o no? ..... NOO!

7.Publicado por hover el 27/07/2011 13:33
Esta noticia abre uan esperanza a la posible recuperación de pacientes que han sufrido una enfermedad del sistema nervioso.

8.Publicado por JORGE el 27/07/2011 13:36
¡Pero qué tanta historia! Probemos replanteando el título de la información:

Se ha logrado "in vitro" reproducir los procesos deductivos del ser humano.

Con una base de datos previamente cargada en el sistema biológico de laboratorio, un grupo de neuronas ha podido despejar la incógnita "x" de una ecuación simple.


¿No suena mejor, sabiendo titular una noticia? Para eso, hacen falta periodistas, y no aficionados...

9.Publicado por jose castañeda el 14/08/2011 05:45
primera dimencion luz seguda dimencion tiempo tersera dimencion materia cuarta dimencion ondas de radio y televicion que solo la puedes ver cuando sintonisas un aparato 5 dimencion el infierno la region de los perdidos y esta hacia abajo oscuridad tormento 6ta dimencion la region de los que no se averguensan de Jesucristo y le sirven correctamente 7ma dimencion es donde vive Dios y los angeles si tienen preguntas escrivirme a revelacion1918@hotmail.com... por messenger

10.Publicado por jose castañeda el 14/08/2011 05:57
davinci eres muy sabio para entender a esos fanaticos como tu los llamas pero ellos son mas sabios que tu lo primero que te dire es esto... Ningun cientifico jamas podra crear nada porque para hacerlo tiene que remontarse al principio antes del tal big bang alli se encontrara con Dios alli no existe aire ni espacio ni tiempo ni materia ni oscuridad ni arriva ni abajo ni este u oeste frio o calor ni tu ni yo no ay nada como pues puede la ciencia crear algo creador es aquel que crea de la nada dejame ser mas claro caballero Dios es el que creo de donde no abia nada por supuesto el monton de cientificos incredulos jamas aceptarian a Dios solo cuando se van a morir en otras palabritas de un pobre analfabeta te digo que los seres humanos solo somos perbertidores de la creacion tomamos de lo ya existente y en lugar de dejarlo tal como esta como lo hiso un Dios de pensamientos infinitos lo mesclamos y lo matamos si no me quieres creer ablame de la mula del pollo de incubadora de los alimentos hibridos solo es muerte lo que la ciencia produce desaparesca la CIENCIA Y VIVA DIOS PARA CIEMPRE Y ETERNAMENTE AMEN Dios te vendiga.

11.Publicado por David el 15/08/2011 20:06
Jose, no todo el mundo necesita a un Dios que haga que su vida cobre sentido. La ciencia no tiene como meta la negación de Dios, solo pretende saber como funciona el mundo en el que vive, si en el camino la ciencia hace descubrimientos que ofenden a la fe del creyente que no trate de imponer fe a la ciencia, porque un ejemplo de fe en la ciencia es la fisica aristotelica en la cual la piedra lanzada tenia un impetus y cuando se le acababa caia, sin seguir un movimiento parabolico, y la fe hacia que la gente viera esa mentira. Y eso de que la ciencia solo es muerte, creo que es muy facil ver defectos en otras cosas y no en los de cada uno, ya que durante muchisimos años se han librado batallas en nombre de Dios, persecuciones, torturas e imposicion de la fe.

12.Publicado por Sedrix el 05/09/2011 16:57
Jose, Piensa!!! El conocimiento de Dios, te lo dio un hombre, el mismo que postulo la teoria del Big Bang, y tambien te dijeron que antes no existia nada..... solo Dios (quizá es asi, al igual que todos, no lo se!), Por que las personas creen en lo que dicen otras? Por que no trabajar en esos supuestos...y crear una propia apreciacion de nuestras vidas, por que tenemos que aceptar lo que nos enseñan en las escuelas, por que tomamos como nuestras las ideas de otras personas? Por que esa necesidad de hacer que los demas piensen como nosotros? Las personas tiene derecho a creer lo que quieran!!!! Si creen en un Dios, Bien. Si Creen en la Ciencia, Bien. Si creen en ambas, Tambien. Pero lo que no me gusta de ello es que, algunos, intentan imponer sus ideas a las nuestras.O_O? Dime por que? Jose?.

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