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El cerebro sintético es la nueva frontera de la Inteligencia Artificial

Imita a la mente de los seres vivos y aumenta su complejidad neurona a neurona


El cerebro sintético es la última propuesta de la Inteligencia Artificial: construir una máquina inteligente ensamblando, neurona a neurona, estructuras de complejidad creciente imitando a la mente rudimentaria de los seres vivos, primero la de un mono y finalmente la de un niño. La finalidad es utilizar un hardware evolutivo para crear un “cerebro encarnado” en un cuerpo mecánico capaz de imitar la habilidad de los seres vivos para modificar su comportamiento de acuerdo con la experiencia adquirida. De momento el cerebro sintético es sólo una hipótesis que deja abierta la pregunta de si se desea realmente construirlo y, de ser así, la cuestión de si se debería hacerlo. Por Sergio Moriello.





GIORGIO CAMNASIO
GIORGIO CAMNASIO
En algunos círculos científicos ya se propone la implementación de una máquina inteligente que imita a la mente rudimentaria de seres vivos relativamente sencillos para –más tarde– remontarse “hacia arriba” a lo largo de la escala zoológica. Una de las últimas mentes animales a imitar sería la de una cría de mono y, finalmente, la de un niño humano a fin de dejarla que evolucione dentro de un entorno social.

Una manera de aproximarse al desarrollo de un intelecto sintético sería a través del empleo de técnicas de Inteligencia Artificial Distribuida. El sistema, imitando a la Madre Naturaleza, debería emplear las mismas reglas de ensamblaje para construir estructuras de complejidad creciente: la recombinación de neuronas que se convierten en sub-redes, que se organizan para formar redes y finalmente se agrupan para formar un cerebro. A fin de resolver el problema del escalamiento, emplea un proceso fractal, que es el proceso que se repite incansablemente de una forma recurrente.

En general, estas sub-redes actuarán inmersas en un “ecosistema”, realizando tareas de manera grupal, negociando, cooperando y hasta compitiendo entre sí –en formas ricas y muy complejas– a fin de llevar a cabo sus tareas.

Esto significa que el comportamiento del “conjunto” y sus propiedades globales no podrán ser pre-programadas, sino que emergerán a partir de las interacciones dinámicas de sus miembros. Como afirman los holistas, el todo es más que la suma de sus partes.

Cerebro artificial

Las “neuronas” (de dimensiones nanométricas) de este cerebro sintético estarían implementadas en una nueva tecnología denominada “hardware evolutivo” con el objeto de poder modificar sus conexiones, tanto internas como externas, para adaptarse mejor al entorno en donde debe trabajar.

Estas neuronas surgirían de la aplicación de un proceso adaptable (como los Algoritmos Genéticos), sobre una clase especial de circuitos lógicos electrónicos (como los Dispositivos Reconfigurables).

Grupos de estas neuronas, enlazadas reticularmente e interaccionando entre sí, formarían las sub-redes. Una colección de sub-redes, también enlazadas reticularmente e interaccionando entre sí, formaría las diferentes redes que, por último, conformarían el cerebro sintético.

Desafortunadamente, todavía no se sabe si este planteamiento teórico puede implementarse en la práctica, principalmente en el caso de un cambio de escala (el típico problema del escalamiento).

En efecto, ¿cuántas neuronas se necesitarían para formar una sub-red? ¿Qué cantidad de sub-redes se requerirían para construir un cerebro?. ¿Cuál sería la configuración inicial de la red?, ¿la red neuronal de un niño? Esto se debe a que no se tiene un acabado conocimiento de la neuroanatomía del órgano encefálico ni de cómo éste trabaja, dado que las ciencias del cerebro todavía son muy inmaduras.

Cuerpos anexados

Suponiendo que se llegue a construir un cerebro de este tipo, se lo debería dotar con el equivalente de un “cuerpo físico” y se le “inculcarían” muchos conocimientos, a modo de conceptos, que servirían para organizar la percepción de sus sentidos y sus procesos de aprendizaje.

Al respecto, se hace mucho más fácil determinar qué se ve o qué se oye (es decir, reducir la ambigüedad) si se cuenta con algunos conocimientos sobre el tema que se está viendo u oyendo. Por otra parte, es prácticamente imposible aprender si no se tienen algunos conocimientos (aunque sea mínimos). Quizás éstos estarían implícitos en el “cableado” que se reproduciría a partir de las redes neuronales orgánicas.

El robot necesitaría, asimismo, de una compacta y eficiente fuente de energía interna, de adecuados sistemas sensoriales (para percibir el entorno en donde se desenvuelve), de una precisa estructura mecánica adaptable (a fin de disponer de una cierta destreza física de locomoción y manipulación), de sofisticados sistemas de control realimentados (para coordinar el conjunto y llevar a cabo acciones correctivas cuando sea necesario) y de una apropiada interfaz tanto con los seres humanos como con las otras máquinas (capaz de reconocer la letra manuscrita y los símbolos, el lenguaje hablado y las nociones, los gestos y los movimientos corporales).

Tal vez lo que dé un fuerte impulso a este “cerebro encarnado” sea imitar la habilidad de los seres vivos para ir modificando su comportamiento de acuerdo con la experiencia adquirida.

En efecto, ¿cómo aprende un niño?, ¿de qué manera incorpora, automática y dinámicamente, nuevos conocimientos a su red conceptual (su “base de conocimientos”), alterándola y, a veces, hasta reestructurándola completamente?

¿Cómo construye su “edificio cognoscitivo”, por medio de la información proveniente de sus sistemas sensoriales y a partir de unas pocas categorías innatas? (Es decir, ¿cómo comprende?)

Problemas y más problemas

En ese sentido, la robótica podría ser un complemento crucial de la Inteligencia Artificial: al disponer de un “cuerpo” en el cual incrustar un “intelecto” mecánico, éste quizás sería capaz de “comprender” verdaderamente, más que simular la comprensión.

Tal vez, por medio de experiencias percibidas y observando las consecuencias de sus acciones, sea posible que la máquina aprenda y construya un modelo del entorno dentro de sí misma. Incluso sería posible conceder a un robot emociones humanas imitadas, con la finalidad de lograr una mejor comunicación con el hombre.

Pero tal vez lo más complicado de reproducir sea –en palabras del empresario Ray Kurzweil– el “software de la inteligencia”, es decir, una teoría consistente y verificable acerca de cómo ésta funciona.

Posiblemente, la mejor manera para desarrollar este software de la inteligencia sea examinar en profundidad la estructura de la propia materia gris y tratar de copiar su organización con el auxilio de la ingeniería (neurona por neurona, sinapsis por sinapsis, grupos por grupos). Después de todo, es un diseño largamente probado desde hace cientos de miles de años y es el mejor ejemplo del que se dispone (y, a la vez, el más accesible).

Hay que tener en cuenta sin embargo que habría circuitos neuronales fútiles que se deberían evitar como los relacionados con el control de la respiración, del crecimiento, del metabolismo, del ritmo cardíaco, del sueño, de las funciones reproductivas, etc.

El proyecto

A fin de reducir, tanto el grado de incertidumbre como los riesgos de completar semejante proyecto, se sugiere dividirlo en fases partiendo de la mente rudimentaria de seres vivos relativamente sencillos, para –más tarde– remontarse filogenéticamente “hacia arriba” a lo largo de la escala zoológica.

Se sabe ahora que el cerebro no es una red homogénea ni uniforme, sino una colección de circuitos neuronales dedicados a suministrar capacidades específicas y que, dentro de los mamíferos, existen muchos de ellos que son comunes.

Uno de los últimos cerebros animales a imitar sería el de una cría de mono y, finalmente (y siguiendo al matemático inglés Alan Turing), el de un niño humano y dejar que su “mente” evolucione dentro de un entorno social (Después de todo, la infraestructura del cerebro humano ya está casi totalmente organizada al nacer).

Pero, vale aclarar, copiar una estructura no implica necesariamente reproducir una función; es decir, una misma función puede llevarse a cabo por diferentes estructuras.
El problema principal es que, en la actualidad, no se sabe lo suficiente sobre cómo funciona la mente humana.

En consecuencia, la arquitectura de la máquina probablemente seguirá siendo –al menos, por el momento– incapaz de reproducir dichos aspectos. En efecto, ¿cómo representar las categorías innatas con que cuenta el hombre?, ¿de qué manera agrupar una serie de elementos en dichas categorías?

¿De qué forma reproducir la enorme red de conceptos que tiene cualquier persona?, ¿cómo representar dicho conocimiento en estructuras dinámicas –en vez de estáticas como hasta ahora– para incorporar nuevo conocimiento?

El cerebro sintético es la nueva frontera de la Inteligencia Artificial
Sociedades de máquinas

Siguiendo al irlandés Mark Humphrys, profesor en la Universidad de la Ciudad de Dublin, la idea es tratar de entender el substrato animal del comportamiento humano y preguntarse cómo se desarrollan las criaturas vivientes, partiendo desde su estado infantil hasta llegar a la adultez.

En otras palabras, intentar reproducir primero la percepción y el reconocimiento, el comportamiento sensomotor, el planeamiento y la navegación, la manipulación de objetos, el aprendizaje básico y la representación interna de los objetos externos; para recién después hacerse cargo de las funciones superiores como el razonamiento abstracto, el lenguaje y la socialización.

En medio del proceso tal vez el robot adquiera por sí mismo el –hasta ahora esquivo– “sentido común” que caracteriza a los humanos, que se podría definir como ese caudal de conocimientos cotidianos, amplio y general -aunque poco profundo- que permite una comprensión inmediata del mundo.

Después de todo, a la Naturaleza le tomó aproximadamente 4.000 millones de años “fabricar” al mono y luego sólo 4 millones de años más para “construir” al homo sapiens (es decir, una milésima más de ese tiempo).

Quizás las capacidades que caracterizan al ser humano puedan alcanzarse en un período de tiempo relativamente corto una vez que se ha desarrollado un robot que pueda desenvolverse, aunque rudimentariamente, en el mundo real.

Objetivos propios

Pero si se toma como modelo la inteligencia humana, no sólo se la debe dotar de un cuerpo y de los mecanismos sensoriales y motores (para que pueda percibir el entorno y actuar sobre él), sino que se le debe otorgar la capacidad de moverse libremente y de establecer sus propios objetivos, que “curiosee”, que investigue autónomamente.

Cada robot también tendría que aprender un lenguaje interior propio y personalizado de acuerdo con su sistema sensomotor y el nicho medioambiental particular en el que se desarrolla. Este lenguaje tendría que aprenderlo por sí mismo, ya que cualquier representación que se le imponga probablemente no funcione (debido a que proviene de un mundo sensomotor que seguramente le será ajeno).

Cada robot debería contar también con una gran cantidad de conocimientos innatos y con la habilidad para manipularlo, ser capaz de aprender y de razonar de forma autónoma y disponer del espacio necesario en donde desenvolver una rica cultura, con la interacción social adecuada entre un conjunto importante de entidades semejantes.

Falta de capital

Para eso, el androide también debería desarrollar un conveniente lenguaje externo, ya que no se trata simplemente de que la máquina pueda reconocer y reproducir el habla, sino que sea capaz de asociar las palabras con los conceptos a los cuales hace referencia y, de este modo, establecer diálogos coherentes (el problema de la semiótica).

Es decir, el androide debe generar un conocimiento general del mundo a partir de un entorno interactivo en el que pueda “sumergirse” y en el que participen no sólo las otras máquinas, sino también las personas.

Ahora bien, ¿quién proveería el capital para construir una apreciable cantidad de complejas máquinas, similares aunque no idénticas? Y de conseguirse, ¿quién proporcionaría el espacio vital para que desarrollen su propia y primitiva sociedad, así como su lenguaje y su cultura?

Asimismo, de contar con un gran número de máquinas y un espacio vital compartido, ¿adquirirían un lenguaje a través de una reconfiguración de los circuitos electrónicos que constituyen su cerebro?, ¿se agruparían en unidades sociales similares a las formadas por los seres humanos y otros animales?, ¿formarían un tipo de “cultura maquínica”?

En verdad, parece dudosa una evolución semejante. Y una de las razones sería bastante sencilla: el androide no tendría sexo… o quizás reúna a los dos. Vale decir, o sería asexuado o sería andrógino, según cómo se vea.

Finalmente, ¿se podría construir una máquina con una inteligencia semejante a la humana? En caso afirmativo, ¿se desea realmente construirla? Y, de ser así, ¿se debería hacerlo?



Sergio Alejandro Moriello es periodista científico, Ingeniero en Electrónica y posgraduado en Administración Empresarial. Actualmente está finalizando la Maestría en Sistemas de Información. Es autor del libro Inteligencias Sintéticas.


Temas relacionados:

Aldiss, B., "Like human, like machine". New Scientist (septiembre, 15, 2001).

Beardsley, T., "Debunking the Digital Brain". Scientific American

Bizarro, S., "Inteligência Artificial e Filosofia da Mente". Intelectu (febrero, 2000), Nº 3.

Brooks, R., Prospects for Human Level Intelligence for Humanoid Robots. MIT (julio, 1998), Laboratorio de Inteligencia Artificial.

Bryson, J. y Stein, L. Modularity and Design in Reactive Intelligence. MIT Artificial Intelligence Laboratory.

Davis, D., Synthetic agents: synthetic minds? IEEE International Symposium on System, Man and Cybernetics (1998)

Fernández Acevedo, Y., "Estrategias computacionales y mente humana". Claves (Septiembre, 1998).

Florian, R., Autonomous artificial intelligent agents. Technical Report Coneural (2003, 4, febrero).

Moravec H., When will computer hardware match the human brain?. Journal of Evolution and Technology, (1998), Vol. 1.

Moravec, H., Robots, Re-Evolving Mind. Carnegie Mellon University, Robotics Institute (diciembre, 2000).

Moriello, S., "Mentes tecno-orgánicas". Revista REDcientífica (julio, 1999).

Weng, J. et al., Autonomous Mental Development by Robots and Animals. Science (2001), Nº 291, p. 599-600.

Wooldridge, M. y Jennings, N., "Intelligent Agents: Theory and Practice. Knowledge Engineering Review (Cambridge University Press, 1995, junio), Volumen 10, N° 2, p. 115-152.


Sábado, 27 de Marzo 2004
Sergio Moriello
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Nota



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1.Publicado por nordinalluch@yahoo.es el 01/04/2004 00:00
Es un magnifico artículo. Pero hay un dato esencial. Hay una carasteristica emergente del cerebro humano, y es ni más ni menos que la consciencia. No deriva de un constructo. Interacciona con la masa cerebral y esta a su vez con la consciencia,reforzandose. Aunque estoy en contra de su hipotética naturaleza dual cartesiana. Su descripción estaria unificada con la naturaleza gravito-cuantico.

2.Publicado por noespecificado@msn.com el 06/04/2004 00:00
Desde mi personal y muy posiblemente mediocre punto de vista, opino que en un futuro relativamente cercano, podria lograr crear un cerebro sintetico con conciencia propia. El régimen de un algoritmo, sobre el comportamiento vital, no tiene porque limitar la tecnologia humana. Es mas, con mayor o menor complejidad, podemos deducir que cualquier ser vivo responde a algun tipo de algoritmo, independientemente de que nuestro saber los abarque o no. Sin ir más lejos, el articulo sobre el comportamiento matemático vegetal, es un claro ejemplo. Hay quien puede decir que pensar eso, es buscarle tres piernas al gato, pero sin duda, tiene cierto fundamento, al igual que lógica.

3.Publicado por figue007@hotmail.com el 24/04/2004 00:00
si eso es muy bueno, muy frio desde otro punto de vista, pero ese es mi comentario, si el androide, piensa interactua se comunica y se desenvuelve en un contexto cultural social y logico, que sucede con sus sentimientos? creo que a veces somo smuy frios pues sabemos de fisica y biologia pero los sentimientos, que no son mas que pensamientos a velocidades tan grandes, que sucedera con ellos?

4.Publicado por ajcapellino@arnet .com.ar el 19/05/2004 00:00
No creo que sea válido explicar tantos fenómenos aún no entendibles para nosotros a través de lo cuántico, un mundo también desconocido por su complejidad e inconmensurabilidad, y que por eso mismo ha dado pie a que tantos físicos lanzaran "explicaciones" muy imaginativas pero poco verosímiles.

A pesar de lo dicho, ahora voy yo mismo a infringir mi argumentación al referirme a la consciencia cuyo caracter de "no constructo" Nordin se esmera en resaltar. Asumo que puedan rotular el comentario de "Fantasofía"


Creo que a quienes creemos en un Dios creador y providente nos ha preocupado tanto dejar a salvo la permanencia de la persona humana más allá de la destrucción de su cuerpo, que hemos insistido siempre en la "inmaterialidad " de su principio animador, ánima o alma. Pero no se nos ha ocurrido que para que la persona dure para siempre no necesita ser inmaterial, puede ser toda ella materia... ¿Cómo dijo?... Sí digo: Pero una materia "especial" pues tiene una estructura tan compleja que la hace autoconciente, y que, por eso mismo, el Creador la hace existir para siempre pues no quiere frustrar el deseo de Plenitud que es capaz de percibir por sí misma esa consciencia. ¿Por qué ese deseo incolmable? Porque en su evolución filogenética ha seguido el plan del Creador quien la ha estructurado para ser satisfecha sólo por Él mismo.
Ahora bien, si la permanencia del hombre más alla de la muerte ya ha sido asegurada también para su materia corpórea "transformada", ("resucitaremos con nuestros cuerpos gloriosos")¿qué nos impide conjeturar que el Creador haya dispuesto asegurar para todo el mundo material la permanencia más allá de las viscisitudes cósmicas de los big-bang, big-crunch, y demás futuribles? Ahora bien: En el caso que todo el cosmos exista para siempre porque así lo planeó el Creador, ¿tiene sentido estar distinguiendo lo material de lo inmaterial en el mundo creado? y por tanto ¿necesitamos salvaguardar el más allá afirmando que la consciencia no es material, ni expresión de una estructura material supercompleja? Creo que nos hemos quedado mezquinos al querer asegurarnos la Vida eterna para nosotros solos "por derecho propio como humanos", cuando al buen Dios le sobran recursos para hacer eterno también a todo lo creado. De última no es la espiritualidad(=inmaterialidad) la que nos asegura la inmortalidad, sino que la inmortalidad de los seres humanos atestiguada por la Revelación ha dado origen a la idea de nuestra espiritualidad, para diferenciarnos de los "animales", que según nuestra suposición "mueren para siempre por ser materiales".
Es cierto que la Biblia no es una biblioteca de verdades científicas sino salvíficas, y con respecto al mundo del fin de los tiempos apenas se limita a asegurar que "habrá cielos nuevos y tierras nuevas" Pero dado que sugiere esa permanencia misteriosa de un mundo renovado ¿ clasificaríamos de "espirituales" a nuestros animales si supiéramos que ellos también gozan de inmortalidad como nosotros, porque el buen Dios eligió regalarnos una entera creación también eterna para gozarla junto a Él?

5.Publicado por noespecificado@msn.com el 24/05/2004 00:00
ajcapellino, podrías ser un poco mas especifico al mencionar al "creador"? como delimitas al creador? omnisciente en toda materia existente en el universo? hayado en un punto no-local? hallado en un punto no-fisico? al mencionar creador como un ser que controla el universo o parte de él, decapitas cualkier teoria plausible en la actualidad, y al mismo tiempo, pierdes credibilidad. en cambio, ese razonamiento de estructura material supercompleja, ya es mas verosímil, siempre relativamente hablando claro. me gustaria que hiziesen 1 foro en esta web, es lo unico k falta, ya que comunicarse, tansolo por los comentarios de los articulos me parece un poco pobre. Gracias

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