Chip neuronal
Crean un chip que simula analógicamente el comportamiento de las bombas de iones de las sinapsis neuronales.
|
|
|
Durante décadas los científicos han soñado con emular al cerebro humano y poder hacer un sistema que aprenda nuevas habilidades con facilidad. Los computadores modernos son muy buenos en muchas tareas frente al cerebro humano, pero quedan en ridículo frente a otras. Así por ejemplo, si a un programa computacional se le saca un poco de la situación para la que está pensado fallará sin remedio, pero a la inmensa potencia de cálculo que le respalda.
Ahora científicos del MIT podrían ayudar al diseño de un sistema que permita estudiar por qué el cerebro humano funciona como lo hace. Han conseguido crear un chip electrónico que imita el sistema neuronal del cerebro y puede adaptar su respuesta a nuevas situaciones. Se cree que esta propiedad de la plasticidad es la que subyace a muchas funciones cerebrales como la memoria o el aprendizaje.
El chip sólo contiene 400 transistores en una oblea de silicio es de tipo CMOS, pero pueden emular las sinapsis de una red neuronal. Recordemos que una sinapsis es la conexión que una neurona estable con otras. Cada neurona puede está conectada con miles de otras neuronas gracias a este tipo de conexiones.
Según Chi-Sang Poon, investigador principal del proyecto, la idea es que el chip ayude a los neurocientíficos a aprender más sobre el funcionamiento del cerebro humano y que incluso en un futuro se puedan diseñar prótesis neurológicas como retinas artificiales y similares.
En el cerebro humano hay 100.000 millones de neuronas interconectadas entre sí a través de sinapsis. Al final de las sinapsis hay compuestos químicos denominados neurotransmisores cuya liberación tiene distintos efectos sobre la activación de los canales iónicos que controlan los impulsos nerviosos. Si se abren o cierran esos canales o bombas se cambia el potencial eléctrico de la célula y si el cambio es lo suficientemente intenso se produce un impulso eléctrico denominado potencial de acción.
La actividad de todas las sinapsis depende de estos canales o bombas de iones que controlan el flujo de átomos cargados (de socio, potasio y calcio) a través de la membrana.
El chip diseñado por este equipo del MIT imita la actividad de estos canales iónicos. Mientras que los chips que normalmente usamos siguen una aritmética binaria digital de ceros y unos, en este caso se trata de una computación analógica en el que el gradiente de potencial eléctrico que hay en los transistores simula el flujo de iones a través de una de esas bombas de iones de las células. Se pueden ajustar los distintos parámetros del circuito para así modelizar canales específicos y saber lo que ocurre en las neuronas.
Anteriormente se había simulado el disparo del potencial de acción, pero no las circunstancias que producían ese potencial.
Los investigadores planean usar este chip para construir modelos de configuraciones neuronales específicas, como el sistema de procesamiento visual. Sistemas de este tipo pueden ser mucho más rápidos que los computadores digitales. El soporte físico puede ser incluso más rápido que los propios sistemas biológicos a los que emule.
Este tipo de sistemas podrían servir como prótesis que permitan la comunicación entre el sistema nervioso y retinas artificiales.
De entrada el chips ya ha servido para aclarar el funcionamiento de la potenciación y la represión a largo plazo, procesos que respectivamente refuerzan o debilitan las sinapsis. De los varios modelos propuestos, la teoría del receptor endo-cannabidoide es la que mejor se ajustaba una vez simulada en el chip y explicaba tanto la potenciación como la represión a largo plazo. Aunque había experimentos previos que avalaban esta teoría hasta ahora nadie había puesto todo junto en una demostración computacional para ver que efectivamente funciona.
Pero para los que quieran echar las campanas al vuelo y crean que ya podemos crear alguna clase de cerebro cibernético verdaderamente inteligente, habría que recordarles no ya la complejidad del cerebro humano, sino los números implicados que hay en él. Las sinapsis y estas bombas de iones se extienden hasta la escala nanométrica. Si quisiéramos saber el comportamiento de todas las sinapsis de sólo un milímetro cúbico de córtex cerebral necesitaríamos 1000 Terabytes de datos (1 Petabyte). No es difícil deducir que para todo el cerebro se necesitaría más datos que todo el contenido digital de la humanidad en la actualidad. Así que no hay potencia computacional o de memoria en el presente que pudiera simular el comportamiento de un cerebro humano. Y encima todavía quedaría por aclarar si una simulación de la realidad es tan buena como la realidad misma, o si la simulación de inteligencia es verdadera inteligencia.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3667
Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
9 Comentarios
RSS feed for comments on this post.
Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.
jueves 24 noviembre, 2011 @ 9:33 am
Había oído hace poco lo del centímetro cúbico y el Pbyte y me dejó realmente impresionado. Me pregunto si realmente hace falta tanta información y complejidad para tener un comportamiento humano. Quiero decir que como el cerebro humano ha evolucionado sobre la marcha y a salto de mata como quien dice, quizá mucha de esa complejidad simplemente sean restos del pasado con poco o nula trascendencia aparte de servir para crear problemas y conflictos mentales. Uno no puede evitar pensar en Un Mundo Feliz y cosas así muy políticamente incorrectas…
Saludos
jueves 24 noviembre, 2011 @ 11:53 am
Estimado joabbl:
Dos posiciones polarizadas: por un lado la de los que creen que el cerebro humano es una especie de «subproducto de la evolución», muchas veces alegando esa tendencia al neuroticismo y a «edificar un templo al sufrimiento» que tiene.
Por otro lado, entre los que me encuentro, la de los que pensamos que es la «máquina mas compleja, misteriosa y maravillosa del Universo». Y como estamos en una página de Ciencia hay que apoyar con datos: valgan los Petabytes a los que hace referencia Neo, la información que se amplia á la decimotercera potencia a nivel cuántico según Penrose (incluso a 10 elevado a 15 o 16 según Hameroff), o simplemente un tal Kasparov contra «Deep blue».
No es para nada fácil hacer mediciones sobre esta poderosísima máquina. La teoría de Penrose podría ser falsa…pero lo que no tuvo nada de falso fue la paliza que le dio Kasparov al programa de ajedrez, o los resultados que decían que a la hora de «sacar músculo» con respecto a la felicidad nadie sacó mas músculo que Ricard Matthieu…aunque eso parece que tampoco te llegó a convencer…
Sobre a la idea del «Mundo Feliz» no tiene que ser políticamente incorrecto, se puede plantear la eugenesia con buenos fines.
abrazos
jueves 24 noviembre, 2011 @ 11:55 am
Y perdón por el nombre del ajedrecista, pero es que con «k» no me lo acepta el filtro.
jueves 24 noviembre, 2011 @ 12:43 pm
Estimado Miguel Angel:
No se si es lo mismo un «producto de la evolución» que un «subproducto de la evolución», pero de lo que no me cabe ninguna duda razonable es de que el cerebro humano ha evolucionado atendiendo a las mismas leyes y circunstancias que, digamos, el hígado o el útero y que dista mucho de ser un órgano perfecto según cualquier criterio imaginable. Y por supuesto que el cerebro humano diga de si mismo que es un organo maravilloso me parece lo más normal del mundo… Y una gran prueba de ingenuidad. A ver si algún día encontramos alguien por ahí fuera que esté de acuerdo con nosotros.
Tampoco me impresionan las afirmaciones que pululan por el mundo (especialmente en internet y libros de autoayuda) y que imagino que tampoco te impresionan a tí, que vienen a establecer alguna especie de «vínculo cósmico especial» o algo así entre el cerebro humano y el «universo universal» o la «realidad última» o «la divina sustancia sustanciosa o sustancial» y que para darse cuenta de ello basta con hacerse budista o meditar o hacer yoga para liberar nuestra potencia infinita (cuántica, sin duda, que mola más, como ya dijo Penrose en su día sin aportar pruebas).
Para mi el problema fundamental con el estudio del cerebro humano es que es un sistema que intenta comprenderse a si mismo, con lo cual el lío está servido. No es, como tú dices, que sea dificilisimo hacer mediciones sobre esa máquina, es que es dificilisimo para esa máquina hacer mediciones sobre si misma, lo cual a mi me parece que marca un abismo de diferencia. Si una bacteria quisiera comprenderse a si misma tendría el mismo problema y limitaciones.
No me siento cualificado para dar respuestas a esos enigmas ni creo que un ordenador digital pueda emular a un cerebro al 100%, aunque hace poco un ordenador de IBM llamado Watson ganó en un concurso de preguntas y respuestas a los dos mejores en los USA. Yo preferiría mirarlo como una «simulación de una parte del cerebro» más que como una «creación de una parte de un cerebro», pero entiendo que la diferencia es resbaladiza.
Saludos y abrazos
jueves 24 noviembre, 2011 @ 2:08 pm
Muy estimado joabbl:
En mi mensaje no digo que sea perfecto, sino complejo, misterioso y maravilloso. Lo de maravilloso es subjetivo, y con los otros dos adjetivos veo que estás de acuerdo.
Una cosa que nos une a todos es nuestro deseo de felicidad ¿quién desea lo contrario? De hecho se me ocurren muy pocos ejemplos de lo contrario, incluso pensando en filósofos si exceptúo a Pascal Bruckner, a Schopenhauer a Kant y algún que otro Nietzsche quizás. por cierto, os habreís fijado en el aspecto triste y depresivo que tienen estos que acabo de citar.
No creo que tenga mucho que enseñarte de MC o de astronomía, ni nada muy importante que decirte…pero en este campo de la «felicidad» despierta al máximo mi interés, leo todo lo que puedo y además es parte de mi trabajo diario. No estamos hablando de libros de autoyuda del «todo a cien», estamos hablando de científicos de primerísimo orden en el estudio de la felicidad: Martin Seligman, Aaron Becks, Daniel Batson o Paul Ekmam. Todos ellos aparecen como referencia en el libro de Punset sobre la felicidad y, que curioso también en le de Matthie Ricard, que dista muchísimo de ser ningún «yogui» tibetano.
No soy yo quien establece las semejanzas del budismo con la «psicología cognitiva» o con la «psicología positiva». Son Francisco Varela o Paul Ekman o Martin Seligman quienes han admitido que los dos métodos son muy comparables. Y especialmente efectivos en personas con un «cierto nivel cognitivo», como muchos de los que navegan por estas páginas, que quizás no hayamos aprendido que la felicidad también se ejercita y se aprende…no llega por si sola o «cuando las cosas marchan bien»
Saludos y abrazos
jueves 24 noviembre, 2011 @ 4:34 pm
Yo habia pensado muchas veces en eso de que el cerebro pueda o no comprenderse a sí mismo. Es posible que sea así pero también que «el todo sea más que la suma de las partes» y por tanto, a partir de cierta capacidad de proceso o, mejor dicho, de abstracción si que fuese posible esta autocomprensión. De hecho podemos trabajar con números que son mayores que el n° de neuronas o sinapsis que tiene el mismo cerebro, por poner un ejemplo. Una hormiga no puede entenderse a si misma pero tampoco puede entender una bacteria…creo.
jueves 24 noviembre, 2011 @ 11:19 pm
Miguel Ángel:
Lo de la K ya ha sido corregido. Si a alguien más le pesa sólo tiene que señalarlo. Por cierto, ¿no fue Kasparov el que perdió frente a Deep Blue?
viernes 25 noviembre, 2011 @ 12:01 am
Kasparov ganó a la primera versión de «Deep blue» 1996 (4-2) y perdió contra la nueva versión del programa en 1997 (3.5-2.5).
El resultado global sería de empate, pero con mejor «average» para Kasparov y mas teniendo en cuenta que Kasparov cometió algunos errores «humanos» en la confrontación de 1997, como el de la última partida o el de la segunda partida en la que Kasparov se rindió cuando podría haber llegado a las «tablas», o el de la última partida. Vamos, que un buen Kasparov tampoco habría perdido contra esa segunda versión:
Hay un enlace de wikipedia siguiente tiene un resumen de todas estas partidas y de la polémica que hubo con IBM: no lo puedo poner por el filtro.
Saludos y abrazos
viernes 25 noviembre, 2011 @ 2:14 pm
Datos muy interesantes sobre «Deep blue»: capaz de analizar 200 millones de posiciones por segundo, 11.38 gigaflops. Hubo mucha polémica en el enfrentamiento y acusaciones cruzadas entre Kasparov y el equipo de IBM.
En este enlace se hace referencia a lo que comentaba joabbl del computador Watson de IBM, que ganó en el program «Jeopardy», en los enlaces que aparecen debajo están las partidas entre Kasparov y Deep Blue:
http://es.wikipedia.org/wiki/Deep_Blue_(computadora)
Por otro lado, discrepar con la comparación que ha hecho el muy apreciado joabbl entre el cerebro y el útero o el hígado: estos órganos son mucho mejor conocidos por la Ciencia, de hecho es sencillo explicar para que están o cómo funcionan, se nos escapan muchísimas menos variables.
Tampoco creo que debamos detenernos por completo en la completitud/incompletitud de Gödel para reafirmarnos en la dificlutad de autoestudiarnos. Por el mismo razonamiento tampoco podemos estudiar a otro ser vivo, como dice Víctor. O podríamos esgrimir el principio de incertidumbre para invalidar cualquier hallazgo a nivel cuántico.
La realidad última es inasible, pero podemos acercarnos cada vez mas a ella.