Una red neuronal óptica
Una red neuronal óptica es capaz de distinguir entre distintos caracteres numéricos escritos a mano sin gasto de energía eléctrica.
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El tema de la inteligencia artificial (IA) es recurrente y aparece de vez en cuando. En cada época viene implementado de una forma distinta. En la actualidad ha tomado la forma de redes neuronales de aprendizaje profundo, un concepto que se introdujo en los años ochenta del pasado siglo y que ahora tiene su renacer.
En estos sistemas se simulan una redes neuronales de varias capas, pero, en lugar de programarlas directamente, se las alimenta con ejemplos hasta que la red aprende. De este modo son bastante eficaces en tareas como el reconocimiento de caracteres, algo en lo que los programas tradicionales fallan. Porque una IA de este estilo no es más que un programa de ordenador. Nada más.
Hay que reconocer que estas redes neuronales han tenido un éxito sorprendente en ciertos campos, como en el juego del go o incluso se han usado para encontrar exoplanetas en los datos ruidosos de la misión Kepler.
Pero, hasta ahora siempre se habían simulado estas redes usando computadores convencionales.
Ahora Zongfu Yu (University of Wisconsin–Madison) y sus colaboradores nos sorprenden con la implementación de una de estas redes, no sobre un ordenador, sino sobre un bloque de vidrio. Se trata de de una red neuronal óptica. La red así construida es capaz de reconocer formas, en este caso en concreto caracteres numéricos escritos a mano, cosa que hace en tiempo real. Además, no necesita aporte de energía eléctrica para operar, pues está basada en la luz que le llega, no en electricidad.
El vidrio que han usado no es normal, sino que incorporar pequeñas burbujas en su seno, así como pequeñas impurezas como el grafeno que también se introducen. Las impurezas básicamente actúan como neuronas artificiales.
Según la luz de la imagen de un número llega al bloque de vidrio, es refractada a través del mismo y se curva de manera adecuada hasta que llega a un lugar específico al otro lado. Hay diez lugares en total correspondientes a los diez dígitos que normalmente usamos (de 0 a 9). Si la imagen es un 2, por ejemplo, entonces llegará al lugar reservado para ese número (que está en tercer lugar al estar el primero reservado para el 0), por lo que el número es «reconocido». La capacidad de reconocer números se mantiene incluso cuando estos son escritos con distintos estilos. En realidad es reconocido por un humano que lo vea.
Para entrenar a esta red neuronal se presentaron al bloque de vidrio diferentes imágenes de números escritos a mano. Si la luz no pasada por el vidrio hasta enfocarse en el lugar correcto los investigadores ajustaban el tamaño y localización de las impurezas. Después de miles de iteraciones el sistema aprendió a refractar los rayos de luz adecuadamente y, por tanto, a reconocer números.
Entre otras ventajas del sistema está que es pasivo y que no usa energía eléctrica para funcionar.
Obviamente se trata de una prueba de concepto y no se sabe aún si se podría usar en aplicaciones prácticas. Zongfu Yu especula que podría usarse como llave biométrica para reconocer la cara de personas y darles acceso a un sistema a un precio muy bajo.
El principal problema es que este bloque de vidrio no tiene la flexibilidad de reprogramación que tienen las redes neuronales que funcionan en computadores normales y que pueden usarse en una gran variedad de tareas distintas.
Copyleft: atribuir con enlace a htpps://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Fotos: Zongfu Yu.
11 Comentarios
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lunes 15 julio, 2019 @ 10:51 am
Un tema interesante el de la red neuronal, estructura, al parecer imprescindible para una IA. Lo único que no me convence, en estricto, es llamar inteligencia (artificial) a algo que estamos intentando crear los humanos y que no hace falta explicar porque todos sabemos a qué me refiero y por las dificultades que conlleva intentarlo.
Si ya nos resulta, por su complejidad, describir -no definir, que sería casi, o de hecho, imposible- la inteligencia, ¿como aplicar ese concepto a un artilugio, por sofisticado que sea, construido por otra inteligencia, o más bien por la conjunción de un equipo de inteligencias?
Lo que no cabe duda -o a mí no me cabe- es que la inteligencia humana es un conjunto de capacidades exclusivamente mentales que se dan en cada individuo con diferentes intensidades. Con ello quiero decir que no es un proceso o unos procesos, sino las capacidades para producirlos. Es una colección de potencialidades. Y ese estado mental deviene tanto de la estructura -innata y posteriormente desarrollada- como del aprendizaje -es decir, de la experiencia-. Porque existen innumerables capacidades, muchas veces tan asombrosas como increíbles para los que somos profanos. Muchos de nosotros habremos leído alguna obra del Dr. Sacks y nos habremos maravillado del caso de los hermanos -no recuerdo si gemelos- con sus cálculos matemáticos descomunales y rapidísimos; o la singular visión del matemático Ramanujan -al que no interesaba cuestión alguna que no fuese matemática, sin formación reglada alguna; autodidacta integral durante su adolescencia, juventud y buena parte de su corta vida (33 años), descubridor de cientos de paradigmas originales, unos ya conocidos, pero redescubiertos por él en su desconocimiento de ellos y otros muchos novedosos, a quien, preguntado por cómo había hallado el resultado de un difícil problema, contestó: «no sé; lo veo sin pensar». Y me parece que algo así sucedía con los gemelos¿? de O. Sacks.
Dejando aparte la inteligencia musical de Mozart, ¿qué decir de las capacidades de los que han iniciado caminos nuevos? Me estoy refiriendo a Euclides, Galileo, padre de la ciencia moderna, Newton, Einstein, etc. O la muy distinta de Leonardo Da Vinci o de Miguel Ángel, Dr. Thriller, Neo, etc. Que no es broma, ¡que no!
Quiero resaltar la tremenda variedad de esas capacidades y que a esa colección creo que imposible de concretar, llamamos inteligencia sin saber qué es ni con una poca exactitud.
Pero lo dejo porque este tema es inacabable. Ya seguiremos si alguien comenta.
lunes 15 julio, 2019 @ 3:00 pm
Estimado Tomás:
El caso de los hermanos autistas lo cuenta Sacks en «El hombre que confundió a su mujer con un sombrero». Al parecer podían calcular primos enormes. También estaba el caso de una caja de cerillas que se caía y un autista era capaz de saber cuántas había en el suelo sin contarlas porque «veía» la cantidad.
Las explicaciones de Sacks a todo ello son limitadas porque, básicamente, nadie sabe lo que es la inteligencia, cómo funciona la mente humana, qué es la consciencia, etc.
Las IA son emuladores o simulaciones de inteligencias, no son inteligentes. A veces ni eficientes. Aunque algunos quieran creer lo contrario. Además, afirmar que se ha hecho una IA exige que se entiende cómo es y opera la inteligencia humana (único caso conocido), algo que no es así. Sería ya absurdo afirmar que se ha simulado la cosa x sin conocer cómo es tal cosa. Es equivalente a simular cómo funciona la dinámica celeste del Sistema Solar sin conocer ley de gravitación alguna. Más absurdo aún sería afirmar que se ha construido una réplica de la cosa x sin conocer como es tal cosa. Es como decir que se ha creado un Sistema Solar funcional no simulado sin conocer ley física alguna, salvo algo de química de las rocas.
Este ejemplo de la noticia es bueno porque ilustra muy bien qué ocurre. Esta IA proporciona un output, una posición que corresponde a un número. La IA no distingue realmente entre números, es el humano que ve el resultado el que lo distingue. Esta IA «pasiva» no sabe lo que es un número, no sabe su concepto, no sabe su significado, no sabe su sentido, para qué sirve; no sabe si es bonito, si le gusta; no sabe si quiere, o no, distinguir entre distintos números, lo que es caligráfico o tipográfico, etc.
El proceso de la percepción visual, de ver, no consiste en un película proyectada en la mente, porque ¿quién ve esa película? Es lo mismo para este caso, se proyectan puntos de luz en ciertas posiciones, pero quién ve de qué número se trata es un mente humana que, su vez, lo percibe como una película o foto que su «yo» percibe.
En cuanto a su utilidad. La pregunta que nos tenemos que hacer es para qué propósito se ha creado una determinada IA, si sirve (en el sentido de estar al servicio de alguien) a la sociedad o al poder económico. Si es al segundo hay desconfiar, que es, dicho sea de paso, la mayoría de las ocasiones. Es un problema la actual religión tecnofílica que no tiene ningún criterio ni criba. Al final terminaremos en un Black Mirror generalizado por idiotas.
martes 16 julio, 2019 @ 9:19 am
Apreciado Neo, muy bien argumentado. Esta red neuronal óptica solo «mira». No «ve». Es un ojo complejo, pero para «ver» se necesita un sistema neuronal funcional auténtico. El que existe en el córtex visual (y en núcleos cerebrales más profundos, como el hipocampo).
Pienso que el concepto de «red neuronal» aplicado a la IA muchas veces és utilizado para sugerir paralelismos con el sistema neuronal certebral, que sólo existen de forma muy superficial.
Saludos cordiales
martes 16 julio, 2019 @ 10:12 am
Totalmente de acuerdo, admirado Neo. Por si no quedase claro, entiendo perfectamente el artículo y nada tengo que negar a ese logro que describe. Mi comentario -una parte- se dirige a que preferiría otra palabra inicial para la IA. Lo que pasa es que ya se ha instalado y tampoco se me ocurre otra (quizá «coordinador o relacionador artificial», pero no sé si es propicio; además, como digo, una vez instalado, a ver quien lo cambia).
Solo dices algo que me parece discutible: «único caso conocido». Si te refieres a que es el único tipo de inteligencia que se intenta reproducir por partes, pudiera ser (que no lo creo, porque esos drones-abejas y artilugios así van a tener que «aprender» a distinguir sus objetivos so pena de fecundar a un colibrí o una mariposa con semillas de magnolia, pongamos el caso) pero si afirmases que sólo los humanos poseemos capacidades, difiero. Difiero especialmente en varias especies de mamíferos marinos delfínidos que sospecho son superiores a las de orangutanes, bonobos y chimpancés. Claro que como soy mero aficionadillo solo puedo sospechar. ¡Cuanto habría dado por haber tenido ocasión de progresar en ese conocimiento!, pero mi curiosidad por casi todo ha impedido que me dedicase a una sola cosa de las que ahora, una vez hace ya mucho jubilado, tomase alguna como muy preferente. La cosa es que, cuando hablamos de capacidades animales, las comparamos con las humanas y, al menos en el caso de los delfines, debiéramos tener la mentalidad más amplia, porque damos excesiva importancia al uso de herramientas y ellos no tienen manos (aunque hacen lo que pueden con su «pico», cuerpo y aletas). Pero es muy posible que su cultura se dirija mucho más hacia la sociabilidad, la comunicación y, en suma, a las relaciones con sus iguales, o con otros como sus enemigos o con los humanos. Y ¿quien sabe si a algún tipo de filosofía?
Los humanos tenemos cuatro lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital, que funcionan con cierta independencia, aunque luego estén cohesionados. Pues creo que los delfines tienen otro que integra la información de todos ellos, con lo que pudiera ser que esa cohesión fuese muy superior a la humana. Pero, en fin, no estamos en condiciones de atribuir cualidades solo intuidas. ¿Es importante la diferencia de masa? ¿Lo es la cantidad de circunvoluciones? Supongo que tanto una como otra magnitud habrá de ser relacionada con el número de sinapsis y sus cualidades; esto fisiológicamente. Todo un mundo a investigar, como el de los primates, los elefantes y algunas aves.
Si no recuerdo mal, Darwin vino a decir que inteligencia era la facultad de un ser (diría que incluía animales) para resolver sus problemas vitales: supongo que comida, bebida, etc. Pero, evidentemente la inteligencia humana es mucho más que eso: arte, ciencia, filosofía…
En otro comentario hablaremos del gobierno, como Tip y Coll.
miércoles 17 julio, 2019 @ 11:22 am
He de felicitar a RicardM por haber hecho hincapié en lo más sustancial del comentario de Neo. Ni siquiera un buen ojo, como es el humano, ni estando vivo, sería capaz de nada desconectado de sus destinos últimos. La retina de tal ojo, sumergido en una solución apropiada para mantenerlo con vida (con los suministros necesarios de sangre, etc., admitiendo que hemos conseguido que los músculos ciliares contraigan con precisión el cristalino para la formación de la imagen en la retina, que responda a los estímulos de intensidad luminosa, etc. y, en resumen, que sea capaz de funcionar como lo haría un ojo sano en un ser humano), alcanzaría a comunicar lo captado al nervio óptico traducido a señales nerviosas. Este podría entregar los datos recogidos -que habrían de ser variaciones (supongo que picos, valles y segmentos más o menos planos; todos ellos de diferentes características) en el potencial de acción- a algún tipo de ordenador, pero esas nuevas imágenes, habrían de ser luego interpretadas por otros ojos -o dedos (por algún tipo de Braille)- unidos funcionalmente a su núcleo geniculado, a su culículo, etc., y a su corteza visual primaria etc. No acabando ahí la cosa, naturalmente, porque ahora, los lóbulos han de comunicarse con gran rapidez, formando un conjunto con su extrema complejidad para que la mente interprete, seleccione y simplifique formando la idea.
Me he permitido extenderme comprimiendo con etcéteras lo que tu y antes Neo, explicabais. Mi mayor agradecimiento a tus utilísimas aportaciones y aclaraciones a las que me he atrevido a contribuir dentro de mis posibilidades.
Un fuerte abrazo, querido amigo.
miércoles 17 julio, 2019 @ 1:45 pm
Amigo Tomás, ahondando en el tema de la visión, las ilusiones ópticas demuestran que nuestra mente tiene un sistema de filtro y clasificación automáticos de aquello que miramos. Estos automatismos son esenciales para procesar la ingente información visual que llega a la retina. Si además le sumamos la imaginación, propia de nuestra especie, tenemos las pareidolias. Una mancha en una tostada puede ser «vista» como la cara de Jesucristo y, poniendo aún más imaginacion, puede sugerir un mensaje celestial.
Así que acabo con la clásica frase: Esto no es lo parece…
Un abrazo
miércoles 17 julio, 2019 @ 11:07 pm
Por echar un poco más de ruido, puedo hurgar con el proverbial palito en la Main Entrance del hormiguero (la ciudad himenoptérica, no la meningitis televisiva). Pero antes, yo al invento chino le veo enormes aplicaciones, para empezar un lector barato, para personas ciegas, habría que acoplarlo con un sistema que interpretara los caracteres en palabras y frases (y entonaciones), posiblemente todo este sistema pueda llegar a ser pasivo y oh, alucinando, desconectado de la interné. Que dicho sea de paso, este dispositivo es elegantemente analógico, que son mis ordenadores favoritos (y supongo los de Babbage, más que nada porque la palmó hace siglo y pico, si viviese hoy obviamente pasaría de las birrias analógicas, o no).
La distinción de Tomás entre cualidad-potencialidad y proceso me cuesta. Tampoco quiero entrar porque al final se acaba diciendo más o menos lo mismo pero colgándole etiquetas diferentes, porque a fin de cuentas hablar de la potencialidad de un sistema de procesos intrincados, es hacer constancia de que caminamos encima de un hilo invisible. Sin embargo ya se sabe que me cuesta frenar mis rebuznos, y en mi opinión las personas neurotípicas (o más próximas de esta normalidad estadística) se diferencian de las de espectro autista en que meten mucho más ruido en el procesamiento sensorial, esto como todo lo que sale de esta cocina, con pinzas. Da la impresión que métodos de compresión de señal, anulado de datos redundantes y demás en autistas funcionan mal, y la señal va saturada se información pura, sin recortar, y mi opinión es que esto no se debe a ninguna anomalía en la arquitectura cerebral, sino en el superproceso consciente, que como es diferente precisamente en interacción social, el cerebro no se amolda a estos prejuicios (sociales, no individuales). Software, no hardware (de hecho, en TACs no hay nada grisero que ver, a diferencia de lesiones cerebrales). Es decir, que el cerebro y sus axones pueden «ver» a primera vista exactamente cuántas cerillas hay tiradas en el suelo, pero este consumo de recursos no es evolutivamente rentable (a no ser que esté afinado el número de autistas por clan), y se modula para otros menesteres que requieren ir contándolas todas. Si esto tiene pies o cabeza, implica dos cosas: primero, que es más sencillo construir un sistema puramente ciego que vea exactamente de forma eidética (como el aparato del chino), y que por tanto la visión paraborrosa del entorno que tenemos es una mejora en multitud de aspectos por los colaterales que trae asociados, y segundo, que la inteligencia (lo que sea que fuere) no es *individual*, tiene que ubicarse en múltiples individualidades que interaccionen entre ellas. Esto último parece gratuito según el hilo del razonamiento, pero es que cualquier bicho que podamos considerar que comparte nuestras cualidades de forma muy similar o más o menos remota, es un ser que interacciona con sus congéneres y otros con cualidades similares o parejas. Sí, se puede decir que es así porque la evolución es así, y yo también puedo decir que cualquier remedo de esto requiere interacción con el entorno real o simulada, e interacción con propiedades similares de origen exógeno. Vamos, que no pruebo nada (ni falseo), pero me limito a hacer de du Guesclin.
jueves 18 julio, 2019 @ 8:57 am
Aunque nos apartemos del tema, no es sino por que entra en el mismo saco. Me quiero referir a los sueños, predominantemente visuales en los humanos -todo indica que los perros sueñan, de lo que podemos deducir que también otros (al menos mamíferos)-. En ellos, en los sueños, no precisamos el sistema visual, y sin embargo, nuestra mente ve.
viernes 19 julio, 2019 @ 9:23 am
Me refiero a mi 8. En los sueños, las neuronas toman el discurso, se hacen dueñas de la mente obviando los sentidos, pero -creo- que, sobre todo, ocupan la faceta emocional. Si así fuera ¿no indicaría que el cortex ha establecido una relación preferente con el sistema límbico, más antiguo?. Pero, entonces, ¿no será muy frecuente que sueñen muchos animales?
viernes 19 julio, 2019 @ 8:15 pm
Estimado Tomás:
Todos los mamíferos y las aves sueñan. En algunos casos incluso se sabe lo que sueñan al dañar la parte del cerebro que impide moverse durante la fase REM.
sábado 20 julio, 2019 @ 10:18 am
Muchas gracias, Neo. Me alegro de haber sospechado lo que me confirmas. Eso me da un poquito de mayor confianza en mi pensamiento, mantenido contra opiniones cultas, algunas universitarias de ciencias; tal cosa desde mi juventud, cuando, por lo común, no se creía -o se negaba- que hubiese sentimientos, ni cualquier tipo de capacidad para alguna especie de «inteligencia» animal.