Revolución IA

La Inteligencia Artificial está llamada a protagonizar la próxima Revolución tecnológica

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El proyecto Blue Brain

Fernando P.    16/08/2017

Temas:  Actualidad    Divulgación    Inteligencia Artificial y Biología

Habitualmente, tratamos a la Inteligencia Artificial como un conjunto de técnicas matemáticas que vienen a ayudarnos en la resolución de determinados problemas que consideramos difíciles.

El concepto de Inteligencia Artificial puede ser mucho más amplio que todas estas técnicas matemáticas, incluyendo consideraciones de órden ético y biológico. Pero lo cierto es que, a día de hoy, las soluciones que existen funcionando, con mayor o menor éxito, provienen todas de la aproximación matemática a la Inteligencia Artificial.

Aproximación biológica a la Inteligencia Artificial
Sabemos que existen máquinas inteligentes, son máquinas biológicas denominadas humanos. Naturalmente, la aproximación más obvia a la hora de crear máquinas inteligentes consiste en estudiar cómo está hecho el cerebro humano y tratar de replicarlo.

La empresa de estudiar y replicar el cerebro humano no es trivial, en realidad es de una complejidad que está muy por encima de lo que nos podemos permitir a día de hoy. Pero eso no significa que no se pueda seguir ese camino usando algunas simplificaciones.

Por ejemplo, ya habíamos hablado de las neuronas artificiales, que no dejan de ser una abstracción matemática y una enorme simplificación de lo que viene a ser una neurona, la célula básica del cerebro humano. Las neuronas artificiales son componentes esenciales de algunas de las técnicas más exitosas de la Inteligencia Artificial, como son las redes neuronales artificiales.

Es decir, incluso en nuestra aproximación matemática pura a la cuestión de la Inteligencia Artificial, resulta que tomamos conceptos e ideas de la versión biológica.

Pero existe otra vía más directa de inspiración sobre lo que es la inteligencia, la simulación biológica pura de un cerebro humano.

La simulación biológica
Desde hace tiempo, se usan computadores para simular muchos procesos biológicos que son de interés y que pueden estudiarse más fácilmente de esta forma. Un ejemplo de esto es la investigación en fármacos.

La simulación de procesos biológicos no es sencilla porque suele ser necesario ejecutarla a nivel molecular. A este nivel, una simple célula es un galimatías de moléculas que tienen, cada una, docenas o cientos de átomos.
Neuronas Blue Brain
La simulación a nivel molecular usa las leyes de la Física y Química para determinar cómo interacturán dos o más moléculas y cómo se organizará la energía disponible.

La simulación de procesos muy comunes, como el plegamiento de una proteína, ya requiere de la resolución de cantidades inmensas de ecuaciones. Este tipo de simulaciones tiene un coste computacional inmenso comparado con la simplicidad de las aproximaciones matemáticas que se realizan para similar una neurona artificial, por ejemplo.

Dado que una sóla célula contiene una cantidad enorme de moléculas, nos podemos hacer a la idea de que simular a nivel molecular una sola célula (incluso con algunas simplificaciones) es un trabajo que requiere de una potencia de cálculo enorme.

La simulación del cerebro humano
La cuestión que se nos plantea es ... ¿ podemos intentar una simulación molecular del cerebro humano ? ... y en el caso de que lo consigamos ... ¿ tendremos de verdad una máquina inteligente similar a un humano ?

El cerebro humano tiene unos 30.000 millones de neuronas organizadas en una especie de jerarquía de estructuras áltamente repetitivas. Aún así, a día de hoy, no existe potencia de cálculo suficiente para realizar una simulación realista de tal cantidad de neuronas.

Pero podemos hacer una aproximación más humilde al problema, podemos empezar simulando cosas pequeñas e ir aumentando la complejidad con el tiempo, a medida que la potencia de cálculo de los ordenadores disponibles aumente.

El proyecto Blue Brain
Esta aproximación humilde es la que han tomado los investigadores del proyecto Blue Brain dependiente de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza).

El proyecto comenzó en 2005 con la idea de empezar simulando una simple neurona a nivel molecular, para ir ascendiendo en la jerarquía de estructuras del neocortex, simulando cada vez estructuras más complejas, hasta llegar a un cerebro completo.

Básicamente, las metas que se plantea el proyecto son las siguientes:


La elección del cerebro de roedor tiene como objetivo simplificar el trabajo, ya que una columna cortical de un roedor tiene unas 6 veces menos neuronas que en un cerebro humano, pero las bases moleculares y los tipos de neuronas son básicamente iguales.

Estado actual del proyecto Blue Brain
Según parece, el proyecto Blue Brain tiene funcionando en la actualidad la simulación de un circuito mesocelular de roedor, que incorpora del orden de 1 millón de neuronas. Estaba previsto haber conseguido ya la simulación de un cerebro de roedor completo, pero no está claro que se haya conseguido.

En cualquier caso, el objetivo final de simular un cerebro humano completo es un paso muy ambicioso, que estaba previsto para el año 2023, pero que seguramente se demorará.

Para la realización de las simulaciones, el proyecto Blue Brain cuenta con un supercomputador IBM Blue Gene que viene a ser uno o dos órdenes de magnitud más potente que el supercomputador IBM Watson.

La simulación molecular pura es la aproximación más precisa posible y los investigadores del proyecto Blue Brain tienen claro que es la forma de no equivocarse. Pero en un proyecto de esta envergadura la potencia de cálculo necesaria puede estar muy por encima de lo disponible. Seguramente, los investigadores estén trabajando para calcular aproximaciones suficientemente precisas en la simulación de ciertos procesos moleculares que resulten mucho más rápidas de simular en un computador.

¿ Se conseguirá la simulación de un cerebro humano ?
La simulación del soporte púramente biológico de un cerebro humano no parece imposible con el aumento constante de la potencia de cálculo disponible, aunque seguramente no se producirá antes de 10 años, como mínimo.

Pero la cuestión fundamental es si ese tremendo logro de la investigación va a funcionar en la práctica.

Un cerebro humano ha sido moldeado por la experiencia vital de su poseedor. El cerebro de un recién nacido es como un libro en blanco, sólo la experiencia vital a lo largo de años va modelando ese cerebro y lo convierte en una herramienta de enorme capacidad.

Los investigadores del proyecto Blue Brain están muy atareados simulando una especie de libro en blanco, pero no está claro cómo se va a poder modelarlo después para que pueda ser verdaderamente inteligente.

Seguramente, la experiencia y el aprendizaje que un cerebro humano obtiene de su compleja red de sentidos es la parte más importante a la hora de intentar replicarlo. Y no se sabe muy bien cómo abordar esta parte de la replicación de un cerebro biológico.

Pueden transcurrir aún varias décadas antes de que se pueda decir que se ha conseguido una máquina medio humana con un cerebro funcional.


Para saber más:

Página oficial del proyecto Blue Brain. Hay secciones del sitio web que no están actualizadas y no está muy claro el estado actual del proyecto. En cualquier caso hay abundante información (aunque un poco dispersa) sobre el mismo.

Esta página de la Wikipedia contiene una descripción sencilla de la mayor parte de cosas que se conocen sobre el neocortex, que es la parte fundamental del cerebro para estudiar la cuestión de la inteligencia.

El plegamiento de proteínas es un fenómeno habitual en las células, pero que resulta de una complejidad enorme a la hora de simularlo. Se trata de un ejemplo muy común de simulación biológica a nivel molecular que tiene un coste computacional enorme.



 

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