Para crear Inteligencia Artificial (IA) necesitamos entender nuestro cerebro y para ello necesitamos avanzar en IA

Son tiempos increíbles para ser neurocientífico. La Inteligencia Artificial promete revolucionar la humanidad, pero nos encontramos en una encrucijada; tenemos que entender cómo funciona nuestro cerebro para entender cómo funciona realmente la inteligencia. Paradójicamente, puede que no dispongamos de medios tecnológicos para comprender nuestro cerebro y necesitemos a la Inteligencia Artificial para ello.

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El camino hacia la verdadera Inteligencia Artificial (IA)

Los avances actuales en IA están siendo impresionantes, pero cada avance se centra en una parcela muy particular y concreta de lo que llamamos inteligencia: analizar imágenes, comprender el lenguaje, encontrar patrones, memorizar eventos, clasificar datos… Todas son tareas que hacemos los humanos y ahora también las máquinas. El problema es que sólo somos capaces que las máquinas imiten tareas muy aisladas. Es lo que llamamos inteligencia débil y os lo explicamos en detalle aquí.

El sueño de los investigadores es avanzar en la llamada “inteligencia artificial fuerte” o “inteligencia artificial general”. El problema es que para ello tenemos que definir qué es inteligencia y no es tan sencillo. ¿Cómo funcionan la inteligencia? ¿Cómo pensamos?

El estudio de la inteligencia humana comenzando por entender el cerebro

Para comprender cómo pensamos el primer paso es comprender cómo funciona el cerebro. El cerebro humano ha sido objeto de misterio y estudio desde tiempos ancestrales, pero ha sido desde hace unos 100 años, gracias a nuestro referente Santiago Ramón y Cajal que hemos profundizado en algo crucial: ¿cómo funciona este órgano tan complejo? Hemos avanzado mucho, pero sigue siendo tan sofisticado que aún nos queda mucho tiempo para desentrañar todo lo que esconde.

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En este apasionante camino de investigación, el rompecabezas más díficil siempre ha sido entender en mayor detalle cómo funcionan las neuronas y las células gliales; cómo sus conexiones y reacciones químicas desembocan en los complejos procesos cognitivos que desencadenan la “inteligencia”. Como podéis intuir, no es tarea sencilla.

Un mapa interactivo del cerebro: El Conectoma

Se calcula que hay alrededor de 100 billones de neuronas en todo el sistema nervioso humano y unos 1,000 billones de células gliales. Todas ellas con conexiones y relaciones impresionantemente complejas. Se estima que el cerebro humano adulto tiene entre 100 y 500 trillones de conexiones.

¿Cómo de grande es esa cifra? Nuestra galaxia tiene unos 100 billones de estrellas…

El funcionamiento cerebral consiste en la transmisión de información (impulsos eléctricos o fenómenos químicos) entre neuronas, mediante un procedimiento más o menos complejo llamado sinapsis.

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Por ello, los investigadores en neurociencia y neurobiología propusieron hace unos años construir virtualmente un mapa del cerebro, con todos sus elementos y conexiones, para poder simular sus procesos y tratar de comprender cómo esta estructura provoca pensamientos. Es como el Google Maps del cerebro humano:

“Para comprender el funcionamiento de una red se deben conocer sus elementos y sus interconexiones (…) El conectoma aumentará considerablemente nuestra comprensión de los procesos emergentes funcionales a partir de las estructuras cerebrales y proporcionará nuevas ideas sobre los mecanismos que utiliza el cerebro si las estructuras cerebrales están dañadas” – Patric Hagmann

El reto es impresionante. Imaginad intentar crear un mapa de posición y conexiones de todas las estrellas de nuestra galaxia. Imaginad que nuestra galaxia tuviese un millón de veces más de estrellas. Algo así es el reto del Conectoma humano.

En el siguiente video el neurocientífico Bobby Kasthuri explica este concepto científico a 5 personas diferentes: un niño de 5 años, un niño de 13 años, un estudiante universitario, un estudiante graduado en neurociencia y un empresario involucrado en el proyecto del Conectoma.

Aunque estamos avanzando, algunos creen que nunca podremos conseguirlo con el enfoque y medios actuales. Es demasiada información. No tenemos capacidad de procesamiento ni de modelado tan grande y puede que nunca la tengamos… O al menos no solos.

Encontrando esperanza en la computación cuántica

Para procesar toda esa información algunos plantean que en el futuro la computación cuántica podrá ayudar allí donde la computación clásica se quedará corta. Actualmente muchos investigadores en computación cuántica defienden que para simular de verdad los fenómenos naturales (y eso incluye los procesos biológicos), se necesitan simulaciones cuánticas. Ya lo advertía Richard Feynman:

“La naturaleza no es clásica, maldita sea, y si quieres hacer una simulación de la naturaleza, será mejor que la hagas “mecánica cuántica-mente”. Y por Dios, es un problema maravilloso, porque no parece fácil”

Otros piensan que esta vía no podrá ayudar tampoco, ya que el verdadero reto del Conectoma no está en la si,ulación sino en la simple construcción de esta inmensa red de elementos interconectados.

Opción 1: Jugando a Videojuegos para mapear el cerebro

En el proyecto del Conectoma se están creando imágenes que representan finas capas del cerebro, para luego ir juntándolas de nuevo uniendo conexiones neuronales y construir así una “red de carreteras” neuronales. Para realizar este mapa, actualmente se está realizando una prueba que en el pasado ayudó a la humanidad a resolver otros retos:

Eyewire, un juego científico colaborativo a modo de rompecabezas 3-D para mapear el cerebro humano.

Si cientos de miles o millones de personas juegan un rato cada día a un juego que consiste en ir juntando imágenes de nuestro cerebro, como si fuese un puzzle, quizás poco a poco, gracias al trabajo colaborativo de gente sin conocimientos en neurobiología, consigamos mapear el cerebro humano.

Opción 2: Inteligencia Artificial creando el Cocnetoma

La segunda opción es también muy prometedora. Los algoritmos actuales de IA son muy muy buenos analizando imágenes y encontrando patrones. ¿Por qué no enseñarles a resolver estos puzzles visuales?

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En esta rebanada de tejido cerebral a cada neurona se le asigna un color único. La reconstrucción tridimensional final está compuesta por 1.000 cortes bidimensionales como éste. Crédito: Seung Lab

Y este precisamente es el enfoque del neurocientífico Sebastian Seung que os presentamos en el primer video del artículo. Seung ha sido pionero en el uso del aprendizaje automático para construir diagramas del “cableado neural” a partir de imágenes de alta resolución.

Sin la inteligencia artificial (IA), reconstruir 0,001 milímetros cúbicos de la corteza cerebral de un ratón requeriría aproximadamente 100,000 horas de trabajo humano.

“Estamos siendo arrastrados por el tsunami del aprendizaje profundo. Nos beneficiamos de los esfuerzos de toda la humanidad y de la inversión de miles de millones de empresas privadas.”

Al final, para resolver el reto del Conectoma necesitaremos a la Inteligencia Artificial para ayudarmos. Cuando consigamos el objetivo, el Conectoma nos ayudará entender cómo funciona nuestro cerebro y, después, podremos replicar lo aprendido para re-diseñar la Inteligencia Artificial con lo aprendido.

Una historia apasionante que nos conecta a los humanos con las máquinas y nuestros sueños.

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