¿Qué es la computación neuromórfica?

Hay varios tipos y estilos de inteligencia artificial, pero hay una diferencia clave: la programación que busca soluciones interesantes para los problemas pertinentes y la rama de la ciencia que busca modelar y simular las funciones del cerebro humano.

La computación neuromórfica, que incluye la producción y el uso de redes neuronales, trata de probar la eficacia de cualquier concepto acerca de cómo el cerebro desempeña sus funciones, no solo para tomar decisiones sino para memorizar información e incluso deducir hechos.

Tanto literal como prácticamente, “neuromórfico” significa “tomar la forma del cerebro”. La palabra clave aquí es “forma”, principalmente porque gran parte de la investigación de la IA tiene que ver con simular, o al menos imitar, la función del cerebro. La creación de un dispositivo de este tipo puede informarnos sobre cómo funciona la mente, o al menos revelar ciertas formas en que no lo hace adecuadamente.

Evidencia científica

Ingenieros químicos de UCLA están demostrando que lo que argumentan es evidencia científica de que los nanocables cultivados sintéticamente exhiben comportamientos similares a los de la memoria de un cerebro vivo. Pero claro, todo depende de lo que cada uno piense acerca de qué es realmente la memoria.

La computación neuromórfica fue inspirada por la teoría de los mecanismos y organismos de la memoria, también como el recuerdo en el cerebro. Cuando indagaron más sobre la teoría, vieron que las redes neuronales (neural network) son una simulación digital de como pueden retener información – entrenadas para reconocer patrones.

Los cables de escala nanométrica pueden exhibir las características eléctricas de la memoria en un cerebro

A medida que las investigaciones sobre las redes neuronales se vuelven más amplios, los datos necesarios para entrenarlo aumentan exponencialmente. También se argumenta como estas redes neuronales pueden detectar si alguien se va a deprimir o poner nervioso. Un tipo de psíquico para entenderlo mejor, pero utilizan patrones para saber esta información y tecnologías actuales de almacenamiento y memoria. Ahora, con este inmenso descubrimiento, los investigadores revelan que las estructuras químicas compuestas por ensamblajes completamente aleatorios de cables de escala nanométrica pueden exhibir las características eléctricas de la memoria en un cerebro.

Fotografía real de un neuropilo formado por un circuito de memoria dendrítica tomada con un microscopio electrónico

“Quiero crear un cerebro sintético”

En 2012, Dr. James K. Gimzewski escribió: “Quiero crear una máquina que piense, una máquina que posea inteligencia física […] Tal sistema no existe y promete causar una revolución que podríamos llamar la revolución post-humana”. Casi una década después nos enseña su proceso.

El mecanismo previsto por el Dr. Gimzewski y su equipo, en el Instituto de Nanosistemas de California de UCLA no son, por extraño que parezca, un procesador digital y, en el contexto de la electrónica moderna, un semiconductor. No se trata, al menos por ahora, de programación.

La pregunta central en la investigación de su equipo es esta: si el proceso que constituye la memoria natural es, al menos a nivel atómico, esencialmente mecánico, entonces en lugar de construir una simulación digital de ese mecanismo, ¿por qué no explorar la construcción de una máquina real al mismo nivel atómico que realiza de la misma forma las mismas funciones? Dicho de otra manera, si el cerebro es una máquina atómica, ¿por qué no puede una máquina atómica ser un cerebro?

Rejilla de varillas de cobre bien empaquetadas

Gimzewski y su equipo encontraron que la plataforma tiene una rejilla de varillas de cobre que, cuando son tratadas con nitrato de plata, cultivan nanocables que crecen fuera del poste en direcciones aleatorias, reflejando el mismo comportamiento de las neuronas interconectadas y ramificadas que se encuentran en el cerebro.

En la escala atómica, las conexiones entre los nanocables de plata se asemejan a las sinapsis, que son las uniones en las que dos neuronas se encuentran y transmiten señales entre sí. La forma en que los nanocables se organizaron a sí mismos refleja el tipo de estructuras que aparecerían durante la resonancia magnética de un cerebro a medida que almacena los recuerdos.

Cuando la red de cables es dada por una señal eléctrica, los nanocables parecían estar organizando la información como lo hace un cerebro – todo por su cuenta.

“Cuando todos están combinados, comienzan a hablar entre ellos”, dijo Gimzewski. “En cierto modo, todo el circuito cobra vida, en cierto sentido, en el sentido de que cada parte está interactuando con todas las demás. Y hay vías en las que podemos establecer conexiones neuromórficas más fuertes”.

Semejanza humana

Gimzewski continúa correlacionando el comportamiento de su red con una psicología real, una teoría real de la cognición humana. El llamado Modelo Multistore es un marco teórico para la memoria humana, propuesto por primera vez en 1968 por el Canciller Emérito de UCSD Dr. Richard C. Atkinson y el profesor de ciencias cognitivas de la Universidad de Indiana, Dr. Richard M. Shiffrin. Divide la memoria en tres componentes estructurales: retención sensorial a corto plazo, “memoria de trabajo” a corto plazo y memoria permanente a largo plazo. La información recopilada de los sentidos viaja a través de las fases a corto plazo hacia el estado permanente, o se deja decaer y se olvida.

Es peligroso correlacionar directamente cosas como: “¡Esto es un cerebro!”, Reconoció el profesor en un momento dado. “Está exhibiendo características eléctricas que son muy similares a una IRM funcional de cerebros, similares a las características eléctricas de los cultivos neuronales, y también Patrones de EEG. Lo llamamos ‘criticidad auto organizada‘, que es un área completa de la ciencia que es aceptada, más o menos. Algunas personas pueden estar en desacuerdo, pero en general se acepta ahora que el cerebro presenta una característica eléctrica similar a la que tenemos en nuestro circuito”

La verdadera pregunta

Si nuestro cerebro se parece al que tiene el Dr. Gimzewski en su laboratorio en UCLA – un montón de cables juntos que, a través de algún proceso imperceptible inventa los procesos con los que conducimos coches, hablamos, escribimos artículos largos y creamos nuevos dispositivos neuromorfos, entonces tenemos mucho que pensar sobre lo que de verdad es la memoria humana. Por que, en cierto modo, todos somos nuestros propios recuerdos y nuestra propia memoria. Entonces, ¿si tuviéramos otras memorias y recuerdos, seriamos personas diferentes?