Los Cerebros Artificiales

«Ahora hay máquinas que piensan, aprenden y crean, además su capacidad para hacer esto aumenta rápidamente, hasta que, en el futuro visible, la gama de problemas que podrán manejar será co-extensiva, con el rango al que se ha aplicado la mente humana.»

Allen Newe

La historia de las revoluciones industriales muestra varios protagonistas; la máquina de vapor, la electricidad y la automatización. Dependiendo del autor, se afirma que cabalgamos sobre una cuarta o quinta revolución, definida como industria o tecnologías 4.0 (Klaus Schwab 2016), y cuyo protagonista, es de lejos la inteligencia artificial (IA).

La IA, es una realidad, y casi a diario, su relevancia es el centro de toda discusión popular, técnica o científica. Por tanto, resulta obsoleto referirse a ella, como una mera clasificación o como el componente importante de un proceso. Al contrario, debe entenderse como elemento transformador de la humanidad, y como máxima expresión que, por equiparable o superior a la inteligencia humana, es revolución pura en sí misma.

Además de pensamiento y conocimiento, la inteligencia humana, implica estructura; entendida como fisiología cerebral. Pensar en una estructura para la inteligencia artificial, nos lleva a la concepción de cerebros artificiales, que se intentaran describir en sus aspectos básicos y funcionales, para comprender cómo producen, imitan y replican el pensamiento humano.

Para empezar, el conocimiento humano se apoya en modelos de inteligencia mental, en donde la abstracción o concepción es lo que perciben los individuos sobre un determinado tema o problema, se forja por, intuiciones, percepciones, experiencias, supuestos, inducciones informales, deducciones y los valores del individuo. Son modelos rápidos de resolver y recientemente, se implantan en los seres humanos a través de las redes sociales. Otra parte del conocimiento humano proviene de modelos de inteligencia matemática, que son de naturaleza científica, y describen o explican partes de la realidad. Estos modelos se apoyan en herramientas analíticas que proporcionan mayor velocidad de operación y procesamiento en las investigaciones.

El paso de la inteligencia mental a la inteligencia matemática, requiere Inteligencia Analítica, que permite descubrir las leyes o constantes universales, así como, interpretar las relaciones matemáticas de un fenómeno, con el fin de entenderlo. Esta inteligencia puede considerarse como el nivel más alto de la inteligencia humana, la que genera nuevo conocimiento, y es el motor del «desarrollo científico» de los humanos.

Al mejorar la capacidad analítica, junto con la tecnología informática y el uso avanzado y profundo de algoritmos se ha posibilitado la manera de resolver problemas cada vez más grandes y complejos. No solo permite la réplica de la capacidad de análisis humana, sino que marca el paso hacia modelos de pensamiento autónomo, basados en tecnología, cada vez más inteligentes.

La Inteligencia Artificial Tradicional (IA), se ha concentrado en desarrollar modelos matemáticos que intentan imitar el funcionamiento de la Inteligencia «mental», basados en la estructura de funcionamiento del cerebro (neurociencia). Se trata de representar, igual que los humanos, sin utilizar modelos matemáticos formales modelos mentales asociados a los procesos de intuición, percepción y deducción.

La Inteligencia Artificial Aumentada (IAA), es un modelo superior de la IA, su base teórica son los modelos matemáticos y los algoritmos. Esta opera en tiempo real y basa sus decisiones en el intercambio de información entre robots. El nuevo reto de la IA es pasar de los modelos que representan la Inteligencia «Mental», que soportan adecuadamente la analítica predictiva, a modelos basados en la Inteligencia «Matemática» que soportan la analítica prescriptiva y la analítica cognitiva (directamente relacionada con la toma de decisiones). La capacidad de procesar modelos matemáticos y analíticos computacionales está reservada para robots cognitivos, basados en computadoras con procesadores que emulan la conectividad de la corteza, es decir, tienen la capacidad de procesar algoritmos que representan modelos matemáticos formales aprovechando la velocidad infinita de cálculo. (Hypothalamus 2022)

La organización del cerebro artificial se concibe como integrada por tres componentes artificiales básicos: 1) Neocórtex: que produce conocimiento, 2) Hipotálamo que gestiona el conocimiento y 3) Hipocampo que almacena el conocimiento adquirido. (Hypothalamus 2022).

A diferencia del neocórtex humano, la estructura del neocórtex artificial, está predefinida por las matemáticas, es decir, las regiones y la conectividad entre regiones está directamente asociada al sistema de combinaciones de columnas y capas, utilizando el modelado de abajo hacia arriba (bottom-up). Para ello, asumimos que matemáticamente los sistemas están asociados a matrices (columnas y filas), que corresponden a las relaciones entre las variables y las ecuaciones que definen el sistema.

Hipotálamos Artificiales

La idea fundamental es que, de manera similar a cómo la inteligencia mental humana reconoce objetos y actúa en consecuencia, la inteligencia aumentada parte de objetos conocidos (sistemas modelados matemáticamente) y debe determinar su estado (el valor de las «variables de estado») y las decisiones («control óptimo») necesarias. Esto debe hacer que, en un proceso permanente (en tiempo real) se reaccione ante acontecimientos «a menudo inesperados», como el que afrontan los seres humanos.

Hipocampo Artificial

El hipocampo humano es un área que está asociada con la llamada memoria episódica y memoria espacial y hace parte importante del sistema límbico que se encarga de regular las emociones y tiene un papel importante en el aprendizaje y la memoria. Pensar en una inteligencia artificial, sin hipocampo artificial, es dejar de lado una estructura fundamental del desarrollo del conocimiento humano, parte del cual se basa en el aprendizaje a partir de las experiencias vividas. Las experiencias pueden cambiar el conocimiento y el conocimiento afecta las experiencias que podemos vivir.

En inteligencia artificial el hipocampo artificial es un Sistema de Optimización Experto (Expert Optimization Systems: EOS), en donde se pueden almacenar dos tipos de conocimiento en la base de datos:  1) Componentes matemáticos (metodologías, algoritmos, ecuaciones, problemas, modelos, …) previamente utilizados y funcionando correctamente y 2) Resultados de ejecuciones anteriores para agilizar/facilitar la resolución de nuevos problemas. Este sistema emula el proceso de toma de decisiones de un «experto» humano, proporcionando poder mediante el uso de una arquitectura basada en experiencias vividas en eventos del mundo real, lo que ayuda a los humanos a tomar mejores decisiones. En definitiva, un EOS le dirá al usuario qué se puede y qué no se debe hacer.

La clave de lo que puede aportar la Inteligencia Artificial (IA) dentro de la Industria 4.0. está en crear “las máquinas reactivas con memoria”, puesto que aprenden y toman decisiones con base en su experiencia, aportando un nivel de eficiencia-productividad jamás alcanzado dentro de la cadena de valor de la Industria.  

La capacidad cognitiva del cerebro humano muestra claras limitaciones en medicina ya que cuanto mayor es la cantidad e integración de variables y sistemas comprometidos, mayor puede ser el deterioro de la capacidad de decidir. Es simple, el error médico aumenta, por ignorancia de los procesos fisiológicos básicos y porque no se sabe qué hacer con información disponible que no se tiene capacidad de procesar. La IAA, debería ser el factor corrector y transformador de esta realidad, aportando diseños y protocolos informáticos detallados, construidos; como sistemas conscientes, o, como los protocolos informáticos detallados sensibles al contexto que pueden generar instrucciones médicas personalizadas que se adaptan bien a las necesidades individuales de los pacientes a lo largo del tiempo y pueden resolver parcialmente este problema. (Morris AH 2018).

Referencias

Velásquez-Bermúdez, Jesús. “Artificial Brains (Augmented Artificial Intelligence): Artificial Hypothalamus Ai Inc. http://hypothalamus.ai/ Miami, FL, USA May 2022, http://www.doanalytics.net/HAI/HAI-BP-Alianzas.pdf 

Hawkins, J., Ahmad, S. and Cui, Y. “Why Does the Neocortex Have Layers and Columns, A Theory of Learning the 3DStructure of the World”, doi: https://doi.org/10.1101/162263

Morris AH. Human Cognitive Limitations. Broad, Consistent, Clinical Application of Physiological Principles Will Require Decision Support. Ann Am Thorac Soc. 2018;15(Suppl 1):S53-S56. doi:10.1513/AnnalsATS.201706-449KV