El cerebro artificial: una meta cada vez más lejana

 Sabemos hace tiempo que el cerebro se compone de 86.000 millones de neuronas. Hace años también que se trata de crear redes de neuronas artificiales (de cilicio o biológicas) a modo de procesador, esperando avanzar de a poco hacia la obtención de un cerebro artificial comparable al cerebro humano.

La sola cifra de 86.000 millones de neuronas pone ya grandes dificultades para llegar a la meta. Pero lo estudios del cerebro han seguido avanzado y descubierto dificultades aún mayores, partiendo por el número (mil billones, 10E15) y la complejidad de las conexiones entre neuronas. 

Pero, además, las neuronas no son todas iguales ni cumplen las mismas funciones. En esta materia, "se ha producido una avalancha de hallazgos, la mayoría de los cuales aún no se comprenden completamente", dice la neurobióloga Barbara Treutlein, del ETH Zürich en Suiza (Marshall). 

Y hay que agregar ahora el porte de la genética que, en relación al cerebro y a las neuronas, ha descubierto en 2019 que una parte del ADN, exclusiva del ser humano, determina la conformación de la red neuronal: "la "expresión genética" puede dar a las células formas y comportamientos fundamentalmente diferentes" (ibidem). Un gen llamado SRGAP2C, exclusivo del género Homo, altera las conexiones en la corteza, multiplicándolas.

"La complejidad aquí es vertiginosa. Un estudio de 2021 sobre expresión genética encontró que algunos genes que son importantes en el cerebro pueden producir 100 proteínas cada uno, dependiendo de cómo se expresen. Un gen expresado en humanos en desarrollo, pero no en chimpancés, controla toda una red de otros genes que se cree están involucrados en el desarrollo del cerebro humano." (ibidem)

Es posible que una parte de esta complejidad haya sido desvelada por el Human Brain Project, que se dio por finalizado este año y en el que participaron 500 investigadores durante diez años, aunque aún queda por descubrir como aprovechar estos conocimientos.

Un ejemplo es el descubrimiento realizado en 2017, por el equipo del neurocientífico Nenad Sestan, de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut: han descubierto que algunas neuronas son la expresión de genes implicados en la producción de dopamina, la hormona de la recompensa, y están presentes en la corteza cerebral. Por ello, Sestan sugiere - aunque aún es una mera hipótesis - que podríamos sentir placer por el mero hecho de pensar. (ibidem)

Kurt Schilling y su equipo de investigadores de la Universidad de Vanderbilt (Estados Unidos) también han descubierto que la materia blanca del cerebro - formada por los axones que conectan las células nerviosas y las células gliales que los rodean y protegen- emite señales y aún se desconoce exactamente su función (Piacente). Pero se producen cuando el cerebro se encuentra en una etapa de mayor actividad y parecen asociadas a la conectividad y a la circulación de la sangre.

Otro descubrimiento, de una investigación dirigida por el Instituto Turner para el Cerebro y la Salud Mental de la Universidad de Monash en Australia, se obtuvo al examinar más de 10.000 mapas diferentes de la actividad del cerebro humano ha mostrado que el mapa topográfico del cerebro de una persona es diferente del de otra persona y ejerce una influencia sobre cómo pensamos, sentimos y nos comportamos. "Las ondas cerebrales no son el producto directo de las conexiones neuronales, como señalan los autores de esta investigación, sino de la orografía cerebral que, a modo de correntía, regula el paso de los pensamientos a través de las montañas, vaguadas y laderas cerebrales."  (Martínez de la Fe) Por lo tanto, no se trata solamente de la red (las conexiones) sino de la difusión a través del mapa de la red.

Mientras más sabemos del cerebro, más podemos dudar de que podamos reproducirlo (excepto por la procreación, evidentemente).

Referencias

Ebrains (2023): Human Brain Project, Highlights and Achievements. 

Marshall, M. (2023): Los nuevos descubrimientos que cambian lo que sabemos sobre la importancia del tamaño del cerebro en la inteligencia humana, BBC Mundo, 12/12/2023. 

Martínez de la Fe, E. (2023): El pensamiento no depende de las conexiones neuronales, sino de la orografía cerebral, Levante, 14/07/2023. 

Piacente, P.J. (2023): La materia blanca del cerebro emite señales que desconocemos, Levante, 27/10/2023.

Schilling, K. & alt. (2023): Whole-brain, gray, and white matter time-locked functional signal changes with simple tasks and model-free analysis, PNAS (2023). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2219666120

La realidad depende del observador

Es lo que demuestran los últimos estudios de la física cuántica. Y esto tiene muchas consecuencias en materia de conocimiento, de comprensión de la naturaleza en general y del ser humano en particular... así como del trabajo periodístico.

Ya sabemos desde hace decenas de años que la base última de la realidad no son los átomos sino las interacciones subatómicas de nivel cuántico. Y es esencial descubrir no solamente que formamos parte de esta realidad y que, al observarla, nos observamos a nosotros mismos, sino que también observar es intervenir en estas interrelaciones.

"Una de las grandes conclusiones de la física cuántica es que Erwin Schrödinger, que supuestamente decide la suerte de su famoso gato cuando quiere ver si está vivo o muerto, no es el único “observador” del mundo, ya que todo lo que forma parte de la realidad es a la vez observador y observado. El gato también sabe de Schrödinger." (Martínez de la Fe)

En una reciente publicación en Physical Review Research,  Tomonori Matsushita y Holger F. Hofmann, de la Universidad de Hiroshima, muestran que todos los objetos que conforman la realidad se observan recíprocamente y la dinámica de la observación de la realidad marca su misma dinámica: "los valores observables de un sistema físico (es decir, lo que podemos observar del mundo) dependen de la dinámica de la interacción de medición por la que se observan" (Matsushita y Hofmann, en Martínez de la Fe). 

No se ha de pensar que estos conceptos de limitan al campo de la física cuántica. No atañan en la vida diaria, en el trabajo profesional: "Nuestros resultados muestran que la realidad física de un objeto no puede separarse del contexto de todas sus interacciones con el medio ambiente, pasadas, presentes y futuras” (ibidem). Y esto tiene una consecuencia de primera importancia de materia de desarrollo y difusión del conocimiento: "lo que es real para un observador puede no serlo para otro" (ibidem). 

Esta idea no es una novedad en el campo de la ciencia: es el fundamento de su desarrollo: todo descubrimiento, toda teoría está constantemente sujeto a revisión, a puesta a prueba. Pero ha de ser una potente llamada de atención para el trabajo de los "difusores" y especialmente de los periodistas (y de sus lectores). El periodista no informa sobre el hecho que observó sino sobre lo que este produjo en él. Y el receptor solo puede captar lo que el mensaje produce en él. También es un recuerdo - y un respaldo - de una realidad psicológica, observada también por la semiótica: cuando observamos un hecho (o una publicación) lo "mezclamos" indefectible e irremediablemente con lo que somos (cfr. Colle, 2023 y 2005).

Observar algo es entrar en una nueva relación con lo que observamos. Lo observado pasa a formar parte de nosotros. Y nosotros de lo observado, dice la cuántica. Esto da sin dudas una nueva explicación al significado en el campo de la semiótica. ¡De seguro nunca pensamos que, además, cómo receptores, cambiamos también, imperceptiblemente, al emisor, pero es lo que nos enseña la cuántica!

Una similitud, a nivel macroscópico, nos puede ayudar a entender esta realidad: un acontecimiento cobra "existencia pública" en la medida en que es observado; con un testigo (observador), quedará algo difuso pero con más testigos su "existencia" quedará cada vez más y mejor establecida. Así, son los testigos que lo definen. En otros casos, por cierto, este fenómeno de "retro-definición" es evidentemente mucho menos patente, pero no menos real según la física cuántica.

Referencias

Martínez de la Fe, E. (2023): Hiroshima aporta una nueva clave para entender la física cuántica que provocó su destrucción, Levante, 6/11/2023. 

Matsushita, T. and Hofmann, H.F. (2023): Dependence of measurement outcomes on the dynamics of quantum coherent interactions between the system and the meter, Phys. Rev. Research 5, 033064; 31 July 2023. 

Colle, R. (2023): Semiótica, mente y cognición, Revista Chilena de Semiótica, n°18. 

y (2005): El proceso semiótico en un enfoque cognitivo, Revista LATINA de Comunicación Social, nº60. 

Teoría de la infodinámica: ¿es el universo una simulación?

 Un físico afirma que el universo es una simulación informática y somos personajes en ella. Es Melvin Vopson, de la Universidad de Portsmouth, y lo que propone pertenece al campo de la física de la información, "una disciplina que postula que la realidad física está principalmente constituida por unidades fundamentales de información" (Jerez). Como bien señala Sara Jerez, esta teoría es "un ejercicio mental". Pero está relacionada con la segunda ley de la termodinámica, que se refiere a la entropía. 

La entropía establece que todo lo que ocurre significa un gasto de energía, parte de la cual es irrecuperable, y un aumento del desorden. Sin embargo sabemos, desde los trabajos de Shannon y Weaver (1948), que la información opera en sentido inverso: es "negentropía", es decir entropía negativa, cuyo total se mantiene o disminuye con el tiempo. Es la llamada segunda ley de la dinámica de la información, demostrada en 2022 (Vopson).

A juicio de Vopson esta ley respalda la hipótesis del universo simulado, asociada a la aplicabilidad de esta ley "a la información digital, la información genética, la física atómica, las simetrías matemáticas y la cosmología" (Jerez). Registra pruebas de que existe "una inclinación" de la naturaleza hacia un sistema que tiende a eliminar el exceso de información y optimiza el consumo de energía.

Vopson considera además que la información es un quinto estado de la materia y "podría constituir la materia oscura del universo" e incluso "podría ser el bloque de construcción fundamental del universo" (ibidem).

Si bien esta hipótesis es aceptada por varios físicos, aunque debe someterse a otras investigaciones, me parece muy dudoso que se pueda, como lo hace, deducir que vivimos en una simulación por el hecho de que, también, "se asemeja al proceso de un ordenador que elimina o comprime código residual para ahorrar espacio de almacenamiento y optimizar el consumo de energía". ¡Comparación no es razón! Ésta es una típica falacia de razonamiento. Pero la idea del universo como simulación es una teoría filosófica que ha ganado varios adeptos. Podríamos preguntar entonces, en este caso, ¿cuál es la realidad que simula? ¿Y quién es el simulador?

Recordemos que existen otras teorías, especialmente las propuestas por físicos como Roger Penrose y Fritjof Capra, que se han interesado por el procesamiento mental de la información, sugiriendo la existencia de leyes físicas aún desconocidas que sustentan todo el universo (cf. Colle, 2016, pp.43ss.). Esta referencia a la mente (o la conciencia) es sin duda la que mejor pone en evidencia la importancia de la información en la constitución del universo. El "bloque de construcción fundamental del universo" bien puede ser la información (y esto podría resolver el problema de la relación entre cuerpo y espíritu) sin que por ello se trate de una simulación. 

Referencias

Colle, R. (1976/77): Información, evolución y entropía, Estudios Sociales 11, Santiago, 1977, pp. 111-130, y "Logos" 11, México, 1976, pp.69-88.

Colle, R. (2016): La ciencia y el espíritu: Científicos en busca del alma, Santiago. Academia.edu. 

Jerez, S. (2023): Nueva ley de la física probaría que vivimos en una simulación: científicos dicen que "apoya la idea", Radio Biobio 10/10/2023. 

Shannon, C. E.  (1948): A mathematical theory of communication, Bell Syst. Tech. J. 27, 379–423. 

Vopson, M. (2023): The second law of infodynamics and its implications for the simulated universe hypothesis, AIP Publishing, Oktober 2023, V.13, Issue 10.