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martes, 18 de agosto de 2009

La memoria humana se parece a Google

Los buscadores de páginas web rastrean información de igual forma que lo hacen las neuronas en el cerebro. A esa conclusión llegó el biofísico uruguayo Eduardo Mizraji, quien ganó el premio a mejor artículo de 2008 de la revista británica especializada International Journal of General Systems.

Logo de Google

La investigación estudió cómo los buscadores de la web funcionan de la misma manera en que lo hace el cerebro.

Mizraji y su equipo, en la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, en Uruguay, estudiaron dos temas: uno neurocientífico y otro tecnológico y, por casualidad, vieron que existía un paralelismo.

Primero comenzaron estudiando cómo las redes de neuronas son capaces de engendrar las operaciones cognitivas del cerebro: pensar, idear, imaginar, razonar, enfocándose en las habilidades lingüísticas.

“Nos ha interesado estudiar cómo la memoria es capaz de empaquetar información por áreas temáticas; cómo es capaz de informarnos de qué tema está hablando una persona cuando escuchamos una conversación”, explicó el científico a BBC Mundo.

“Eso lo podemos hacer porque en nuestro cerebro tenemos algún sistema de información que logra identificar las palabras por áreas temáticas: están hablando del clima, de un tema de ciencias, de un tema político. La capacidad de clasificar temáticamente nuestro cerebro reside en nuestras memorias y ése es el tema central de nuestra investigación”.

¿Cómo buscan los buscadores?

Mizraji explicó que como usuario de la red de redes, le llamó la atención investigar hacia dónde evolucionarán los buscadores web.

Eduardo Mizraji, biofísico

Mizraji estudió cómo las redes de neuronas son capaces de engendrar las operaciones cognitivas del cerebro.

“Un buscador captura documentos en función de lo que a usted le interesa saber, de las palabras que usted pone. El desafío para los ingenieros es cómo emparentar palabras que son sinónimos. Por ejemplo, si usted pone “ser humano” y “persona” puede ser que los documentos vinculados a uno y otro sean documentos emparentables, a pesar de que las letras que componen ambas palabras sean distintas”, indicó.

En su investigación, el científico comprendió que los ingenieros hallaron la forma de resolver ese problema de la misma manera en que lo hace el cerebro.

La importancia de esta investigación es que colabora en la comprensión de cómo funcionan los colectivos de neuronas, cómo éstas se comunican entre sí, un terreno que, según explicó Mizraji, está en gran parte inexplorado porque “existen grandes dificultades técnicas”.

El equipo que lidera Mizraji estudió qué es una memoria neuronal o asociativa, un tipo de memoria sustentada por esos colectivos de neuronas, usando modelos matemáticos.

¿Y ahora?

¿Cuál es la aplicación de este hallazgo? ¿Podrá servir para mejorar los motores de búsqueda en la red?

Un buscador captura documentos en función de lo que a usted le interesa saber, de las palabras que usted pone

Eduardo Mizraji, biofísico

Mizraji dijo que su investigación culmina con la especulación de que pueda existir una interacción entre las ciencias básicas y el diseño de buscadores crecientemente eficientes.

“En los ambientes industriales, en las empresas, estos temas seguramente ya están siendo estudiados porque el problema de la web es que ha tenido un crecimiento tan desmesurado que los buscadores necesitan encontrar la forma de ser cada vez más eficientes”, señaló.

El experto agregó que “lo que los ingenieros están diseñando puede ayudar a mejorar las intuiciones que tenemos los biólogos sobre cómo funcionan los procedimientos de búsqueda de información en las memorias”.

Y, a la vez, Mizraji aspira a que los tecnólogos, conociendo sus investigaciones, adquieran inspiración para innovar en los campos tecnológicos.

El científico asegura que su investigación demuestra que la relación ideal entre Ciencia y Tecnología es de simbiosis, donde la vida de cada uno ayuda al otro.

“Los tecnólogos nos suministran instrumentos e ideas que los científicos básicos aprovechamos enormemente, y viceversa”, aseguró.

domingo, 9 de agosto de 2009

Cerebro artificial, "dentro de 10 años"

Un cerebro humano artificial puede ser construido dentro de los próximos diez años, afirmó el científico Henry Markram.

Conferencia TED Global

Markram ya reconstruyó partes del cerebro de una rata (Foto: TED / J.D. Davidson)

“No es imposible construir un cerebro humano, y podemos lograr esto en diez años”, dijo Markram, director del Blue Brain Project (BBP), en la conferencia sobre tecnología TED Global en Oxford, Inglaterra.

BBP es un proyecto científico internacional, financiado por el gobierno suizo y donaciones particulares, cuyo objetivo es construir una copia artificial del cerebro de los mamíferos.

Markram ya ha imitado partes del cerebro de ratas.

Según explica el periodista de tecnología de la BBC en Oxford, Jonathan Fildes, Markram destacó la importancia que este cerebro humano sintético tiene en la investigación para tratamientos de enfermedades mentales.

Su equipo de científicos está concentrado en la columna neocortical, conocida como neocórtex (la capa del cerebro responsable de funciones superiores como el pensamiento consciente).

Durante los últimos 15 años, el profesor Markram y sus compañeros han logrado descifrar la estructura de la columna neocortical.

"Diez mil laptops"

El proyecto trabaja con un modelo de software que reproduce decenas de miles de neuronas, todas diferentes entre sí, y que les ayudó a construir, artificialmente, esta columna.

"Precisaríamos una laptop por cada neurona", dice el científico. "Por lo tanto, precisaríamos diez mil laptops".

Neuronas

Por cada neurona se precisaría una laptop.

En cambio, el equipo usa una supercomputadora IBM con diez mil procesadores.

Las simulaciones comenzaron a dar pistas a los investigadores sobre el funcionamiento del cerebro. Por ejemplo, pueden mostrar al cerebro una imagen, como una flor, y seguir la actividad eléctrica de la máquina, o sea, ver cómo se hace la representación de la imagen.

"Se estimula al sistema y éste crea su propia representación", explica Markram.

El objetivo es extraer esta representación y repetirla, de manera que los investigadores puedan ver directamente cómo funciona el cerebro.

Según Markram, además de ayudar a comprender los mecanismos del cerebro, el proyecto puede dar nuevas pistas para entender los problemas mentales y para desarrollar los tratamientos correspondientes.

"Cerca de dos mil millones de personas en el mundo sufren desórdenes mentales", dijo Markram a los asistentes a la conferencia.

martes, 7 de julio de 2009

Creado el primer procesador cuántico

Abre la puerta a la esperada aplicación de la, , a la informática

Un equipo de científicos de la Universidad de Yale ha dado un gran salto tecnológico al crear el primer procesador cuántico. Es la primera implementación funcional de un dispositivo de este tipo. Sólo es capaz de hacer algunos cálculos sencillos, pero es un paso imprescindible para lograr la aplicación de la física cuántica a la informática. Por Rubén Caro.

Foto: Universidad de Yale

Hace mucho tiempo, desde principios de los ochenta, que se estudia teóricamente la aplicación de la física cuántica a la informática. Las propiedades de la materia a nivel atómico y subatómico permiten la creación de procesadores que funcionan de una manera distinta a los actuales. Utilizan los diferentes estados cuánticos de una partícula para efectuar operaciones lógicas.

Los procesadores actuales utilizan como unidad lógica el bit (binary digit). Los diferentes estados cuánticos se representan utilizando una unidad mínima de información ligeramente diferente, llamada qubit (quantum binary digit). Los bits actuales sólo pueden tener dos estados posibles, 0 o 1. El número de posibles combinaciones de 8 bits es de 256(2 elevado a 8) combinaciones distintas. Pero una sola de ellas cada vez. Por contra, los qubits entre otras cosas permiten la simultaneidad de varios estados diferentes. Con 16 qubits se pueden obtener 256 combinaciones distintas a la vez.

Paralelismo cuántico

Para tener un ejemplo más gráfico. Tenemos un coche que consta de 256 piezas distintas. Pongamos a 8 robots (los bits) que son capaces de poner todas las piezas, pero sólo una a una. Si en poner 1 pieza tardan 1 segundo, entonces son capaces de montar el coche en 256 segundos, unos 4 minutos. Ahora pongamos a otros 8 robots (los qubits) que también son capaces de poner las 256 piezas distintas, y tardan 1 segundo en poner cada pieza, igual que los robots anteriores. La diferencia es que estos son capaces de ponerlas en paralelo, todas a la vez. Si las ponen todas a la vez, tardarán un segundo en ponerlas todas. Los 8 qubits emplearían un sólo segundo frente a 4 minutos que emplearían los 8 bits para hacer la misma tarea. 256 veces más rápido.

Además la capacidad de procesamiento crece exponencialmente. Siguiendo con el ejemplo: si hablásemos de 65536 piezas diferentes, 16 qubits tardarían 1 segundo y 16 bits tardarían 18 horas. 65536 veces más rápido.

Sólo es un ejemplo, pero en esencia esa es la diferencia teórica de rendimiento entre un procesador actual y un procesador cuántico. Es la capacidad de hacer los cálculos en paralelo, y no el número de combinaciones distintas que pueden representar, lo que le confiere tal potencia al procesamiento cuántico. Es el llamado paralelismo cuántico.

En Yale han conseguido superar las dificultades

La idea básica es esa, pero la realidad es un poco más compleja porque hay que lidiar con otros problemas, como la decoherencia cuántica y la corrección de errores. Se trata en general del problema de la ausencia de aislamiento de las partículas a nivel cuántico. Un qubit no puede estar aislado, así que debe hacer su función antes de verse alterado por factores externos. Y eso no es tarea fácil.

Un grupo de científicos de la Universidad de Yale ha conseguido resolver en la práctica todos esos problemas, y ha creado un procesador cuántico de dos qubits. Los resultados de su investigación se han publicado en la revista Nature.

Es la primera vez que se consigue procesar información cuánticamente con un dispositivo superconductor de estado sólido, similar al usado en procesadores y teléfonos móviles actuales. Ya se había experimentado por separado en laboratorio con cada uno de los procesos básicos, pero es la primera vez que se consigue hacer funcionar todo el conjunto en un mismo dispositivo.

En este caso, tan sólo se trata de un procesador de dos qubits. En total son sólo 4 combinaciones diferentes, pero en paralelo. Robert Schoelkopf, uno de los responsables de este logro, lo compara con "tener 4 números de teléfono distintos y no saber cuál es el correcto" y sigue "pero en lugar de tener que probar uno a uno, puedes probar los cuatro números a la vez en una sola llamada, y además sólo comunica con el número correcto".

El potencial de procesamiento de estos procesadores es enorme. Los sistemas de criptografía más complejos actualmente se verían comprometidos, y con ellos toda la información que permanece secreta, para bien o para mal. El mismo Robert Schoelkopf insiste en que "aún estamos lejos de conseguir un verdadero computador cuántico". Aún así, los interesados llevan tiempo preparándose, y están financiando el desarrollo de la criptografía cuántica, que también está haciendo avances importantes.