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Inteligencia artificial

Humanos y robots inteligentes

Mecanismos cerebrales subyacentes.

Birth of intelligence
From RNA to artificial intelligence
Por Daeyeol Lee
Oxford University Press, 2020

A principios del siglo XX, la investigación dejó de lado el problema del origen de la vida porque pensaba que no podría solucionar nunca un enigma tan complicado. Transcurrida media centuria, volvió a la carga con teorías novedosas y experimentos ingeniosos sobre la composición de la atmósfera originaria, que se fueron refinando en los decenios siguientes, hasta llegar a la hipótesis del ARN como molécula, con función enzimática, desencadenante de los procesos genuinamente vitales, que permitirían su replicación. ¿Ha ocurrido algo parecido con la inteligencia humana?

A la naturaleza de la inteligencia y su origen le han dedicado pensadores de todos los tiempos una atención singular, para pasar a ser dominio casi exclusivo de la ciencia desde hace siglo y medio, es decir, desde que la investigación empírica comenzó a preocuparse por nuestra identidad. Nos distinguimos no solo de los objetos inanimados —piedras, gotas de lluvia—, sino también de cualquier otra forma de vida, de los procariotas a los mamíferos, pasando por los invertebrados multicelulares. Del resto de los primates. En el frontispicio icónico del libro de Thomas Henry Huxley, Evidence as to man´s place in nature, de 1863, aparece una secuencia de esqueletos de primate, que simulan una marcha a través de la página, camino del futuro: gibón, orangután, chimpancé, gorila, hombre. Refleja nuestra adscripción al mundo animal, cuya escala encabeza Homo sapiens, el hombre inteligente.

De la biología celular a la primatología son múltiples las disciplinas académicas que se aprestan a desentrañar semejanzas y diferencias. La diferencia genética entre humanos y chimpancés es inferior al 2 por ciento. De manera similar, la anatomía y neurofisiología de los sistemas visuales son tan parecidas en todos los primates, que es muy posible que experimenten, de igual manera, el mismo entorno visual. No es fácil encontrar propiedades únicas y exclusivas de los humanos. Todos los organismos, plantas incluidas, constan de células; todos transmiten a su prole sus características físicas a través de la replicación. Los músculos de todos los animales se contraen o relajan de acuerdo con la orden dictada por las neuronas. La estructura y función de las neuronas en todos los vertebrados son muy parecidas. Quizá lo que nos separe de los demás seres sea justamente eso, la inquietud por conocer la singularidad de nuestra especie, del mundo y de cuanto nos rodea: la inteligencia. Entre otras definiciones, inteligencia es la capacidad de alcanzar un fin en entornos distintos. Lo que requiere estrategias de toma de decisiones.

Daeyeol Lee dirige un laboratorio en la Universidad Johns Hopkins dedicado al estudio de los mecanismos cerebrales de la toma de decisiones y aprendizaje, cuestión sobre la que ha publicado numerosos trabajos. El cerebro se muestra flexible a la hora de optar por una estrategia de conducta u otra. Escogemos la respuesta más idónea que damos a los estímulos del medio conforme vamos ajustado las estimaciones de los resultados esperados a través de la experiencia, de nuestra memoria de acontecimientos vividos en el pasado. Por eso, en el estudio de la inteligencia, se busca comprender los mecanismos que permiten decidir qué estrategia funcionará mejor, conocer la forma en que el cerebro explota las regularidades temporales del entorno y entender de qué modo están representados los diferentes tipos de información.

La toma de decisiones es el proceso en cuya virtud el individuo selecciona una acción entre varias alternativas que se espera han de producir resultados diferentes. Se evalúan acciones alternativas mediante múltiples sistemas cerebrales de aprendizaje que computa valores de acción para guiar las decisiones. Los valores de acción pueden actualizarse o ponerse al día tras la consideración de las decisiones tomadas en el pasado y sus resultados, en la predicción de resultados futuros o en ambas. Estas estrategias de refuerzo-aprendizaje se denominan, respectivamente, aprendizaje sin modelo y aprendizaje basado en el modelo. Una toma de decisiones flexible en entornos dinámicos requiere, en efecto, una valoración retrospectiva de experiencias vividas y un razonamiento prospectivo sobre las consecuencias de las acciones. Reclama, además, múltiples etapas de consolidación-aprendizaje que pudiera acometerse por circuitos neurales disociables. Los dos sistemas que controlan el comportamiento de búsqueda de recompensa son el sistema sin modelo (o hábito) y el sistema basado en modelos (dirigido a un fin). Los comportamientos buscadores de recompensa pueden describirse por dos principios computacionales diferentes que pueden venir respaldados por sustratos neuroanatómicos diferenciados.

Para su estudio sistemático, Daeyeol se basa en métodos computacionales mediante algoritmos sin modelos y algoritmos apoyados en modelos, aplicados en ratas. Se comprobó que los machos, a la manera de los humanos, utilizan el aprendizaje sin modelo y aprendizaje apoyado en un modelo cuando toman una decisión. Ahondando en los mecanismos cerebrales, se demostró que el tono de dopamina ex vivo en el estriado ventral y la corteza orbitofrontal guarda correlación con estrategias basadas en modelos, pero no en estrategias sin modelo. Una toma de decisiones adaptativa en entornos dinámicos requiere múltiples etapas de consolidación-aprendizaje que pudiera acometerse por circuitos neurales disociables. Los dos sistemas que controlan el comportamiento de búsqueda de recompensa son el sistema sin modelo (o hábito) y el sistema basado en modelos (dirigido a un fin). Los comportamientos buscadores de recompensa pueden describirse por dos principios computacionales diferentes que pueden venir respaldados por sustratos neuroanatómicos diferenciados.

Para cuantificar las contribuciones del aprendizaje sin modelo y aprendizaje basado en modelos, el autor ha desarrollado la denominada tarea de decisiones de múltiples etapas o fases. Se aplicó en un comienzo para caracterizar la toma de decisiones de individuos con trastornos psiquiátricos. En drogadictos, por ejemplo, donde se han observado perturbaciones del aprendizaje basado en modelos. Se trata de pacientes con dificultades para tomar decisiones adaptativas y flexibles; pasan de una conducta de control a una conducta compulsiva. Esa transición en el comportamiento es consecuencia de las perturbaciones inducidas por las drogas en los circuitos neurales responsables del aprendizaje basado en modelos.

La inteligencia no es exclusiva del hombre. Todos los animales poseen determinadas habilidades para escoger sus actos apropiados en orden a maximizar su supervivencia y reproducción en el medio en que se desenvuelven. Sin embargo, comparado con otras formas de inteligencia existentes en la Tierra, la inteligencia humana ha producido los resultados más espectaculares. Solo el ser humano ha construido una nave espacial, la ha puesto en órbita y la ha recuperado. Por no hablar de la invención de computadores digitales. Muchas técnicas están avanzando a un ritmo acelerado. Hace medio siglo escaso se utilizó la técnica de circuitos integrados para guiar el vuelo del Apolo para su viaje a la Luna. Hoy, dos mil millones de personas se sirven de computadores de bolsillo mucho más potentes.

La inteligencia humana se ha aplicado a un amplio espectro de problemas, desde el forrajeo hasta problemas de física y matemática. De hecho, los humanos son curiosos sobre todo lo que les sale al paso, incluida su propia inteligencia. Se necesita inteligencia para resolver los problemas que se nos plantean en sociedad. Por eso conviene conocer la fuerza y la debilidad de nuestro intelecto. Debido a sus limitaciones, muchos problemas de nuestra sociedad, de la contaminación a los accidentes de tráfico, son consecuencia de técnicas que hemos desarrollado para resolver otros problemas más básicos. Espectacular ha sido la invención y desarrollo de la inteligencia artificial. Muchos se siguen preguntando si llegará el día en que supere la inteligencia natural. Para responder a esa cuestión, Daeyoel esgrime que hay que tener un concepto claro de qué es la inteligencia humana y qué la inteligencia artificial. Para él, la inteligencia está inseparablemente entrelazada con la historia de la vida. La inteligencia biológica se originó y evolucionó para facilitar la supervivencia y la reproducción del sujeto. Hasta las formas de vida más elementales se adaptan a su entorno porque poseen habilidades resolutivas de problemas. En cambio, la inteligencia artificial ha tomado una ruta completamente diferente y ha transformado nuestro mundo.

Para hacernos una idea cabal de la naturaleza de la inteligencia, incluidos su origen y futuro, necesitamos un amplio espectro de disciplinas. La inteligencia no es algo visible ni se somete fácilmente a medición. Se trata de una entidad abstracta que solo puede inferirse de la observación de las conductas del sujeto y la interpretación de los datos en conformidad con un marco teórico predeterminado. La inteligencia se manifiesta en el comportamiento y los comportamientos son producto de las funciones cerebrales. Por consiguiente, comprender la estructura y función cerebrales resulta obligado para entender la inteligencia.

Quizás el camino más indicado para adentrarse en la inteligencia humana sea a través de una propiedad específica nuestra: el lenguaje. Durante mucho tiempo se buscó un centro cerebral responsable de este. Ahora se tiende a creer que se halla integrado en múltiples procesos neuronales. A diferencia de otras áreas de investigación en neurociencia —visión, acción motora—, que han contado con técnicas invasivas en modelos animales, en este caso no existe tal posibilidad. En el lenguaje, la relación entre la forma de una señal y su significado es, en buena medida, arbitraria. El sonido de la palabra azul, por ejemplo, no tiene relación alguna con las propiedades de la luz ni con la forma visual escrita de azul. Al propio tiempo, el lenguaje es un mecanismo poderoso del intelecto humano y de su creatividad, permitiendo una recombinación ilimitada de palabras para generar un número infinito de nuevas estructuras e ideas con viejos elementos. El lenguaje desempeña un papel central en nuestro cerebro, desde el modo en que procesamos el color hasta la forma en que emitimos juicios morales. Dirige dónde centrar la atención visual, construir y recordar acontecimientos, categorizar objetos, codificar olores y sonidos musicales, razonar sobre el tiempo, ejecutar cálculos matemáticos, tomar decisiones, experimentar y expresar emociones. No podemos entender el cerebro humano —ni la inteligencia— sin comprender las contribuciones del lenguaje.

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