Cerebro y ordenador. ¿Mundos convergentes? Ya está a la venta el libro.

Hoy 27 de septiembre se ha puesto a la venta mi libro. Se titula:

Cerebro y ordenador. 

¿Mundos convergentes?

Después de varios años publicando en este blog y en otros, decidí escribir a un libro cuyo título, Cerebro y ordenador, deja bien a las claras la intención del mismo.

Ha sido publicado en formato digital por Ediciones Tagus de la Casa del Libro perteneciente al grupo Planeta.

A continuación tienes el capítulo introductorio. En el blog Cerebro y ordenador comentaré noticias sobre el libro.

Es todo un orgullo haber recorrido este camino y ponerlo a tu disposición. Te animo a leerlo y a que disfrutes con su lectura.

El cerebro es un órgano fascinante. Encerrado en un volumen de un litro y medio se encuentra una de las realidades más complejas que conocemos. Ochenta y cinco mil millones de células nerviosas llamadas neuronas, conectadas entre sí por 450 billones de uniones conocidas como «sinapsis» son la base de la que emerge un rico conjunto de funciones mentales que denominamos con el término «conducta». Los números del cerebro son mareantes y retan a los más complejos ordenadores. No menos desafiantes son las funciones mentales, una de las cuales, la conciencia , ha centrado el debate filosófico durante siglos. A día de hoy, no sabemos siquiera cómo plantear su explicación ni su existencia.

Es un lugar común decir que no sabemos nada del cerebro. No es cierto. Conocemos mucho, y el último siglo ha sido muy fructífero. Tenemos una idea clara de su elemento constitutivo, la neurona. Sabemos mucho de las moléculas y la bioquímica que soportan los fenómenos nerviosos. El auge de la genética nos ha permitido comenzar a comprender cómo se forman y trabajan dichas moléculas y cómo intervienen en la conducta. La genética también ha dado paso a la ingeniería genética que, con técnicas semejantes a cortar y pegar, ha permitido experimentos muy controlados que han hecho que avance la neurociencia.

Conocemos mucho del cerebro y sin duda ignoramos también mucho. En los campos citados del funcionamiento de la neurona y las bases moleculares y genéticas queda mucho por hacer; y en un tema poco abordado hasta el momento: la conectividad. El cerebro es una gigantesca red. Cada neurona, cada sinapsis cuenta. Hasta la fecha teníamos una mínima idea de la anatomía del cerebro; qué áreas existen y para qué sirven. Esto es claramente insuficiente. El mapa completo de las conexiones, la descripción exacta de los circuitos, es imprescindible para conocer el cerebro. Llamamos a este mapa de conexiones «conectoma» y nuevas herramientas nos están ayudando a descubrirlo.

Los ordenadores tienen apenas medio siglo. En este tiempo han evolucionado de forma sorprendente y están cambiando nuestra vida. De gigantescos aparatos destinados a la contabilidad empresarial hemos pasado a pequeños teléfonos inteligentes conectados con superordenadores que nos traen la información actualizada del mundo a la punta de nuestros dedos. Los ordenadores son herramientas básicas para la experimentación y el manejo de los datos que proporciona el estudio del cerebro. Imitan la actividad humana y mejoran nuestro rendimiento en un número creciente de tareas. Son procesadores de información y, como tales, se asemejan al cerebro y permiten una fructífera comparación entre ambos. En último extremo, la simulación completa del cerebro en un ordenador es el propósito de varios esfuerzos científicos.

El objetivo de este libro es exponer el estado de la neurociencia y el desarrollo de los ordenadores y realizar una comparación entre ambos. No es, sin embargo, mi intención una presentación detallada de ambas áreas. Existen voluminosos manuales de neurociencia y exhaustivas guías sobre ordenadores y tecnología. De la rica variedad de funciones cerebrales he escogido solo algunas que me parecen propicias para ser comparadas con los ordenadores. 

Algún capítulo puede resultar complejo, especialmente en la sección de neurociencia. Si así te lo parece, te animo a seguir. Tras un capítulo complicado suele seguir uno sencillo. Los capítulos pueden ser leídos también individualmente. Para permitir una lectura más ágil, he situado en el apéndice final algunas explicaciones más técnicas para quien desee profundizar en la materia. 

Considero el libro como una opinión fundada. En todo momento, a veces de forma explícita y otras no, expreso mis opiniones, siempre basadas en datos.

El libro tiene cinco secciones. La primera versa sobre neurociencia y en ella se explican los principios generales del funcionamiento del cerebro, así como algunas funciones en particular. La segunda sección trata sobre el procesamiento de la información. Explica cómo funcionan los ordenadores y entra en el asunto en cuestión: el cerebro como procesador de información y su comparación con los ordenadores, la inteligencia artificial y la simulación del cerebro. En la tercera sección se enumera el conjunto de tareas en las que los ordenadores están superando el test de Turing, es decir, mejorando el rendimiento humano. La sección cuarta es una relación de las prometedoras técnicas de «interfaz cerebro-máquina» (BCI por las siglas en inglés de brain computer interface). Estas técnicas están ayudando a muchas personas con amputaciones y déficits cognitivos. La última sección aborda otros aspectos como la economía, el empleo, los tribunales o el libre albedrío.

Este libro es a la vez actual y obsoleto. Está anticuado ahora que lo lees, lo estaba cuando llegó a tus manos e incluso cuando lo escribí. La velocidad de actualización de determinadas áreas es semanal. Si bien no existen descubrimientos neurocientíficos que cambien el panorama radicalmente, en el mundo de los ordenadores las noticias son constantes. En otros aspectos como los filosóficos, los problemas existen desde hace siglos. He procurado dar una idea lo más perdurable posible, pero es inevitable que algún aspecto haya envejecido prematuramente.

Además de proporcionar información, he procurado plantear algunas preguntas fascinantes. Unas llevan siglos rondando: ¿cuál es la naturaleza de la mente y su relación con el cuerpo? Otras son modernas e igualmente apasionantes: ¿pueden pensar los ordenadores?  No tenemos respuestas definitivas, pero es legítimo hacerse las preguntas y he intentado dar mis respuestas con el deseo de ayudarte a buscar las tuyas.

Entrevista en Radio3 Fallo de sistema. Buscando la inmortalidad

Participo en Fallo de sistema, el programa de Radio3, rtve, que ha emitido su programa nº 100. Se titula Buscando la inmortalidad. Trata sobre el proyecto 2045 del billonario ruso Dmitry Itskov.

Está conducido por Santiago Bustamante e intervengo junto con Juan Lerma (Director del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-UMH y presidente de la Sociedad Española de Neurociencias) y el periodista Jorge Blaschke. 

En el programa hablamos de la inmortalidad, la conciencia, la inteligencia artificial, los robots y varios otros temas.

Si te apetece escucharlo, abajo tienes dos postcast. El primero recoge el programa emitido. El segundo, titulado ¿Un cerebro en una cubeta? es la discusión posterior.

Fallo de sistema - Episodio 100: Buscando la inmortalidad: avatares - 15/09/13

• Fallo de sistema - Episodio 100: Buscando la inmortalidad: avatares - 15/09/13

Fallo de sistema - Episodio 100-1: ¿Somos un cerebro en una cubeta? - 15/09/13

• Fallo de sistema - Episodio 100-1: ¿Somos un cerebro en una cubeta? - 15/09/13

Billonario ruso busca la inmortalidad

Suena cómico, pero es cierto. Dmitry Itskov, un billonario ruso quiere que los billonarios de todo el mundo aporten fondos para lograr la inmortalidad.

La inmortalidad es un sueño tan antiguo como la misma humanidad. Muchas religiones lo han ofrecido de una u otra manera: síguenos y serás inmortal. Tu alma migrará a otro cuerpo o más sencillamente resucitarás una vez muerto, como postula la religión católica. Pero nadie había explicado cómo, más allá de la creencia y la fe. Ahora Itskov se lanza a ello.

Ha establecido un proyecto llamado la Iniciativa 2045. En su página explica cuales son los pasos y lo que podemos esperar. Más pintoresco aún es pedir la solidaridad del resto de billonarios del mundo: Billonarios del mundo, unios.

Los pasos son los siguientes. Avatar A, en el que una copia remota de un cuerpo humano es controlada por el cerebro via BCI. Avatar B: se trata de un avatar en el que se trasplantará el cerebro humano al final de su vida. Avatar C: un avatar con un cerebro artificial al que se trasplantará la personalidad humana al final de su vida. Avatar D: un holograma.

Claro que surgen algunas pequeñas dudas además de la falta completa de encaje con el estado actual de la ciencia. En el caso de la religión católica, la resurrección es en cuerpo y alma. Digamos que estamos muy pegados al cuerpo, somos nuestro cuerpo y la simple resurrección del alma era poco sugerente. De modo que debía ser completa. La religión no explicó con qué cuerpo resucitaríamos: ¿el inmediato anterior a la muerte? ¿el de una persona de 20 años? Itskov tampoco se preocupa mucho de los detalles. ¿Queremos que nuestra mente viva en un avatar sin cuerpo? ¿O que este sea un robot? ¿Un holograma?Detalles al parecer sin importancia, aunque a mí me preocuparían mucho.

No menos sorprendente es la forma de financiar la iniciativa: dirigirse a los billonarios del mundo. Esto resulta doblemente cómico por un sencillo hecho. Itskov tiene 31 años y el resto de los billonarios tiene una media de 60. Es decir, ninguno llegaría a tiempo pero sí el propio Itskov. Y hablando de hechos sorprendentes, ¿cómo puede Itskov ser billonario con 31 años? Recordemos que el muro del Berlín cayó hace 23 años, cuando él tenía 8.

La carta a los billonarios no tiene desperdicio. Dice Itskov:

Honorables empresarios y empresarias, miembros de la lista de de los más ricos de Forbes: la vida humana es única e invaluable. Es sólo cuando la dejamos cuando nos damos cuenta de lo mucho que hemos dejado sin hacer, de que no hemos tenido tiempo suficiente para hacer lo que realmente queríamos o para hacer frente a algo que hemos hecho mal. Todo lo que hemos querido y amado de repente, se convierte en inalcanzable.
Hoy tienes una oportunidad única para cambiar esta situación.

Enternecedor. Toda la vida trabajando para poder ser billonario y al final te mueres. Es profundamente injusto. Lástima que yo no sea billonario para acudir a su llamada. Pero me temo que Itskov morirá sin alcanzar la inmortalidad.

Artículo publicado originalmente en ALT1040

Mi participación en el programa de Radio3 Fallo de sistema el domingo 15-09-13 a las 12

El próximo domingo día 15 a las 12 de la mañana se emitirá en Radio3 Fallo de sistema, programa en el que participo con Juan Lerma (Director del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-UMH y presidente de la Sociedad Española de Neurociencias) y el periodista Jorge Blaschke. Hablamos de inmortalidad y otros temas en el programa de Santiago Bustamante "Preparados para el cambio"

Electroencefalograma EEG para detectar imágenes del enemigo

Demasiadas imágenes para tan pocos ojos. Un projecto de DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) está trabajando en detectar automáticamente imágenes del enemigo a través de las ondas generadas por el electroencefalograma EEG de la persona que las observa.

DARPA es una agencia estadounidense que invierte en investigación básica para luego trasladar los resultados al campo militar. El proyecto conectoma humano está financiado por DARPA. La creación de un chip bioinspirado también. En el presente proyecto se trata de resolver un problema. Los satélites toman demasiadas imágenes. Tantas que no pueden ser procesadas a tiempo. Muchas de ellas no las ve nadie. Un ejercito de personas es necesario para encontrar señales del enemigo entre tanta información visual.

El programa se llama NIA (Neurotechnology for Intelligence Analysts). En 1995 cientos de analistas se enfrentaban a pilas de imágenes por satélite en busca de rastros humanos: líneas de comunicaciones, edificios, campamentos o señales de presencia humana. Conapenas unos pixels, los analistas podían detectar estos rastros, como los que condujeron a la detección de misiles rusos en Cuba que condujo a la crisis de los misiles y que puso en alerta al mundo entero. En 2001 un comité del Congreso emitió un comunicado de reproche por la poca eficiencia del tratamiento de las imágenes.

En los años 30, Hans Berger comenzó a usar el EEG en personas. El EEG mide la respuesta agregada de millones de neuronas. Es sencillo de usar, no es invasivo y es barato. Basta con colocar un casco con electrodos sobre la cabeza. La resolución temporal es muy buena, del orden del milisegundo. La resolución espacial es, por el contrario, bastante baja. Solo unos pocos electrodos fuera de la cabeza miden la actividad de todo el cerebro. No obstante, un buen número de ondas cerebrales han sido identificadas. Las más notables corresponden con el sueño profundo, superficial, estar despierto o muy alerta. Son las ondas alfa, beta, gamma…

Una señal muy importante es la llamada P300. Es una señal inconfundible que ocurre 300ms después de que aparece un estímulo que el sujeto estaba esperando. Un estímulo visual puede reconocerse si se presenta en menos de 50ms, pero el proceso mental que lleva a hacerlo consciente requiere un tiempo. Finalmente, después de 300ms el cerebro en conjunto se activa en lo que podemos llamar conciencia. De modo que P300 es el potencial generado en el cerebro 300ms después de presentado un estímulo al sujeto que llega a hacerse consciente. P300 es muy poco manipulable por el sujeto de modo que la respuesta es universal y fiable.

Los ordenadores realizan muchas de las funciones que antes estaban reservadas a humanos. En concreto el análisis de las ondas generadas por EEG es complejo. El estudio automatizado de dichas ondas por parte de un ordenador es vital. En el otro lado del problema, la detección de estructuras por ordenador es útil, pero queda muy por debajo de la capacidad de proceso del cerebro humano. De modo que la combinación de todo ello puede conducir a una mejora sustancial del proceso. He aquí como funciona.

Unos ordenadores hacen una selección previa de las imágenes del satélite. Estas imágenes se pasan a los analistas. Los analistas tienen un casco EEG que registra sus ondas cerebrales. Por la pantalla del ordenador pasan las imágenes seleccionadas. Los analistas no hacen nada; no aprietan un botón o dicen algo. No es necesario. Cuando detectan una estructura que pueda asemejarse a una instalación enemiga, un estímulo que estaban esperando, su cerebro emite una onda P300 recogida por el EEG y la imagen es seleccionada para un procesamiento posterior más detallado.

¿Cuántas imágenes puede procesar cada analista? Existen muchos experimentos de la Psicología de la Atención que han versado sobre ello. En el caso del que hablamos la frecuencia se estableció en 20 imágenes por minuto, 3s por imagen. Una velocidad enorme. No es posible mayor velocidad porque debajo de un umbral, cada imagen enmascara a la anterior. De modo que el analista se convierte en un mero procesador visual.

La señal P300 también ha sido usada en otros dispositivos. Uno muy conocido es la silla de ruedas controlada por la mente para personas altamente discapacitadas. Una pantalla montada sobre una silla de ruedas robotizada muestra flechas con direcciones. Cuando la aparece la flecha con la dirección a la que el sujeto quiere dirigirse, su cerebro emite un P300, el ordenador lo detecta y encamina la silla hacia ese punto.

El EEG es una técnica desarrollada hace muchos años que hoy sigue teniendo novedosas aplicaciones.

Artículo publicado originalmente en ALT1040

Un dedo es mejor señal de tráfico que una flecha

En un estudio realizado por las universidades de Exeter y Lincoln y publicado en la revista Perception queda patente que usar señales como dedos y ojos es mucho más efectivo que flechas o palabras.

El exitoso broker de bolsa, Sherman McCoy, arruina su vida en La hoguera de las vanidades, excelente novela de Tom Wolfe, cuando toma una desviación equivocada y en lugar de llegar a su lujoso apartamento neoyorquino aparece con su flamante coche en un peligroso barrio del sur del Bronx.

Las señales de tráfico son muy importantes y conducen a un enorme número de errores. Señales que aparecen y luego no se ven durante varias desviaciones, signos que se encuentran después de la desviación, enormes carteles o árboles que tapan las indicaciones o auténticas enciclopedias verticales de larguísima lectura son algunos de los innumerables obstáculos que se suman a la ya difícil tarea de conducir. Parece que el asunto haya quedado en manos de los ingenieros y los especialistas en la mente no tengan nada que decir. Pero no es así.

En el estudio mencionado se usaron técnicas clásicas de medición de la atención. Una de las muchas técnicas que se usan mezclan estímulos que deben de ser atendidos con otros que deben de ignorarse. Es el presente caso. Lo que al final se mide es el porcentaje de aciertos o el tiempo de respuesta. Cuanto más confuso el conjunto de estímulos, más se demora la respuesta.

Se pidió a los participantes que mirasen en la dirección contraria a un punto que aparecía en la pantalla. Si aparecía a la izquierda, debían de mirar hacia la derecha y viceversa. Además se les indicó que aparecerían otros estímulos como flechas, dedos, ojos o las palabras izquierda y derecha. Los participantes debían de ignorar estos estímulos y centrarse en la tarea del punto. Un dispositivo registraba la dirección de sus ojos mientras realizaban las pruebas.

El resultado fue que estímulos distractores como las flechas o las palabras izquierda y derecha no tenían ningún efecto de distracción. En cambio, los dedos apuntando o los ojos mirando distraían mucho a los sujetos.

Notablemente, fueron solo las pistas biológicas, los ojos mirando o los dedos señalando, los que que tuvieron efecto. Las señales de tráfico como las flechas y las palabras no influyeron en absoluto. Más aún, los ojos y los dedos afectaron los tiempos de reacción de los participantes aunque solo aparecieran una décima de segundo.

Mientras dure el tiempo en que los humanos realicemos la complicada tarea de conducir yno seamos sustituidos por máquinas, los ingenieros deberían de dar paso a los psicólogos a la hora de colocar las señales de circulación.

Artículo publicado originalmente en ALT1040