Tendencias21
Desarrollarán sustancias químicas que razonen

Desarrollarán sustancias químicas que razonen

Científicos informáticos de Harvard (EEUU) han demostrado que algoritmos de inteligencia artificial podrían implementarse utilizando reacciones químicas. En un futuro, esto podría permitir, por ejemplo, crear «medicamentos inteligentes» que detectasen y diagnosticasen enfermedades; auténticas máquinas de inteligencia artificial de escala microscópica.

Desarrollarán sustancias químicas que razonen

Científicos de la computación de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (Cambridge, Massachusetts, EE.UU.) y el Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología de la misma universidad han unido sus fuerzas para poner potentes algoritmos de razonamiento probabilístico en manos de los bioingenieros .

En un nuevo estudio, Ryan P. Adams y Nils Napp han demostrado que una importante clase de algoritmos de inteligencia artificial podría implementarse utilizando reacciones químicas.

Estos algoritmos son un acoplamiento matemático de las ideas de la teoría de grafos y la probabilidad. Son lo más avanzado en el aprendizaje automático y ya son parte fundamental de herramientas cotidianas, como los motores de búsqueda o la corrección de errores en los teléfonos móviles .

El trabajo de Adams y Napp demuestra que algunos aspectos de la inteligencia artificial se podrían aplicar a escalas microscópicas utilizando moléculas. En el largo plazo, dicen los investigadores, estos desarrollos teóricos podrían abrir la puerta a «medicamentos inteligentes» que pudieran detectar, diagnosticar y tratar de forma automática una variedad de enfermedades utilizando un cóctel de sustancias químicas que pueden realizar razonamientos de tipo IA (inteligencia artificial).

Máquinas inteligentes a pequeña escala

«Entendemos mucho acerca de la construcción de sistemas de inteligencia artificial que pueden aprender y adaptarse a escalas macroscópicas», señala Adams, profesor asistente de ciencias informáticas en Harvard, en la nota de prensa de la universidad.

«Este trabajo demuestra que es posible también construir máquinas inteligentes a pequeñas escalas, sin necesidad de nada que parezca un ordenador normal. Este tipo de IA basada en la química será necesaria para crear terapias que se adapten a su entorno. La esperanza es conseguir finalmente medicamentos que se puedan especializar en la química de cada persona y puedan diagnosticar o tratar una amplia gama de patologías».

Adams y Napp diseñaron una herramienta que puede hacer representaciones probabilísticas de incógnitas (modelos gráficos probabilísticos, en el lenguaje de aprendizaje de la máquina) y compilarlos en un conjunto de reacciones químicas que estiman cantidades que no se pueden observar directamente. La idea clave es que la dinámica de las reacciones químicas se asigna directamente a los dos tipos de pasos computacionales que los informáticos normalmente realizan in silico (vía simulación computacional) para lograr el mismo fin.

Además de las posibilidades a largo plazo para la terapéutica inteligente, también podría abrir la puerta para el análisis de las reacciones biológicas naturales. Al igual que los robots, las células biológicas deben valorar la situación del entorno externo y actuar en consecuencia; el diseño de sistemas artificiales que realicen estas tareas podría dar a los científicos una mejor comprensión de cómo se resuelven estos problemas a nivel molecular en el interior de los sistemas vivos.

Investigaciones en curso

«Hay mucha investigación en curso para desarrollar dispositivos computacionales químicos», asegura Napp, becario postdoc en el Instituto Wyss. Una parte de la investigación de Napp tiene que ver con el desarrollo de nuevos tipos de dispositivos robóticos que se mueven y se adaptan como las criaturas vivas.

«Lo que hace a este proyecto diferente es que, en lugar de apuntar a la computación en general, nos hemos centrado en tomar algoritmos particulares que han tenido éxito en la solución de problemas difíciles en áreas como la robótica, y traducirlos de manera eficiente en descripciones moleculares», explica Napp.

«Por ejemplo, estos algoritmos permiten que los robots de hoy tomen decisiones complejas y fiables utilizando sensores ruidosos. Es muy emocionante pensar en lo que estas herramientas serían capaces de hacer para construir mejores máquinas moleculares .

De hecho , el campo de aprendizaje automático está revolucionando muchas áreas de la ciencia y la ingeniería. La capacidad de extraer información útil de grandes cantidades de información débil e incompleta, no sólo está impulsando el interés actual por el big data, sino que también ha permitido un rápido avance en disciplinas más tradicionales, como la visión artificial y la robótica, donde los datos están muy disponibles, pero son difíciles de interpretar. Los bioingenieros a menudo se enfrentan a retos similares, ya que muchas vías moleculares están todavía poco caracterizadas y los datos disponibles están afectados por ruido aleatorio.

Usando aprendizaje de máquinas, estos desafíos se pueden superar mediante el modelado de las dependencias entre las variables aleatorias y ser usados para extraer y acumular las pequeñas cantidades de información que cada evento aleatorio proporciona.

Referencia bibliográfica:

Nils E. Napp y Ryan P. Adams. Message Passing Inference with Chemical Reaction Networks.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren 10 nuevas fusiones de agujeros negros escondidas en los datos de LIGO y Virgo 17 abril, 2022
    Los astrónomos han descubierto 10 nuevas fusiones de agujeros negros que estaban escondidas en los datos de los detectores de ondas gravitatorias LIGO y Virgo. Son 10 más de las 44 detectadas en 2019: indican escenarios astrofísicos exóticos.
    Princeton Ubiversity/T21
  • Revelan el calendario sagrado maya más antiguo 15 abril, 2022
    En Guatemala, un nuevo estudio ha reportado la evidencia más temprana hasta el momento de un calendario sagrado maya. Los investigadores descubrieron fragmentos de un calendario mezclados con restos de una pared: los elementos fueron fechados entre los años 300 y 200 antes de Cristo, convirtiéndose así en las muestras más antiguas conocidas hasta hoy […]
    Pablo Javier Piacente
  • El Hubble descubre el posible eslabón perdido del origen del Universo 15 abril, 2022
    Un agujero negro “bebé” podría ser el enlace oculto entre algunas de las galaxias más antiguas y el nacimiento de agujeros negros supermasivos. El objeto se habría formado tan solo 750 millones de años después del Big Bang.
    Pablo Javier Piacente
  • En Marte, los astronautas podrán producir combustible con una ducha matinal 14 abril, 2022
    Un proyecto desarrollado por la ESA y una organización española permitirá generar energía para las misiones espaciales tripuladas a Marte a partir de las aguas grises de los astronautas, que se transformarán en combustible mediante un sistema que aprovecha la energía solar. El mecanismo podría impulsar otras misiones hacia el espacio profundo.
    Pablo Javier Piacente
  • El plasma de una "mancha solar muerta" llega hoy a la Tierra 14 abril, 2022
    El "cadáver" de una mancha solar explotó el lunes 11 de abril, provocando una eyección masiva de material solar que se dirige a la Tierra. La llamarada llegará hoy jueves: podría producir una tormenta geomagnética menor y auroras más intensas, con leves impactos en las operaciones de los satélites y fluctuaciones débiles en la red […]
    Pablo Javier Piacente
  • El mayor terremoto del mundo ocurrió en Chile hace 3.800 años 13 abril, 2022
    El mayor terremoto jamás registrado, de alrededor de 9,5 grados en la escala sismológica de Richter, azotó el norte de Chile hace 3.800 años y devastó las poblaciones costeras: los seres humanos tardaron 1.000 años aproximadamente en regresar a esa zona de la costa chilena. El megatsunami resultante golpeó países tan lejanos como Nueva Zelanda, […]
    Pablo Javier Piacente
  • Una bola de fuego que estalló sobre la Tierra en 2014 era en realidad un objeto interestelar 13 abril, 2022
    Una bola de fuego que ardió en los cielos de Papúa Nueva Guinea en 2014 era en realidad un objeto que se movía rápidamente y provenía de otro sistema estelar, según afirmó el Comando Espacial de los Estados Unidos (USSC). Antes de estrellarse contra nuestro planeta, viajó por el espacio a más de 210.000 kilómetros […]
    Pablo Javier Piacente
  • La música no es un lenguaje realmente universal 13 abril, 2022
    Una investigación ha descubierto que lo que imaginamos cuando escuchamos una canción depende del entorno cultural en el que vivimos: la misma música suscita reacciones diferentes relacionadas con nuestra historia.
    Princeton University/T21
  • Nueva luz sobre el origen de la antimateria 13 abril, 2022
    Los científicos del CERN han observado por primera vez cómo se crea antimateria en las colisiones cósmicas, lo que habla de la frecuencia con la que ocurre y ayudará a determinar si se origina o no a partir de la materia oscura.
    CERN/T21
  • Descubren los restos de un dinosaurio que falleció el día de la "Gran Extinción" 12 abril, 2022
    Los científicos afirman haber encontrado un fósil de un dinosaurio muerto el día en que un enorme asteroide golpeó la Tierra hace 66 millones de años, causando la extinción de los dinosaurios y de muchas especies en la Tierra. Según los especialistas, una pata perfectamente conservada y con piel escamosa de un dinosaurio Thescelosaurus se […]
    Pablo Javier Piacente