Tendencias21
Los cerebros artificiales también necesitan dormir

Los cerebros artificiales también necesitan dormir

Las redes neuronales artificiales recuperan la estabilidad mediante ondas lentas similares a las que usan los cerebros biológicos durante el sueño para descansar de la actividad diaria y consolidar recuerdos.

Investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Estados Unidos han descubierto que las redes neuronales artificiales necesitan períodos de descanso similares a los que el sueño proporciona a los cerebros biológicos.

Lo han comprobado construyendo cerebros artificiales mediante poderosas redes neuronales artificiales: tienen una necesidad equivalente a la que experimentan las neuronas naturales cuando están estresadas.

Lo primero que observaron fue que las simulaciones informáticas de la red neuronal con la que trabajaban después de sucesivos periodos de aprendizaje sin supervisión se volvían inestables.

Solo cuando expusieron las redes neuronales artificiales a estados análogos a las olas que experimentan los cerebros vivos durante el sueño, se restableció la estabilidad.

Así pudieron determinar que los procesadores neuromórficos, integrados por circuitos analógicos que imitan las estructuras neuronales ubicadas en el sistema nervioso, deben aprender como lo hacen los sistemas biológicos durante el desarrollo infantil.

Proceso Eureka

El descubrimiento se produjo cuando el equipo de investigación desarrollaba redes neuronales que imitan cómo los humanos y otros sistemas biológicos aprenden a ver.

Inicialmente, el grupo tuvo problemas para estabilizar las redes neuronales simuladas que se sometían a un entrenamiento para conformar un diccionario sin supervisión, lo que implica clasificar objetos sin tener ejemplos previos para compararlos.

«La cuestión de cómo evitar que los sistemas de aprendizaje se vuelvan inestables en realidad solo surge cuando se intenta utilizar procesadores neuromórficos biológicamente realistas o cuando se trata de entender la biología en sí misma», explica el coautor del estudio, Garrett Kenyon, en un comunicado.

«La gran mayoría de los investigadores de aprendizaje automático, aprendizaje profundo e inteligencia artificial, nunca encuentran este problema porque los sistemas artificiales que estudian realizan operaciones matemáticas globales que regulan la dinámica general del sistema».

Último recurso

La decisión de poner sus redes neuronales en un estado de sueño se consideró un último recurso, dijo el equipo.

Experimentaron con varios tipos de ruido, más o menos comparables con la estática que podría encontrarse entre diferentes emisoras mientras sintonizamos una radio.

Los mejores resultados se obtuvieron al utilizar ondas de ruido gaussiano, que incluyen una amplia gama de frecuencias y amplitudes.

Se cree que este ruido imita la entrada recibida por las neuronas biológicas durante el sueño de ondas lentas, que permite al cerebro recuperarse de sus actividades diarias y consolidar recuerdos.

Los resultados sugieren que el sueño de ondas lentas puede actuar, en parte, para garantizar que las neuronas corticales mantengan su estabilidad y no alucinen.

Eso significa que las neuronas artificiales necesitan algo parecido a lo que precisan las neuronas vivas para mantenerse estables después de un periodo de intensa actividad.

Primera aplicación

El equipo ahora está buscando implementar su algoritmo en el chip neuromórfico Loihi de Intel.

Loihi es un chip neuromórfico que puede detectar olores con una pequeña muestra de entrenamiento, alta precisión y un sistema que consume solo 300 vatios.

Procesa el equivalente a más de un millón de neuronas y es hasta 1.000 veces más rápido y 10.000 veces más eficiente que los procesadores convencionales, según Intel.

Al permitir que Loihi duerma de vez en cuando, podrá procesar de manera estable, por ejemplo, los datos de una cámara de silicio que toma imágenes de la retina en tiempo real, sin necesidad de dilatar previamente la pupila.

En caso de que esta tecnología prospere, lo más probable es que los androides y otras máquinas inteligentes del futuro, incluyan en sus programas el correspondiente sueño para estabilizar sus redes neuronales.

Los resultados de esta investigación se presentan el 14 de junio en la conferencia virtual Women in Computer Vision.

 

Referencia

Using Sinusoidally-Modulated Noise as a Surrogate for Slow-Wave Sleep to Accomplish Stable Unsupervised Dictionary Learning in a Spike-Based Sparse Coding Model. Y. Watkins, Edward Kim, A. Sornborger, G.T. Kenyon.  IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshop, CVPR-W 2020.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • En el caso de los caracoles, el huevo fue lo primero 14 abril, 2024
    Un caracol marino que primero fue ovíparo y evolucionó hacia la viviparidad revela que los saltos evolutivos ocurren gradualmente, a través de una serie de pequeños cambios.
    Redacción T21
  • Revelan el misterio del árbol tropical que camina 13 abril, 2024
    La denominada "palma caminante" o Socratea exorrhiza es un árbol de América Central y del Sur que según distintas versiones podría "caminar" y erguirse en determinadas situaciones: ahora, este mito parece haber sido resuelto bajo criterios científicos. Según los investigadores, aunque el árbol puede crecer rápidamente y crear nuevas raíces para lidiar con la pérdida […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren 50 especies desconocidas para la ciencia en la exótica Isla de Pascua 12 abril, 2024
    Una expedición a la Cordillera de Salas y Gómez, frente a Rapa Nui, en el Océano Pacífico, documentó 160 especies animales que no se sabía que habitaban esta región de la misteriosa Isla de Pascua, en Chile. Además, descubrieron 50 criaturas que son absolutamente nuevas para la ciencia.
    Pablo Javier Piacente
  • El clima espacial podría generar un caos satelital sin precedentes 12 abril, 2024
    Los satélites en órbita terrestre baja (LEO) pueden perder su brújula cuando el clima espacial ofrece situaciones inesperadas. El problema afecta a la Estación Espacial Internacional, la estación espacial Tiangong de China y muchos satélites de observación de la Tierra. Los expertos sostienen que esta incertidumbre de posicionamiento aumenta el riesgo de colisiones orbitales peligrosas, […]
    Pablo Javier Piacente
  • La Inteligencia Artificial puede ser envenenada para proteger los derechos de autor 12 abril, 2024
    Una herramienta llamada Nightshade cambia imágenes digitales de manera casi imperceptible para el ojo humano, pero que se ven totalmente diferentes por los modelos de IA: una forma polémica de proteger las obras de arte de posibles infracciones de derechos de autor.
    Redacción T21
  • La acidez cerebral podría estar relacionada con múltiples trastornos neurológicos 11 abril, 2024
    Un estudio en animales a gran escala vincula los cambios en el pH del cerebro con problemas cognitivos de amplio alcance, ligados a patologías como el autismo o el Alzheimer, entre otras. Los científicos creen que los problemas metabólicos en el cerebro podrían estar directamente relacionados con una variedad de trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos.
    Pablo Javier Piacente
  • Cultivan organoides cerebrales con conexiones neuronales similares a las de un cerebro real 11 abril, 2024
    Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una técnica para conectar tejidos cultivados en laboratorio que imitan al cerebro humano de una manera que se asemeja a los circuitos neuronales del cerebro real. El "sistema" de mini cerebros interconectados podría revolucionar nuestra comprensión de las funciones cerebrales.
    Pablo Javier Piacente
  • Los Estados se exponen a condenas judiciales por inacción climática 11 abril, 2024
    Suiza es el primer Estado condenado judicialmente por no resolver el desafío climático y violar los derechos humanos de las personas mayores. Hace un año, 16 niños y jóvenes obtuvieron una sentencia condenatoria contra el Estado de Montana por destruir con sus leyes el medioambiente. Cualquier Estado puede ser denunciado si no preserva el ambiente en […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Detectan extraños pulsos de radio procedentes de un magnetar que desconciertan a los científicos 10 abril, 2024
    Los astrónomos han detectado señales de radio inusuales procedentes de XTE J1810-197, un radiomagnetar o estrella de neutrones ultramagnética situada a 8.100 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Sagitario. Los resultados son inesperados y sin precedentes: a diferencia de las señales de radio que se han detectado en otros magnetares, […]
    Pablo Javier Piacente
  • La IA podría ser el límite para todas las civilizaciones avanzadas en el Universo 10 abril, 2024
    Un nuevo estudio sugiere que el desarrollo de la Inteligencia Artificial (IA) hacia una Superinteligencia Artificial (ASI) podría explicar por qué no hemos detectado aún otras civilizaciones avanzadas en el cosmos, a pesar de la alta probabilidad de su existencia: en vez de supernovas, plagas, guerras nucleares o eventos climáticos extremos que hayan sido un […]
    Pablo Javier Piacente