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

  • Una IA es acusada de acoso sexual, incluso a menores de edad 4 junio, 2025
    Las reseñas de los usuarios de Replika, un popular chatbot de IA, informan que habrían sido víctimas de acoso sexual: incluso, algunos de esos usuarios serían menores de edad, según un nuevo estudio.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El ADN ambiental permite rastrear casi cualquier cosa sobre el planeta 4 junio, 2025
    Los investigadores han revelado un nuevo medio para rastrear casi todo, desde vida silvestre a sustancias ilícitas, usando ADN ambiental detectable en el aire a nuestro alrededor. La captura y análisis del ADN ambiental (eDNA) se posiciona como una nueva herramienta revolucionaria para estudiar la biodiversidad y vigilar la salud pública, sin necesidad de interacción […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Revolución en las venas: Japón ensaya una sangre artificial que cambiará la medicina global 4 junio, 2025
    Japón está a punto de reescribir la historia de la medicina transfusional. Científicos de la Universidad Médica de Nara han desarrollado una sangre artificial que no solo es compatible con todos los grupos sanguíneos, sino que puede almacenarse durante dos años a temperatura ambiente, una hazaña que en 2030 podría salvar millones de vidas en […]
    Redacción T21
  • Revelan fuerzas ocultas en la profundidad de los océanos de la Tierra 4 junio, 2025
    Un equipo internacional de científicos utilizó datos satelitales para descubrir poderosos remolinos submarinos, que modifican nuestra comprensión de la dinámica del clima oceánico y muestran que muchos fenómenos de este tipo han sido subestimados hasta hoy.
    Redacción T21
  • La ingeniería entra en una nueva era: Alemania presenta al primer ingeniero IA del mundo 4 junio, 2025
    El primer ingeniero IA del mundo ha nacido en Alemania: integra cuatro agentes de inteligencia artificial, cada uno especializado en una fase del proceso ingenieril, y un científico inteligente especializado en dinámica de fluidos.
    Redacción T21
  • Descubren rastros de una enigmática civilización antigua en Colombia 3 junio, 2025
    Un equipo internacional de investigadores analizó el ADN de 21 conjuntos de restos humanos recolectados de cinco sitios en la meseta del Altiplano, en el centro de Colombia: los registros muestran la existencia de una población antigua, con una genética no relacionada con cualquier descendencia moderna. Se trataría de una civilización que puede haber sido […]
    Pablo Javier Piacente / T21.
  • Crean una tela inteligente que mide constantes vitales mediante el sonido 3 junio, 2025
    Investigadores suizos han desarrollado productos textiles inteligentes que utilizan ondas acústicas en lugar de electrónica para medir el tacto, la presión y el movimiento con precisión. El secreto es el uso de microfibras de vidrio que emiten y recepcionan las señales sonoras.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Oleada cósmica: cinco asteroides rozan la Tierra en solo cuatro días 3 junio, 2025
    Cinco rocas espaciales pasarán a millones de kilómetros de nuestro planeta en apenas cuatro días, con el 4 de junio como jornada clave. No representan peligro, pero ofrecen una oportunidad única para la ciencia.
    Redacción T21
  • Estados Unidos crea una "máquina del tiempo científica", capaz de condensar en días décadas de investigación 3 junio, 2025
    El próximo superordenador Doudna, que Estados Unidos tendrá operativo en 2026, está diseñado para ser el catalizador de una nueva era de descubrimientos, transformando la forma en que abordamos desde los misterios del cosmos hasta las complejidades de la vida misma.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Se revela una estructura oculta al borde del Sol 3 junio, 2025
    La atmósfera exterior del Sol, conocida como corona solar, ha revelado recientemente detalles asombrosos gracias a avances en óptica adaptativa y técnicas de observación de alto contraste. Un equipo internacional de científicos ha logrado capturar las imágenes más nítidas hasta la fecha de la corona solar, mostrando fenómenos como las “gotas de lluvia” solares y […]
    Redacción T21