25 septiembre 2009

La memoria humana se parece a Google

Verónica Psetizki Montevideo. Los buscadores de páginas web rastrean información de igual forma que lo hacen las neuronas en el cerebro. A esa conclusión llegó el biofísico uruguayo Eduardo Mizraji, quien ganó el premio a mejor artículo de 2008 de la revista británica especializada International Journal of General Systems.

La investigación estudió cómo los buscadores de la web funcionan de la misma manera en que lo hace el cerebro.

Mizraji y su equipo, en la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, en Uruguay, estudiaron dos temas: uno neurocientífico y otro tecnológico y, por casualidad, vieron que existía un paralelismo.

Primero comenzaron estudiando cómo las redes de neuronas son capaces de engendrar las operaciones cognitivas del cerebro: pensar, idear, imaginar, razonar, enfocándose en las habilidades lingüísticas.

“Nos ha interesado estudiar cómo la memoria es capaz de empaquetar información por áreas temáticas; cómo es capaz de informarnos de qué tema está hablando una persona cuando escuchamos una conversación”, explicó el científico a BBC Mundo.

“Eso lo podemos hacer porque en nuestro cerebro tenemos algún sistema de información que logra identificar las palabras por áreas temáticas: están hablando del clima, de un tema de ciencias, de un tema político. La capacidad de clasificar temáticamente nuestro cerebro reside en nuestras memorias y ése es el tema central de nuestra investigación”.

¿Cómo buscan los buscadores?

Mizraji explicó que como usuario de la red de redes, le llamó la atención investigar hacia dónde evolucionarán los buscadores web.Mizraji estudió cómo las redes de neuronas son capaces de engendrar las operaciones cognitivas del cerebro.“Un buscador captura documentos en función de lo que a usted le interesa saber, de las palabras que usted pone. El desafío para los ingenieros es cómo emparentar palabras que son sinónimos. Por ejemplo, si usted pone “ser humano” y “persona” puede ser que los documentos vinculados a uno y otro sean documentos emparentables, a pesar de que las letras que componen ambas palabras sean distintas”, indicó.

En su investigación, el científico comprendió que los ingenieros hallaron la forma de resolver ese problema de la misma manera en que lo hace el cerebro.

La importancia de esta investigación es que colabora en la comprensión de cómo funcionan los colectivos de neuronas, cómo éstas se comunican entre sí, un terreno que, según explicó Mizraji, está en gran parte inexplorado porque “existen grandes dificultades técnicas”.

El equipo que lidera Mizraji estudió qué es una memoria neuronal o asociativa, un tipo de memoria sustentada por esos colectivos de neuronas, usando modelos matemáticos.

¿Y ahora?

¿Cuál es la aplicación de este hallazgo? ¿Podrá servir para mejorar los motores de búsqueda en la red?

Mizraji dijo que su investigación culmina con la especulación de que pueda existir una interacción entre las ciencias básicas y el diseño de buscadores crecientemente eficientes.

“En los ambientes industriales, en las empresas, estos temas seguramente ya están siendo estudiados porque el problema de la web es que ha tenido un crecimiento tan desmesurado que los buscadores necesitan encontrar la forma de ser cada vez más eficientes”, señaló.

El experto agregó que “lo que los ingenieros están diseñando puede ayudar a mejorar las intuiciones que tenemos los biólogos sobre cómo funcionan los procedimientos de búsqueda de información en las memorias”.

Y, a la vez, Mizraji aspira a que los tecnólogos, conociendo sus investigaciones, adquieran inspiración para innovar en los campos tecnológicos.

El científico asegura que su investigación demuestra que la relación ideal entre Ciencia y Tecnología es de simbiosis, donde la vida de cada uno ayuda al otro.

“Los tecnólogos nos suministran instrumentos e ideas que los científicos básicos aprovechamos enormemente, y viceversa”, aseguró.

20 septiembre 2009

Citybrain: Similitud de conexiones en ciudades y cerebros

ScienceDaily (Sep. 19, 2009) - Traducido por Rubén Carvajal Santana

(Diseño de Rensselaer/Mark Changizi)
Las ciudades están organizados como los cerebros, y la evolución de las ciudades refleja la evolución de los cerebros de humanos y animales, según un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer.

Así como el cerebro de los mamíferos avanzados requiere de una red neuronal robusta para alcanzar un pensamiento más complejo, las grandes ciudades necesitan carreteras y sistemas avanzados de transporte que faciliten poblaciones más grandes y más productivas. El nuevo estudio descubrió una sorprendente similitud en cómo los cerebros y ciudades más grandes tienen que lidiar con el difícil problema de mantener una interconexión suficiente.

"La selección natural ha guiado de forma pasiva la evolución del cerebro de los mamíferos a través del tiempo, al igual que los políticos y los empresarios tienen en forma indirecta la organización de las ciudades grandes y pequeñas", dijo Mark Changizi, un experto en neurobiología y profesor asistente en el Departamento de Ciencia Cognitiva del Rensselaer, que dirigió el estudio. "Parece que estas dos manos invisibles han llegado a una conclusión similar: el cerebro y las ciudades, a medida que crecen, tienen que ser igualmente densamente interconectados para funcionar de manera óptima".

En la medida que el cerebro se vuelve más complejo al pasar de una especie a otra, se modifican la estructura y organización a fin de lograr el nivel más adecuado de interconexión. Uno no esperaría que por duplicar el tamaño del cerebro del perro, por ejemplo, éste tendría las mismas capacidades que un cerebro humano. Esto se debe, entre otras cosas, a que un cerebro humano no se limita a tener más "neuronas perro", sin que, en cambio, tiene neuronas con un mayor número de sinapsis que las de un perro - algo crucial para ayudar a mantener el cerebro humano óptimamente conectado.

Changizi sostiene que al igual que con el cerebro, la interconexión es también un componente crítico de la función general de las ciudades. El juntar tres copias de la ciudad de Seattle (superficie: 83,9 millas cuadradas) no produciría como resultado el mismo nivel de interconexión y eficiencia de una ciudad como Chicago (superficie: 227,1 millas cuadradas). Habría demasiadas autopistas con muy pocas salidas y caminos que quedarían demasiado estrechos.

Al explorar este tema, Changizi descubrió evidencias que vinculan el tamaño de una ciudad o un cerebro con el número y el tamaño de su infraestructura de apoyo. Investigó cómo en la medida que aumentan las infraestructuras, también aumenta la superficie de los cerebros y las ciudades.

Según los hallazgos de Changazi, mientras las ciudades y el neocórtex crecen superficialmente, el número de sus conexiones (carreteras en las ciudades y las neuronas piramidales en el cerebro) aumentan más lentamente. El número de nuevas conexiones, tanto en los cerebroscomo en las ciudades, es de 3/4(S), donde S = superficie.

Igualmente, en la medida que las ciudades o el cerebro crecen, el número total de salidas de las autopistas y las sinapsis (que comparten una función similar como puntos terminales en las carreteras y las neuronas) aumenta con un exponente de alrededor de 9/8. El número de salidas por carretera y sinapsis por neurona también están estrechamente relacionados, con un exponente de crecimiento de aproximadamente 3/8.

Estas y otras conclusiones se detallan en el documento "Common Scaling Laws for City Highway Systems and the Mammalian Neocortex", publicado esta semana en la revista Complexity. El documento completo puede ser visto en línea en el sitio Web de la revista Complexity.

Changizi sostiene que "Cuando las ciudades y el cerebro aumentan de tamaño y funciones, parecen seguir similares leyes empírica ya que tienen que mantener con eficacia un nivel fijo de conexión, independiente del tamaño físico del cerebro o de la ciudad, a fin de funcionar correctamente."


Marc Destefano, profesor asistente del Departamento de Ciencia Cognitiva de Rensselaer, es co-autor del trabajo.