¿Se ha preguntado alguna vez cómo consigue su cerebro reconocer la cara de un amigo entre la multitud, terminar una canción familiar en su cabeza o entender al instante lo que alguien quiere decir aunque hable con poca claridad? Según la teoría de Ray Kurzweil sobre el cerebro, todo se reduce a un elegante proceso: el reconocimiento jerárquico de patrones. Kurzweil explica este proceso en su libro Cómo crear una mente.
Siga leyendo para ver cómo, según Kurzweil, este sistema sorprendentemente uniforme del cerebro da lugar a todo lo que experimentamos como mente humana.
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Índice
La teoría del cerebro de Ray Kurzweil
Para entender la teoría de Ray Kurzweil, primero tenemos que comprender la estructura básica del cerebro humano. Kurzweil sostiene que la clave de la inteligencia humana reside en una fina capa externa del cerebro llamada neocórtex. El neocórtex sólo tiene unos 2,5 milímetros de grosor (aproximadamente el grosor de una servilleta de mesa), pero supone el 80% del peso del cerebro debido a su elaborado plegamiento, que crea su superficie arrugada. Kurzweil afirma que lo que hace extraordinario al neocórtex es su estructura sorprendentemente uniforme. El neurocientífico Vernon Mountcastle observó por primera vez esta uniformidad en la década de 1950: Descubrió que, a pesar de encargarse de todo, desde la percepción visual hasta el razonamiento abstracto y el lenguaje, el neocórtex mantiene una organización uniforme en todo momento.
(Nota breve: mientras que las estructuras cerebrales básicas evolucionaron hace cientos de millones de años, el neocórtex sólo lo hizo en los últimos 25 millones de años y permite habilidades como el lenguaje, el razonamiento abstracto y la resolución de problemas. Kurzweil describe el neocórtex como uniforme en su estructura física y procesos computacionales, de modo que los grupos de células nerviosas utilizan los mismos algoritmos básicos tanto si procesan la visión, el oído, el lenguaje o el pensamiento abstracto. Esto difiere de lo que los neurocientíficos han pensado durante mucho tiempo: En la década de 1900, Korbinian Brodmann dividió el cerebro en distintas regiones en función de los tipos de células y su organización. Los investigadores modernos calculan que el neocórtex contiene entre 150 y 200 áreas distintas, con diferencias estructurales sutiles pero importantes).
El neocórtex está organizado en estructuras verticales llamadas columnas corticales, cada una de ellas de medio milímetro de ancho y con unas 60.000 neuronas o células nerviosas. Inspirándose en su experiencia construyendo sistemas de reconocimiento de patrones para ordenadores, Kurzweil propone que dentro de estas columnas se encuentran los reconocedores de patrones fundamentales del cerebro. Cada reconocedor de patrones está formado por unas 100 neuronas que trabajan juntas como un grupo, y tenemos aproximadamente 300 millones de estos reconocedores de patrones repartidos por el neocórtex. Pero, ¿qué hacen estos reconocedores de patrones? ¿Y cómo su actividad en el cerebro crea lo que experimentamos como mente: nuestros pensamientos, recuerdos, creatividad y conciencia? La respuesta de Kurzweil se centra en la jerarquía.
| ¿Podemos utilizar la IA para aplicar la ingeniería inversa al cerebro humano? Aunque los esfuerzos por construir la IA se inspiran desde hace tiempo en la investigación sobre la inteligencia humana, Kurzweil no es el único que aplica los conocimientos de los sistemas informáticos para explicar cómo funciona el cerebro humano. Kurzweil toma el reconocimiento jerárquico de patrones -un concepto que ha sido piedra angular de la investigación en IA al menos desde los años 80- ysostiene que es el principio fundamental de la inteligencia humana. Su colega Jeff Hawkins, empresario tecnológico, desarrolló una teoría similar, que detalla en Mil cerebros. Tanto Kurzweil como Hawkins señalan las columnas corticales como prueba biológica de sus teorías. Hawkins calcula que el neocórtex tiene 150.000 columnas corticales que funcionan como minicerebros, mientras que Kurzweil propone 300 millones de reconocedores de patrones, básicamente el mismo concepto a diferentes escalas. Pero los científicos se preguntan si las columnas corticales son realmente unidades funcionales o si podrían ser subproductos evolutivos. Y aunque está demostrado que el estudio de la cognición humana puede servir de base para el desarrollo de la IA, algunos científicos cognitivos se preguntan sila inteligencia artificial, que abstrae y simplifica los procesos cognitivos humanos, puede explicar el funcionamiento real del cerebro biológico. |
Cómo la mente surge del reconocimiento de patrones
Kurzweil sostiene que la mente surge cuando millones de reconocedores de patrones trabajan juntos en un sistema jerárquico, organizándose en capas de complejidad creciente. Los niveles inferiores manejan patrones simples y concretos, mientras que los superiores los combinan en conceptos cada vez más complejos. Por ejemplo, al reconocer una melodía familiar, los niveles inferiores detectan notas y ritmos, los niveles medios identifican progresiones de acordes y frases, y los niveles superiores reconocen la canción y los recuerdos asociados. Kurzweil explica que este mismo proceso de reconocimiento de patrones, repetido en distintos niveles de abstracción, da lugar a todo lo que consideramos exclusivamente humano: desde entender el lenguaje hasta enamorarse o tener ideas morales.
(Nota breve: Kurzweil aborda lo que los filósofos llaman el "problema difícil" de la conciencia: la cuestión de por qué tenemos experiencias internas subjetivas. Kurzweil es materialista y sostiene que la conciencia surge exclusivamente de los procesos físicos del cerebro, mientras que los dualistas sostienen que la conciencia implica algo más allá del cerebro. Dentro del materialismo, la mayoría de las teorías sitúan la conciencia en el neocórtex, pero la investigación ha empezado a cuestionar este punto de vista. Los estudios sobre personas nacidas sin la mayor parte del neocórtex sugieren que siguen mostrando importantes signos de conciencia: reconocen a las personas, disfrutan de la música y muestran emociones. Esto apunta a que las regiones cerebrales más antiguas son potencialmente más cruciales para la conciencia de lo que se pensaba).
En el sistema jerárquico de reconocimiento de patrones del cerebro, la información fluye simultáneamente en dos direcciones. El procesamiento ascendente significa que los patrones simples detectados en los niveles inferiores se combinan para desencadenar el reconocimiento de patrones más complejos en los niveles superiores, ascendiendo desde las características básicas hasta los conceptos completos. El procesamiento descendente significa que los patrones de nivel superior envían señales de predicción hacia abajo, haciendo que los niveles inferiores sean más sensibles a los patrones esperados basados en el contexto y la experiencia previa. Kurzweil sostiene que este flujo bidireccional funciona continuamente en todos los niveles de la jerarquía.
Piense en lo que ocurre cuando lee la palabra "AZÚCAR". El procesamiento ascendente comienza cuando los ojos detectan las características de las letras: líneas horizontales y diagonales, curvas y esquinas. Esto desencadena el reconocimiento en el siguiente nivel, donde diferentes combinaciones de líneas y curvas se reconocen como las letras S, U, G, A y R. En otro nivel, esta secuencia de letras desencadena el reconocimiento de la palabra "SUGAR". El procesamiento descendente se produce al mismo tiempo, ya que los niveles superiores envían señales de predicción a los niveles inferiores. Si estás leyendo una receta y ves "S-U-G-A", el reconocedor de patrones a nivel de palabra para "AZÚCAR" le dice a los reconocedores a nivel de letra: "¡Busca la R a continuación!" para que puedas identificar la letra aunque esté manchada o mal impresa.
| El reconocimiento de patrones también influye en la percepción social El flujo bidireccional de información que describe Kurzweil parece ser un principio clave de cómo el cerebro procesa información compleja. Los neurocientíficos sociales explican que, por ejemplo, cuando se conoce a alguien nuevo, las regiones cerebrales inferiores detectan rasgos visuales básicos como el tono de la piel y la estructura facial. Al mismo tiempo, las regiones superiores utilizan el reconocimiento de patrones para activar conceptos y estereotipos sociales: Cuando el cerebro reconoce patrones que coinciden con determinadas categorías sociales, recupera las expectativas que asocias a esas categorías y envía señales de predicción hacia abajo para influir en lo que percibes. Este flujo de información bidireccional adquiere especial importancia cuando las señales sociales son ambiguas. La mayoría de los rostros no encajan perfectamente en categorías claras, sino que se sitúan en algún punto intermedio: Una persona puede tener rasgos que sugieran varias categorías de sexo o raza, o las señales contextuales, como la ropa, pueden entrar en conflicto con las expectativas que tu cerebro asocia con sus rasgos faciales. En estas situaciones ambiguas, influye más el procesamiento descendente del cerebro, que utiliza los conocimientos previos y las asociaciones aprendidas para ayudar a construir una comprensión coherente de la persona que tenemos delante. Cuanto más ambigua es la información visual, más recurre el cerebro a las predicciones descendentes para rellenar los huecos. |
Por qué este sistema funciona tan bien: Redundancia
Kurzweil sostiene que el sistema jerárquico de reconocimiento de patrones alcanza una fiabilidad notable porque almacena múltiples copias de patrones importantes, lo que él denomina redundancia. En lugar de almacenar una sola copia de patrones importantes, el cerebro mantiene miles de reconocedores de patrones para cosas como la letra "S" o el concepto "azúcar".
(Nota breve: Investigaciones recientes han confirmado la idea de Kurzweil de que la redundancia hace más fiables nuestras capacidades cognitivas. En lugar de limitarse a archivar varias copias, el cerebro crea redundancia asegurándose de que se pueda acceder a la información por varias vías. Los estudios revelan que los adultos mayores con mayor redundancia funcional -másrutas alternativas entre regiones cerebrales- obtienen mejores resultados en tareas de memoria y muestran mayor resistencia a los cambios cerebrales relacionados con la edad. La redundancia en las regiones cerebrales relacionadas con la memoria predice en gran medida el rendimiento de la memoria, aunque la relación es dinámica: en las primeras fases de la enfermedad de Alzheimer, la redundancia aumenta a medida que el cerebro compensa los daños, y luego disminuye a medida que avanza la enfermedad).
Kurzweil explica que la redundancia en el almacenamiento cerebral de patrones importantes tiene dos propósitos. En primer lugar, permite un reconocimiento sólido a pesar de una entrada imperfecta. Se puede reconocer la cara de un amigo con poca luz, entender el habla en una fiesta ruidosa o leer una letra descuidada porque varios reconocedores de patrones contribuyen a la misma tarea. Si algunos fallan, otros pueden compensarlo. En segundo lugar, la redundancia permite lo que Kurzweil denomina reconocimiento invariante, la capacidad de reconocer patrones a pesar de las variaciones de tamaño, posición, estilo o contexto. Usted identifica la letra "S" tanto si está impresa como escrita a mano, con serifa o sin serifa, porque los distintos reconocedores de patrones han aprendido a identificar su "S" en todas estas variaciones.
(Nota breve: en lugar de confiar únicamente en la redundancia para un reconocimiento sólido e invariable, el cerebro también parece optimizar a qué características prestar atención cuando busca patrones en la información visual. Por ejemplo, cuando vemos una taza de café, los niveles inferiores pueden detectar rasgos como líneas curvas y bordes, los niveles medios los combinan en formas como "cuerpo cilíndrico" y "asa", y los niveles superiores reconocen una taza de café. Con la experiencia, el cerebro aprende a destacar las relaciones estructurales que definen una taza y a restar importancia a los detalles que varían, como el color o el tamaño. No es tanto que tu cerebro almacene miles de imágenes de tazas de café, sino que construye tu conocimiento de las tazas de tal manera que siempre puedes reconocer una).
Kurzweil sostiene que la redundancia también explica por qué la memoria funciona de forma distinta a lo que cabría esperar. El cerebro no almacena grabaciones de experiencias, sino patrones que permiten reconstruir los acontecimientos a medida que se recuerdan. Por eso los recuerdos parecen vívidos y precisos, aunque contengan inexactitudes significativas: El cerebro reconstruye el recuerdo a partir de patrones almacenados, en lugar de reproducir una grabación fiel de la experiencia original.
(Nota breve: Los psicólogos, entre ellos Daniel Schacter (Los siete pecados de la memoria), sugieren que nuestros cerebros reconstruyen los recuerdos a partir de patrones almacenados no sólo por cómo se almacenan esos patrones, sino porque este proceso permite un pensamiento flexible y previsor que tenía ventajas de supervivencia para nuestros antepasados. El proceso de reconstruir un recuerdo a medida que lo recordamos nos ayuda a integrar información nueva con experiencias antiguas, actualizar nuestros conocimientos cuando cambian las circunstancias y utilizar experiencias pasadas para planificar nuevas situaciones. De hecho, algunos expertos creen que nuestra memoria evolucionó principalmente para ayudarnos a anticiparnos y prepararnos para lo que vendrá después).
El carácter universal del procesamiento jerárquico
Kurzweil sostiene que todas las capacidades cognitivas humanas -memoria, toma de decisiones, creatividad y emociones- utilizan este mismo proceso jerárquico de reconocimiento de patrones, sólo que con diferentes patrones aprendidos organizados en jerarquías distintas. La memoria requiere que el cerebro almacene y recupere secuencias de patrones. La toma de decisiones implica emparejar patrones situacionales con patrones de respuesta apropiados. La creatividad surge cuando los reconocedores de patrones encuentran conexiones entre jerarquías de conceptos previamente no relacionados, lo que experimentamos como pensamiento metafórico. Las emociones exigen la activación de reconocedores de patrones de alto nivel que integran señales visuales, recuerdos, contextos sociales y sensaciones físicas en experiencias complejas.
(Nota breve: el neurocientífico Mark Mattson coincide con Kurzweil en que nuestra capacidad para procesar patrones complejos -comoimágenes, sonidos, relaciones espaciales y secuencias de acontecimientos- es la base de nuestras capacidades cognitivas más sofisticadas. La memoria codifica y recupera los patrones que percibimos o construimos, mientras que la toma de decisiones integra los patrones almacenados para que podamos razonar, resolver problemas y tomar decisiones adaptativas. La creatividad conecta patrones no relacionados y crea otros completamente nuevos, y las emociones pueden haber evolucionado específicamente para mejorar el procesamiento de patrones, haciendo que las experiencias importantes tengan más probabilidades de ser almacenadas y recordadas).
La universalidad del procesamiento jerárquico en todo el cerebro significa que sus aproximadamente 300 millones de reconocedores de patrones, a pesar de utilizar el mismo algoritmo básico, pueden manejar toda la gama de tareas cognitivas humanas simplemente aprendiendo diferentes patrones y organizándolos en diferentes jerarquías. Kurzweil sostiene que el poder de este sistema no reside en la complejidad de sus componentes individuales, sino en la inteligencia que emerge de su organización jerárquica.
(Nota breve: si toda la cognición surge del reconocimiento de patrones, ¿cuánto de ella ocurre independientemente del recuerdo explícito? Los expertos señalan que podemos saber que algo nos resulta familiar sin ser capaces de recordar las experiencias que crearon esa familiaridad: Cuando pasamos por algo emocionalmente significativo, la amígdala envía señales a otras regiones del cerebro de que es importante preservar esos patrones. La película Eterno resplandor de una mente sin mácula ofrece una demostración ficticia de ello. Al terminar su relación, los protagonistas borran sus recuerdos de ella, pero siguen sintiéndose atraídos el uno por el otro. Pueden reconocer comportamientos y respuestas familiares porque están moldeados por su historia compartida incluso después de olvidar. Sus identidades reflejan los patrones que han aprendido, aunque los recuerdos que crearon esos patrones hayan desaparecido).
Más información sobre la teoría del cerebro de Ray Kurzweil
Para entender esta teoría en su contexto más amplio -y ver hacia dónde la lleva Kurzweil- lea la guía de Shortform sobre su libro Cómo crear una mente.
