¿Las redes neurales que emulan al cerebro necesitan dormir?
El equipo de Yijing Watkins, experta en computación del Laboratorio Nacional estadounidense de Los Álamos, estudia redes neurales, que son sistemas artificiales cuyo diseño emula las conexiones entre neuronas en el cerebro. Estas redes neurales son capaces de aprender cosas mediante un procedimiento que se parece mucho al que usan los cerebros vivos. Watkins y sus colegas decidieron entrenar a un sistema artificial de esa clase, concretamente un procesador neuromórfico, de manera análoga a como los humanos y otros sistemas biológicos aprendemos de nuestro entorno durante el desarrollo en la infancia.
El equipo de Watkins descubrió que las simulaciones con redes neurales se volvían inestables después de períodos continuos de aprendizaje no supervisado. Cuando estos científicos expusieron las redes neurales a estados análogos a las ondas que experimentan los cerebros vivos durante el sueño, se restableció la estabilidad. «Fue como si estuviéramos dando a las redes neurales el equivalente a una buena noche de descanso», destaca Watkins.
Nadie puede decir si los androides soñarán con ovejas eléctricas, pero parece que necesitarán períodos de descanso que ofrezcan beneficios similares a los que el sueño proporciona a los cerebros vivos.
El descubrimiento se produjo concretamente cuando el equipo de investigación trabajaba en dotar a las redes neurales de una capacidad lo más parecida posible a la forma en que los humanos y otros sistemas biológicos aprendemos a ver y a reconocer lo que vemos. El grupo luchó inicialmente con la estabilización de redes neurales simuladas que estaban sometidas a un aprendizaje de diccionario no supervisado, una práctica que implica clasificar objetos sin tener ejemplos previos con los que compararlos.
Los investigadores tomaron la decisión de exponer las redes neurales a un análogo artificial del sueño casi como un último recurso para estabilizarlas. Experimentaron con varios tipos de ruido, aproximadamente comparables a la estática que se puede encontrar entre las emisoras de un dial mientras se sintoniza una radio. Los mejores resultados llegaron cuando utilizaron ondas del llamado ruido gaussiano, que incluye un amplio rango de frecuencias y amplitudes. Watkins y sus colegas tienen la hipótesis de que el ruido imita el tipo de señal recibida por las neuronas biológicas durante la fase del proceso de dormir conocida como sueño de ondas lentas. Los resultados sugieren que el sueño de ondas lentas puede actuar, en parte, para asegurar que las neuronas corticales mantengan su estabilidad y no sufran alucinaciones.
El siguiente objetivo del grupo es implementar su algoritmo en el chip neuromórfico Loihi de Intel. Esperan que al permitir que Loihi duerma de vez en cuando, eso le permita procesar de forma estable la información de una cámara de retina de silicio en tiempo real. Si los hallazgos confirman la necesidad de dormir en los cerebros artificiales, probablemente podemos esperar que lo mismo ocurra con los androides y otras máquinas muy inteligentes que puedan surgir en el futuro. (Fuente: NCYT Amazings)
