AI That Connects the Digital and Physical Worlds | Anima Anandkumar | TED

Traductor: Andrew Farrell Revisor: Sebastian Betti

I grew up with parents who are engineers.

Crecí con padres ingenieros.

They were among the first to bring computerized manufacturing

Fueron de los primeros en llevar la fabricación computarizada

to my hometown in India.

a mi ciudad natal en la India.

Growing up as a young girl,

Cuando era niña,

I remember being fascinated

recuerdo que me fascinaba ver

how these computer programs didn't just reside within a computer,

cómo estos programas informáticos no solo residían en un ordenador,

but touched the physical world

sino que llegaban al mundo físico

and produced these beautiful and precise metal parts.

y producían estas hermosas y precisas piezas metálicas.

Over the last two decades, as I pursued AI research,

Durante las dos últimas décadas, mientras me dedicaba a investigar la IA,

this memory continued to inspire me

este recuerdo siguió inspirándome

to connect the physical

para conectar los mundos físico y digital.

and digital worlds together.

I am working on AI that transforms the way we do science and engineering.

Estoy trabajando en una IA que transforme la forma

en que hacemos ciencia e ingeniería.

Scientific research and engineering design

La investigación científica y el diseño de ingeniería

currently involves a lot of trial and error.

actualmente implican mucho ensayo y error.

Many long hours are spent in the lab doing experiments.

Se pasan muchas horas en el laboratorio haciendo experimentos.

So it's not just the great ideas that propel science forward.

Por lo tanto, no son solo las grandes ideas

las que impulsan el progreso de la ciencia.

You need these experiments to validate findings

Se necesitan estos experimentos para validar los hallazgos

and spark new ideas.

y generar nuevas ideas.

How can language models help here?

¿Cómo pueden ayudar los modelos lingüísticos en este sentido?

What if I ask ChatGPT to come up with a better design of an aircraft wing,

¿Qué pasa si le pido a ChatGPT que crea un mejor diseño para el ala de un avión

or a drone that flies on a turbulent wind?

o un avión no tripulado que vuele con vientos turbulentos?

It may suggest something.

Puede sugerir algo.

It may even draw something.

Puede que incluso dibuje algo.

But how do we know this is any good?

Pero, ¿cómo sabemos que esto es bueno?

We don't.

No lo sabemos.

Los modelos lingüísticos alucinan porque no tienen una base física.

Language models hallucinate because they have no physical grounding.

While language models may help generate new ideas,

Aunque los modelos lingüísticos pueden ayudar a generar nuevas ideas,

they cannot attack the hard part of science

no pueden atacar la parte difícil de la ciencia,

which is simulating the necessary physics

que es simular la física necesaria

to replace the Nab experiments.

para reemplazar los experimentos de Nab.

In order to model scientific and physical phenomena,

Para modelar fenómenos científicos y físicos,

text alone is not sufficient.

el texto por sí solo no es suficiente.

To get to AI with universal physical understanding,

Para llegar a la IA con una comprensión física universal,

we need to train it on the data of the world we observe.

necesitamos entrenarla con los datos del mundo que observamos.

And not just that, also its hidden details.

Y no solo eso, también sus detalles ocultos.

From the intricacies of quantum chemistry

Desde las complejidades de la química cuántica

that happen at the smallest level

que ocurren en el nivel más pequeño hasta las moléculas y proteínas que influyen

to molecules and proteins that influence how all biological processes work,

en el funcionamiento de todos los procesos biológicos,

to ocean currents and clouds that happen at planetary scales and beyond,

hasta las corrientes oceánicas y las nubes

que se producen a escala planetaria y más allá,

we need AI that can capture these whole range of physical phenomena.

necesitamos una IA que pueda captar toda esta gama de fenómenos físicos.

We need AI that can really zoom into the fine details

Necesitamos una IA que realmente pueda ampliar los detalles

in order to simulate these phenomena accurately.

para simular estos fenómenos con precisión.

To capture the cloud movements,

Para captar los movimientos de las nubes

and predict how clouds move and change in our atmosphere,

y predecir cómo se mueven y cambian las nubes en nuestra atmósfera,

we need to be able to zoom into the fine details

necesitamos poder analizar con detalle

of the turbulent fluid flow.

el flujo turbulento de los fluidos.

Standard deep learning uses a fixed number of pixels.

El aprendizaje profundo estándar utiliza un número fijo de píxeles.

So if you zoom in, it gets blurry

Por lo tanto, si amplias la imagen, se vuelve borrosa

and not all the details are captured.

y no se capturan todos los detalles.

We invented an AI technology called neural operators

Inventamos una tecnología de inteligencia artificial denominada

operadores neuronales que representa los datos como funciones o formas continuas

that represents the data as continuous functions or shapes,

and allows us to zoom in indefinitely to any resolution or scale.

y nos permite ampliar indefinidamente cualquier resolución o escala.

Neural operators allow us to train on data

Los operadores neuronales nos permiten entrenar con datos

at multiple scales or resolutions.

a múltiples escalas o resoluciones.

And also allows us to incorporate

También nos permite incorporar

the knowledge of mathematical equations

el conocimiento de las ecuaciones matemáticas

to fill in the finer details

para completar los detalles más sutiles

when only limited resolution data is available.

cuando solo hay datos de resolución limitada disponibles.

Such learning at multiple scales is essential for scientific understanding

Este aprendizaje a múltiples escalas es esencial para la comprensión científica

and neural operators enable this.

y los operadores neuronales lo permiten.

With neural operators,

Con los operadores neuronales,

we can simulate physical phenomena such as fluid dynamics

podemos simular fenómenos físicos como la dinámica de fluidos

as much as a million times faster than traditional simulations.

hasta un millón de veces más rápido que las simulaciones tradicionales.

Last year, we used neural operators to invent a better medical catheter.

El año pasado, utilizamos operadores neuronales

para inventar un catéter médico mejor.

A medical catheter is a tube that draws fluids out of the human body.

Un catéter médico es un tubo que extrae los líquidos del cuerpo humano.

Unfortunately, the bacteria tend to swim upstream against the fluid flow

Desafortunadamente, las bacterias tienden a nadar río arriba

en contra del flujo de líquido e infectan al ser humano.

and infect the human.

In fact, annually there is more than half a million cases

De hecho, cada año se producen más de medio millón de casos

of such healthcare-related infections,

de este tipo de infecciones relacionadas con la atención médica,

and this is one of the leading causes.

y esta es una de las principales causas.

Last year, we used neural operators to change the inside of the catheter

El año pasado, utilizamos operadores neuronales

para cambiar el interior del catéter de liso a estriado.

from smooth to ridged.

With ridges, now we have vortices created as the fluid flows,

Con las crestas, ahora se crean vórtices a medida que el fluido fluye,

and we can hope to stop the bacteria from swimming upstream

y podemos esperar evitar que las bacterias naden río arriba

because of these vortices.

debido a estos vórtices.

But to get this correct,

Pero para que esto sea correcto,

we need the shape of the ridges to be exactly right.

necesitamos que la forma de las crestas sea exactamente la correcta.

In the past, this would have been done by trial and error.

En el pasado, esto se habría hecho por pruebo y error.

Design a version of the catheter,

Diseñe una versión del catéter,

build it out, take it to the lab,

constrúyalo, llévelo al laboratorio,

observe a hypothesis if something went wrong,

observe una hipótesis si algo salió mal,

rinse and repeat and redesign again.

repita y vuelva a diseñarlo.

But instead, we taught AI the behavior of the fluid flow inside the tube,

Pero, en vez de eso, enseñamos a la IA

el comportamiento del flujo de fluido dentro del tubo

and with it, our neural operator model was able to directly propose

y, con ello, nuestro modelo de operador neuronal pudo proponer directamente

an optimized design.

un diseño optimizado.

We 3D-printed the design only once to verify that it worked.

Imprimimos el diseño en 3D solo una vez para comprobar que funcionaba.

In the video, you're seeing our catheter being tested in the lab.

En el vídeo, ven cómo se prueba nuestro catéter en el laboratorio.

The bacteria are not able to swim upstream,

Las bacterias no pueden nadar río arriba,

are instead being pushed out with the fluid flow.

y por eso son expulsadas por el flujo de líquido.

In fact, we measured the reduction in bacterial contamination

De hecho, medimos la reducción de la contaminación bacteriana

by more than 100-fold.

en más de 100 veces.

So in this case, the neural operators were specialized to understand

Por lo tanto, en este caso, los operadores neuronales

estaban especializados en entender el flujo de fluido en un tubo.

fluid flow in a tube.

What other applications can AI tackle

¿Qué otras aplicaciones puede abordar la IA

and help us solve such pressing problems?

¿y ayudarnos a resolver problemas tan apremiantes?

Can deep learning beat numerical weather models?

¿Puede el aprendizaje profundo superar a los modelos meteorológicos numéricos?

A group of leading weather scientists asked this question in February 2021,

Un grupo de destacados científicos meteorológicos

hizo esta pregunta en febrero de 2021, en una publicación de la «Royal Society».

in a "Royal Society" publication.

They felt that AI was still in its infancy,

Consideraban que la IA aún estaba dando sus primeros pasos

and that a number of fundamental breakthroughs would be needed

y que se necesitarían varios avances fundamentales

for AI to become competitive with traditional weather models,

para que la IA pudiera competir con los modelos meteorológicos tradicionales,

and that would take years or even decades.

algo que llevaría años o incluso décadas.

Exactly a year later,

Exactamente un año después,

we released FourCastNet.

lanzamos FourCastNet.

Using neural operators,

Con operadores neuronales,

we built the first fully AI-based weather model

creamos el primer modelo meteorológico

totalmente basado en inteligencia artificial, de alta resolución

that is high resolution

and is tens of thousands of times faster than traditional weather models.

y decenas de miles de veces más rápido que los modelos meteorológicos tradicionales.

What used to take a big supercomputer

Lo que solía necesitar una supercomputadora grande ahora

can now run on a gaming PC that you may have at home.

puede funcionar en un PC para juegos que puedes tener en casa.

This model is also running

Este modelo también se aplica

at the European Centre for Medium-Range Weather Forecasting,

en el Centro Europeo de Previsión Meteorológica a Medio Plazo,

one of the premier weather agencies of the world.

una de las principales agencias meteorológicas del mundo.

And our AI model is not just tens of thousands of times faster

Y nuestro modelo de IA no solo es decenas de miles de veces

más rápido que los modelos tradicionales.

than traditional models.

It's also more accurate in many cases.

También es más preciso en muchos casos.

On September 16 last year,

El 16 de septiembre del año pasado,

Hurricane Lee hit the coast of Nova Scotia, Canada.

el huracán Lee azotó la costa de Nueva Escocia, Canadá.

A full ten days earlier,

Diez días antes,

our FourCastNet model correctly predicted

nuestro modelo de FourCastNet predijo correctamente

that the hurricane would make landfall,

que el huracán tocaría tierra,

but the traditional weather model

pero el modelo meteorológico tradicional

predicted the hurricane would skip the coast.

predijo que el huracán no llegaría a la costa. Solo cinco días

Only five days later, on September 11,

después, el 11 de septiembre, el modelo meteorológico tradicional

did the traditional weather model correct its forecast to predict landfall.

corrigió su pronóstico para predecir la llegada a tierra.

Extreme weather events such as Hurricane Lee

Los fenómenos meteorológicos extremos, como el huracán Lee,

will only increase further unless we take action

solo aumentarán aún más a menos que tomemos medidas contra

on climate change.

el cambio climático.

Such as finding new, clean sources of energy.

Como encontrar fuentes de energía nuevas y limpias.

Nuclear fusion is one of them.

La fusión nuclear es una de ellas.

But unfortunately, there are still big challenges with it.

Pero, lamentablemente, sigue planteando grandes desafíos.

The fusion reactor heats up the plasma

El reactor de fusión calienta el plasma

to extremely high temperatures to get fusion started.

a temperaturas extremadamente altas para iniciar la fusión.

And sometimes this hot plasma can escape confinement

Y, a veces, este plasma caliente puede escapar del confinamiento

and can damage the reactor.

y dañar el reactor.

We train neural operators to simulate and predict

Formamos a los operadores neuronales para simular y predecir

the evolution of plasma inside the reactor.

la evolución del plasma dentro del reactor.

And with it,

Y con él,

we can use this to predict disruptions before they occur

podemos usarlo para predecir las interrupciones antes de que ocurran

and take corrective action in the real world.

y tomar medidas correctivas en el mundo real.

We are enabling the possibility of nuclear fusion

Estamos posibilitando la posibilidad de que la fusión nuclear

becoming a reality.

se haga realidad.

So neural operators and AI broadly

Así que, los operadores neuronales y la IA en general

are enabling us to tackle hard scientific challenges

nos permiten abordar desafíos científicos difíciles

such as climate change and nuclear fusion.

como el cambio climático y la fusión nuclear.

To me, this is just the beginning.

Para mí, esto es solo el principio.

So far, these AI models are limited to the narrow domains they're trained on.

Hasta ahora, estos modelos de IA se limitan

a los ámbitos estrechos en los que están entrenados.

What if you had an AI model

¿Qué pasaría si tuvieras un modelo de IA

that could solve all and any scientific problem?

que pudiera resolver todos y cada uno de los problemas científicos?

From designing better drones, aircrafts, rockets,

¿Desde diseñar mejores drones, aeronaves, cohetes

and even better drugs and medical devices?

e incluso mejores medicamentos y dispositivos médicos?

Such an AI model would greatly benefit humanity.

Un modelo de IA de este tipo beneficiaría enormemente a la humanidad.

This is what we are working on.

Esto es en lo que estamos trabajando.

We are building a generalist AI model with emergent capabilities

Estamos creando un modelo de IA generalista con capacidades emergentes

that can simulate any physical phenomena

que pueden simular cualquier fenómeno físico

and generate novel designs that were previously out of reach.

y generar diseños novedosos que antes estaban fuera de nuestro alcance.

This is how we scale up neural operators

Así es como ampliamos los operadores neuronales

to enable general intelligence with universal physical understanding.

para permitir la inteligencia general con una comprensión física universal.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)