A brain in a supercomputer | Henry Markram

Henry Markram construye un cerebro en un supercomputador

Traductor: Jesus Nuevo-Chiquero Revisor: Daniel W. Hinojosa Ramos

Our mission is to build

Nuestra misión es construir

a detailed, realistic

un modelo detallado y realista

computer model of the human brain.

del cerebro humano en un computador.

And we've done, in the past four years,

Y hemos hecho, en los últimos 4 años,

a proof of concept

una prueba de concepto

on a small part of the rodent brain,

en una pequeña parte del cerebro de un roedor

and with this proof of concept we are now scaling the project up

y con esta prueba, estamos incrementando la escala del proyecto

to reach the human brain.

para alcanzar el cerebro humano.

Why are we doing this?

¿Por qué estamos haciendo esto?

There are three important reasons.

Hay 3 razones importantes.

The first is, it's essential for us to understand the human brain

La primera es: es esencial para nosotros entender el cerebro humano

if we do want to get along in society,

si queremos funcionar en sociedad

and I think that it is a key step in evolution.

y creo que es un paso clave en la evolución.

The second reason is,

La segunda razón es

we cannot keep doing animal experimentation forever,

no podemos seguir experimentando en animales por siempre,

and we have to embody all our data and all our knowledge

y tenemos que plasmar todos nuestros datos y todo nuestro conocimiento,

into a working model.

en un modelo que funcione.

It's like a Noah's Ark. It's like an archive.

Es como el Arca de Noé. Como un archivo.

And the third reason is that there are two billion people on the planet

La tercera razón es que hay 2 mil millones de personas en el planeta

that are affected by mental disorder,

afectadas por desórdenes mentales,

and the drugs that are used today

y los medicamentos que hoy en día se emplean

are largely empirical.

son mayormente de desarrollo empírico.

I think that we can come up with very concrete solutions on

Creo que podemos crear soluciones muy concretas sobre

how to treat disorders.

cómo tratar dichos desórdenes.

Now, even at this stage,

Ahora bien, incluso en esta etapa,

we can use the brain model

podemos usar el modelo del cerebro

to explore some fundamental questions

para explorar algunas interrogantes fundamentales

about how the brain works.

sobre cómo funciona el cerebro.

And here, at TED, for the first time,

Y aquí, en TED, por primera vez,

I'd like to share with you how we're addressing

me gustaría compartir con ustedes cómo estamos abordando

one theory -- there are many theories --

una teoría, hay muchas teorías,

one theory of how the brain works.

una teoría de cómo funciona el cerebro.

So, this theory is that the brain

Bien, ésta teoría dice que el cerebro,

creates, builds, a version of the universe,

crea, construye, una versión del universo.

and projects this version of the universe,

Y proyecta esta versión del universo,

like a bubble, all around us.

como una burbuja, alrededor nuestro.

Now, this is of course a topic of philosophical debate for centuries.

Ahora bien, este ha sido por supuesto un tema de debate filosófico durante siglos.

But, for the first time, we can actually address this,

Pero, por primera vez, podemos realmente abordarlo,

with brain simulation,

con una simulación del cerebro,

and ask very systematic and rigorous questions,

y plantearnos preguntas muy sistemáticas y rigurosas,

whether this theory could possibly be true.

sobre si esta teoría podría ser cierta.

The reason why the moon is huge on the horizon

La razón por la que la luna es enorme en el horizonte

is simply because our perceptual bubble

es simplemente porque nuestra burbuja perceptiva

does not stretch out 380,000 kilometers.

no se estira 380.000 kilómetros.

It runs out of space.

Se queda sin espacio.

And so what we do is we compare the buildings

Así que lo que hacemos es comparar los edificios

within our perceptual bubble,

dentro de nuestra burbuja perceptiva

and we make a decision.

y tomamos una decisión

We make a decision it's that big,

Decidimos que es, así de grande,

even though it's not that big.

aunque no sea, tan grande

And what that illustrates

y lo que esto ilustra

is that decisions are the key things

es que las decisiones son elementos clave

that support our perceptual bubble. It keeps it alive.

que mantienen nuestra burbuja perceptiva. La mantiene viva.

Without decisions you cannot see, you cannot think,

Sin decisiones no puedes ver, no puedes pensar,

you cannot feel.

no puedes sentir.

And you may think that anesthetics work

Y pueden pensar que los sedantes funcionan

by sending you into some deep sleep,

al inducir un sueño profundo

or by blocking your receptors so that you don't feel pain,

o bloqueando tus receptores para que no sientas dolor,

but in fact most anesthetics don't work that way.

pero de hecho la mayoría de los sedantes no funcionan así.

What they do is they introduce a noise

Lo que hacen es que introduce un ruido

into the brain so that the neurons cannot understand each other.

en el cerebro para que las neuronas no se entiendan entre ellas.

They are confused,

Están confundidas,

and you cannot make a decision.

y no puedes tomar una decisión.

So, while you're trying to make up your mind

Así que, mientras tratas de entender lo que sucede

what the doctor, the surgeon, is doing

con respecto a lo que el doctor, el cirujano te está haciendo

while he's hacking away at your body, he's long gone.

mientras está cortando en tu cuerpo, él hace rato que se ha ido.

He's at home having tea.

Está ya en casa tomando té.

(Laughter)

(Risas)

So, when you walk up to a door and you open it,

cuando caminas hacia la puerta y la abres,

what you compulsively have to do to perceive

lo que compulsivamente tienes que hacer para percibir

is to make decisions,

es tomar decisiones,

thousands of decisions about the size of the room,

miles de decisiones sobre el tamaño de la habitación,

the walls, the height, the objects in this room.

la pared, la altura, los objetos en la habitación.

99 percent of what you see

El 99% de lo que ves

is not what comes in through the eyes.

no es lo que entra por los ojos.

It is what you infer about that room.

Es lo que infieres sobre la habitación.

So I can say, with some certainty,

Por lo tanto, puedo decir, con cierta seguridad,

"I think, therefore I am."

"Pienso, luego existo"

But I cannot say, "You think, therefore you are,"

Pero no puedo decir, "Tú piensas, luego existes",

because "you" are within my perceptual bubble.

porque tú estás dentro de mi burbuja perceptiva.

Now, we can speculate and philosophize this,

Ahora bien, podemos especular y filosofar sobre esto,

but we don't actually have to for the next hundred years.

pero no tenemos realmente que hacerlo durante los próximos 100 años.

We can ask a very concrete question.

Podemos hacernos una pregunta muy concreta:

"Can the brain build such a perception?"

¿Puede el cerebro construir tal percepción?

Is it capable of doing it?

¿Es capaz de hacerlo?

Does it have the substance to do it?

¿Tiene la substancia para hacerlo?

And that's what I'm going to describe to you today.

Y eso es lo que voy a describirles hoy.

So, it took the universe 11 billion years to build the brain.

Bien, le llevó al universo 11 mil millones de años construir el cerebro.

It had to improve it a little bit.

Tuvo que mejorarlo un poco:

It had to add to the frontal part, so that you would have instincts,

Tuvo que añadir la parte frontal, para que podamos tener instintos

because they had to cope on land.

para que pudieran arreglárselas en la tierra.

But the real big step was the neocortex.

Pero auténtico gran paso fue el neocórtex.

It's a new brain. You needed it.

Es un cerebro nuevo. Lo necesitas.

The mammals needed it

Los mamíferos lo necesitan

because they had to cope with parenthood,

porque tienen que lidiar con la paternidad,

social interactions,

interacciones sociales,

complex cognitive functions.

y funciones cognitivas complejas.

So, you can think of the neocortex

Así, podemos pensar en el neocórtex

actually as the ultimate solution today,

como la solución definitiva, hoy en día,

of the universe as we know it.

del universo como lo conocemos.

It's the pinnacle, it's the final product

Es el pináculo, el producto final

that the universe has produced.

que el universo ha producido.

It was so successful in evolution

Tuvo tanto éxito en la evolución

that from mouse to man it expanded

que de ratón a hombre se ha expandido

about a thousandfold in terms of the numbers of neurons,

cerca de 1000 veces en términos del número de neuronas,

to produce this almost frightening

para producir este órgano,

organ, structure.

esta estructura, que casi asusta.

And it has not stopped its evolutionary path.

Y no ha parado en su camino evolutivo.

In fact, the neocortex in the human brain

De hecho, el neocórtex en el cerebro humano

is evolving at an enormous speed.

está evolucionando a una excesiva velocidad.

If you zoom into the surface of the neocortex,

Si hacemos un acercamiento a la superficie del neocórtex,

you discover that it's made up of little modules,

descubriremos que está hecho de pequeños módulos,

G5 processors, like in a computer.

procesadores G5, como en un computador.

But there are about a million of them.

Pero hay cerca de 1 millón de ellos.

They were so successful in evolution

Han tenido tanto éxito en la evolución

that what we did was to duplicate them

que lo que hemos hecho ha sido duplicarlos

over and over and add more and more of them to the brain

una y otra vez, y añadir más y más al cerebro.

until we ran out of space in the skull.

hasta que nos quedamos sin espacio en el cráneo.

And the brain started to fold in on itself,

Y el cerebro empezó a plegarse sobre sí mismo,

and that's why the neocortex is so highly convoluted.

y por eso el neocórtex está tan retorcido.

We're just packing in columns,

Estábamos simplemente empaquetando en columnas,

so that we'd have more neocortical columns

para que tuviéramos más columnas neocorticales

to perform more complex functions.

para realizar funciones más complejas.

So you can think of the neocortex actually as

Así que puedes pensar en el neocórtex realmente como

a massive grand piano,

un enorme piano de cola,

a million-key grand piano.

un piano con 1 millón de teclas.

Each of these neocortical columns

Cada una de estas columnas neocorticales

would produce a note.

produciría una nota.

You stimulate it; it produces a symphony.

Si lo estimulas, produce una sinfonía.

But it's not just a symphony of perception.

Pero no es sólo una sinfonía de percepción,

It's a symphony of your universe, your reality.

es una sinfonía de tu universo, tu realidad.

Now, of course it takes years to learn how

Ahora bien, desde luego lleva años aprender cómo

to master a grand piano with a million keys.

tocar un piano de cola con un millón de teclas.

That's why you have to send your kids to good schools,

Y es por esto que tienes que mandar a tus hijos a buenas escuelas,

hopefully eventually to Oxford.

y esperemos que finalmente a Oxford.

But it's not only education.

Pero no es sólo educación.

It's also genetics.

También es genética.

You may be born lucky,

Puedes nacer con suerte,

where you know how to master your neocortical column,

o puedes saber cómo dominar tu columna neocortical,

and you can play a fantastic symphony.

y puedes tocar una fantástica sinfonía.

In fact, there is a new theory of autism

De hecho, hay una nueva teoría del autismo

called the "intense world" theory,

llamada "La teoría del mundo intenso",

which suggests that the neocortical columns are super-columns.

que sugiere que las columnas neocorticales son super-columnas.

They are highly reactive, and they are super-plastic,

Son altamente reactivas, y super-elásticas,

and so the autists are probably capable of

y por eso los autistas son probablemente capaces

building and learning a symphony

de construir y aprender una sinfonía

which is unthinkable for us.

que es impensable para nosotros.

But you can also understand

Pero también puedes entender

that if you have a disease

que si tuvieras una enfermedad

within one of these columns,

dentro de una de estas columnas,

the note is going to be off.

la nota va a estar desafinada.

The perception, the symphony that you create

La percepción, la sinfonía que creas

is going to be corrupted,

va a estar contaminada,

and you will have symptoms of disease.

y tendrás los síntomas de una enfermedad.

So, the Holy Grail for neuroscience

el Santo Grial de la neurociencia

is really to understand the design of the neocoritical column --

es entender el diseño de la columna neocortical

and it's not just for neuroscience;

y no sólo para la neurociencia

it's perhaps to understand perception, to understand reality,

es quizás el entender la percepción, entender la realidad,

and perhaps to even also understand physical reality.

y quizás incluso entender la realidad física.

So, what we did was, for the past 15 years,

Así que lo que hicimos, durante los últimos 15 años,

was to dissect out the neocortex, systematically.

fue diseccionar el neocórtex, sistemáticamente.

It's a bit like going and cataloging a piece of the rainforest.

Es un poco como catalogar una parte de la selva.

How many trees does it have?

¿Cuántos árboles tiene?

What shapes are the trees?

¿Qué formas tienen los árboles?

How many of each type of tree do you have? Where are they positioned?

¿Cuántos de cada tipo hay?, ¿Dónde se encuentran colocados?

But it's a bit more than cataloging because you actually have to

Pero es un poco más que catalogar porque realmente tienes

describe and discover all the rules of communication,

que describir y descubrir todas la reglas de comunicación

the rules of connectivity,

la reglas de la conectividad,

because the neurons don't just like to connect with any neuron.

porque las neuronas no se conectan con cualquier neurona.

They choose very carefully who they connect with.

Eligen con cuidado con quiénes se conectan.

It's also more than cataloging

Es también más que catalogar

because you actually have to build three-dimensional

porque en realidad tienes que construir

digital models of them.

modelos tri-dimensionales digitales de ellos.

And we did that for tens of thousands of neurons,

Y lo hicimos para decenas de miles de neuronas,

built digital models of all the different types

construir modelos digitales de diferentes tipos

of neurons we came across.

de neuronas que nos hemos encontrado.

And once you have that, you can actually

Y una vez que tienes eso, puedes realmente

begin to build the neocortical column.

empezar a construir la columna neocortical.

And here we're coiling them up.

Y aquí estamos, enrollándolas.

But as you do this, what you see

Pero según haces esto, lo que ves

is that the branches intersect

es que las ramas se intersectan

actually in millions of locations,

en millones de lugares,

and at each of these intersections

y en cada una de estas intersecciones

they can form a synapse.

pueden formar una sinapsis.

And a synapse is a chemical location

Y una sinapsis es una posición química

where they communicate with each other.

donde se comunican entre sí.

And these synapses together

Y juntas estas sinapsis

form the network

forman la red

or the circuit of the brain.

o el circuito del cerebro.

Now, the circuit, you could also think of as

Ahora bien, el circuito lo puedes pensar como

the fabric of the brain.

el tejido del cerebro.

And when you think of the fabric of the brain,

Y cuando piensas en el tejido del cerebro,

the structure, how is it built? What is the pattern of the carpet?

la estructura, ¿cómo está construido? ¿Cuál es el patrón de la alfombra?

You realize that this poses

Te das cuenta de que representa

a fundamental challenge to any theory of the brain,

un reto fundamental para cualquier teoría del cerebro,

and especially to a theory that says

y especialmente para una teoría que dice

that there is some reality that emerges

que hay una realidad que emerge

out of this carpet, out of this particular carpet

de esa alfombra, de esa alfombra en particular

with a particular pattern.

con un patrón particular.

The reason is because the most important design secret of the brain

La razón es porque el secreto más importante del diseño del cerebro

is diversity.

es la diversidad.

Every neuron is different.

Cada neuronal es diferente.

It's the same in the forest. Every pine tree is different.

Es lo mismo que en el bosque. Cada pino es diferente.

You may have many different types of trees,

Puedes tener muchos tipos diferentes de árboles,

but every pine tree is different. And in the brain it's the same.

pero cada pino es diferente. Y en el cerebro es igual.

So there is no neuron in my brain that is the same as another,

Así que no hay una neurona en mi cerebro que sea igual a otra,

and there is no neuron in my brain that is the same as in yours.

y no hay una neurona en mi cerebro que sea igual en el tuyo.

And your neurons are not going to be oriented and positioned

Y tus neuronas no van a estar orientadas y colocadas,

in exactly the same way.

exactamente, de la misma manera.

And you may have more or less neurons.

Y puedes tener más o menos neuronas.

So it's very unlikely

Así que es muy poco probable

that you got the same fabric, the same circuitry.

que tengas el mismo tejido, los mismos circuitos.

So, how could we possibly create a reality

Entonces, ¿cómo podríamos crear una realidad

that we can even understand each other?

que incluso podemos entender entre nosotros?

Well, we don't have to speculate.

Bien, no tenemos que especular.

We can look at all 10 million synapses now.

Podemos mirar todas las 10 millones de sinapsis actualmente.

We can look at the fabric. And we can change neurons.

Podemos mirar el tejido. Y podemos cambiar las neuronas.

We can use different neurons with different variations.

Podemos usar diferentes neuronas con diferentes variaciones.

We can position them in different places,

Y podemos colocarlas en diferentes lugares,

orient them in different places.

orientarlas en diferentes lugares.

We can use less or more of them.

Y podemos usar más o menos neuronas.

And when we do that

Y cuando hacemos eso

what we discovered is that the circuitry does change.

lo que descubrimos es que el circuito cambia.

But the pattern of how the circuitry is designed does not.

Pero el patrón de cómo el circuito está diseñado no.

So, the fabric of the brain,

Así, el tejido del cerebro,

even though your brain may be smaller, bigger,

aunque tu cerebro sea pequeño, grande,

it may have different types of neurons,

tenga diferentes tipos de neuronas,

different morphologies of neurons,

diferentes morfologías de neuronas,

we actually do share

realmente compartimos

the same fabric.

el mismo tejido.

And we think this is species-specific,

Y creemos que eso es específico de cada especie,

which means that that could explain

lo que podría explicar

why we can't communicate across species.

el por qué no podemos comunicarnos entre especies.

So, let's switch it on. But to do it, what you have to do

Bien, encendámoslo. Pero para hacerlo, lo que tenemos que hacer

is you have to make this come alive.

es que cobre vida.

We make it come alive

Hacemos que cobre vida

with equations, a lot of mathematics.

con ecuaciones, muchas matemáticas.

And, in fact, the equations that make neurons into electrical generators

Y, de hecho, las ecuaciones que convierten las neuronas en generadores eléctricos

were discovered by two Cambridge Nobel Laureates.

fueron descubiertas por dos Premios Nobel de Cambridge.

So, we have the mathematics to make neurons come alive.

Así que tenemos las matemáticas que hacen que las neuronas cobren vida.

We also have the mathematics to describe

También tenemos las matemáticas que describen

how neurons collect information,

cómo las neuronas reúnen información,

and how they create a little lightning bolt

y cómo crean un pequeño rayo

to communicate with each other.

para comunicarse entre ellas.

And when they get to the synapse,

Y cuando llegan a la sinapsis,

what they do is they effectively,

lo que hacen es que efectiva y

literally, shock the synapse.

literalmente, conmocionan la sinapsis.

It's like electrical shock

Es como una descarga eléctrica

that releases the chemicals from these synapses.

que libera los elementos químicos de esta sinapsis.

And we've got the mathematics to describe this process.

Y tenemos las matemáticas que describen este proceso.

So we can describe the communication between the neurons.

Así que podemos describir la comunicación entre neuronas.

There literally are only a handful

Hay literalmente sólo un puñado

of equations that you need to simulate

de ecuaciones que se necesitan para simular

the activity of the neocortex.

la actividad del neocórtex.

But what you do need is a very big computer.

Pero lo que sí necesitas es una computadora muy grande.

And in fact you need one laptop

Y de hecho necesitas una laptop

to do all the calculations just for one neuron.

para hacer todos los cálculos para una única neurona.

So you need 10,000 laptops.

Así que necesitas 10.000 laptops.

So where do you go? You go to IBM,

¿A dónde vas entonces? Vas a IBM,

and you get a supercomputer, because they know how to take

y adquieres un supercomputador, porque saben cómo tomar

10,000 laptops and put it into the size of a refrigerator.

10.000 laptops y meterlos en algo del tamaño de un refrigerador.

So now we have this Blue Gene supercomputer.

Así que ahora tenemos el supercomputador Blue Gene.

We can load up all the neurons,

Podemos cargar todas las neuronas,

each one on to its processor,

cada una en su procesador

and fire it up, and see what happens.

y arrancarlo, y ver qué pasa.

Take the magic carpet for a ride.

Tomen la alfombra mágica para dar una vuelta.

Here we activate it. And this gives the first glimpse

Aquí lo activamos. Y eso da el primer vistazo fugaz

of what is happening in your brain

de lo que está pasando en tu cerebro

when there is a stimulation.

cuando hay una estimulación.

It's the first view.

Es la primera impresión.

Now, when you look at that the first time, you think,

Ahora bien, cuando lo miras por primera vez, piensas,

"My god. How is reality coming out of that?"

"Dios mío. ¿Cómo sale la realidad de eso?"

But, in fact, you can start,

Pero, de hecho, puedes empezar,

even though we haven't trained this neocortical column

aunque no hayas entrenado esta columna neocortical

to create a specific reality.

para crear una realidad específica.

But we can ask, "Where is the rose?"

podemos preguntar, "¿Dónde está la rosa?"

We can ask, "Where is it inside,

Podemos preguntar, "¿Dónde está ahí dentro,

if we stimulate it with a picture?"

si lo estimulamos con una imagen?"

Where is it inside the neocortex?

¿Dónde está dentro del neocórtex?

Ultimately it's got to be there if we stimulated it with it.

Definitivamente tiene que estar ahí si lo estimulamos con ella.

So, the way that we can look at that

Bien, la manera en la que podemos afrontar eso

is to ignore the neurons, ignore the synapses,

es ignorar las neuronas, ignorar las sinapsis,

and look just at the raw electrical activity.

y mirar sólo a la actividad eléctrica en crudo.

Because that is what it's creating.

Porque eso es lo que está creando.

It's creating electrical patterns.

Está creando patrones eléctricos.

So when we did this,

Así que cuando hicimos esto,

we indeed, for the first time,

de hecho, por primera vez,

saw these ghost-like structures:

vimos estas estructuras fantasmagóricas

electrical objects appearing

objetos eléctricos apareciendo

within the neocortical column.

dentro de la columna neocortical.

And it's these electrical objects

Y son estos objetos eléctricos

that are holding all the information about

los que mantienen toda la información sobre

whatever stimulated it.

lo que fuera que lo estimuló.

And then when we zoomed into this,

Y cuando hicimos un acercamiento a esto,

it's like a veritable universe.

es como un auténtico universo.

So the next step

Así que el siguiente paso

is just to take these brain coordinates

es tomar estas coordenadas cerebrales

and to project them into perceptual space.

y proyectarlas en un espacio perceptivo.

And if you do that,

Y si haces eso,

you will be able to step inside

serás capaz de adentrarte

the reality that is created

en la realidad que ha creado

by this machine,

esta máquina,

by this piece of the brain.

por éste pedazo del cerebro.

So, in summary,

En resumen,

I think that the universe may have --

Creo que el universo puede haber --

it's possible --

es posible --

evolved a brain to see itself,

evolucionado el cerebro para verse a sí mismo,

which may be a first step in becoming aware of itself.

que puede ser un primer paso para ser consciente de sí mismo.

There is a lot more to do to test these theories,

Hay mucho por hacer para comprobar estas teorías,

and to test any other theories.

y comprobar cualquier otra teoría.

But I hope that you are at least partly convinced

Pero espero que estén al menos parcialmente convencidos

that it is not impossible to build a brain.

de que no es imposible construir un cerebro.

We can do it within 10 years,

Podemos hacerlo dentro de 10 años,

and if we do succeed,

y si tenemos éxito

we will send to TED, in 10 years,

mandaremos a TED, en 10 años,

a hologram to talk to you. Thank you.

un holograma para que hable con ustedes. Gracias.

(Applause)

(Aplauso)