Are Insect Brains the Secret to Great AI? | Frances S. Chance | TED

Traductor: Sebastian Sanchez Revisor: Almudena Torrecilla

Creating intelligence on a computer.

Crear inteligencia en una computadora.

This has been the Holy Grail for artificial intelligence

Esto ha sido el Santo Grial de la Inteligencia Artificial

for quite some time.

desde hace un tiempo.

But how do we get there?

Pero, ¿cómo lo lograremos?

So we view ourselves as highly intelligent beings.

Nos concebimos como seres altamente inteligentes.

So it's logical to study our own brains,

Y es natural que estudiemos nuestro propio cerebro,

the substrate of our cognition, for creating artificial intelligence.

el sustrato de nuestra cognición,

para crear la Inteligencia Artificial.

Imagine if we could replicate how our own brains work on a computer.

Imaginen que pudiéramos replicar nuestra inteligencia en una computadora.

But now consider the journey that would be required.

Pero consideren todo lo necesario para lograrlo.

The human brain contains 86 billion neurons.

El cerebro humano contiene 86 mil millones de neuronas.

Each is constantly communicating with thousands of others,

Cada una está comunicándose con otras miles todo el tiempo,

and each has individual characteristics of its own.

y cada una tiene características únicas.

Capturing the human brain on a computer

Capturar la inteligencia humana en una computadora

may simply be too big and too complex a problem

podría ser un problema demasiado complejo y grande

to tackle with the technology and the knowledge that we have today.

para resolver con la tecnología y conocimiento disponibles ahora.

I believe that we can capture a brain on a computer,

Yo creo que podremos capturar un cerebro en una computadora,

but we have to start smaller.

pero debemos empezar dando pasos pequeños.

Much smaller.

Muy pequeños.

These insects have three of the most fascinating brains in the world to me.

Estos insectos tienen tres de los cerebros más fascinantes en el mundo.

While they do not possess human-level intelligence,

A pesar de que no tienen el nivel de inteligencia humana,

each is remarkable at a particular task.

cada uno destaca en una tarea distinta.

Think of them as highly trained specialists.

Considérenlos como especialistas altamente entrenados.

African dung beetles are really good at rolling large balls in straight lines.

El escarabajo pelotero africano

es excelente rodando bolas grandes en línea recta.

(Laughter)

(Risas)

Now, if you've ever made a snowman,

Los que han hecho muñecos de nieve,

you know that rolling a large ball is not easy.

saben muy bien lo difícil que es rodar una bola grande.

Now picture trying to make that snowman

Ahora imaginen que hacen un muñeco de nieve

when the ball of snow is as big as you are

con una bola de nieve tan grande como ustedes

and you're standing on your head.

mientras están boca abajo.

(Laughter)

(Risas)

Sahara desert ants are navigation specialists.

Las hormigas del Sahara se especializan en la orientación.

They might have to wander a considerable distance to forage for food.

Podrían vagar una gran distancia para buscar comida,

But once they do find sustenance,

y cuando por fin la encuentran,

they know how to calculate the straightest path home.

saben calcular el camino más recto de vuelta a casa.

And the dragonfly is a hunting specialist.

Y la libélula es especialista en la caza.

In the wild, dragonflies capture approximately 95 percent

En la naturaleza, la libélula captura cerca del 95 %

of the prey they choose to go after.

de las presas que decide acechar.

These insects are so good at their specialties

Estos insectos son tan buenos en lo que hacen

that neuroscientists such as myself study them as model systems

que los neurocientíficos como yo,

los estudiamos como sistemas modelo

to understand how animal nervous systems solve particular problems.

para entender cómo los sistemas nerviosos animales resuelven problemas específicos.

And in my own research, I study brains to bring these solutions,

Y en mi propia investigación, estudio el cerebro para importar esas soluciones,

the best that biology has to offer, to computers.

lo mejor que la naturaleza puede aportar, a las computadoras.

So consider the dragonfly brain.

Consideren el cerebro de la libélula.

It has only on the order of one million neurons.

Tiene solo del orden de un millón de neuronas.

Now, it's still not easy to unravel a circuit of even one million neurons.

Pero ni siquiera un cerebro de un millón de neuronas se descifra fácilmente.

But given the choice

Aunque dados a elegir

between trying to tease apart the one-million-neuron brain

entre intentar desmenuzar un cerebro de un millón de neuronas

versus the 86-billion-neuron brain,

o uno de 86 mil millones de neuronas,

which would you choose to try first?

¿Cuál elegirían primero?

(Laughter)

(Risas)

When studying these smaller insect brains,

Al analizar los cerebros de estos insectos,

the immediate goal is not human intelligence.

la meta inmediata no es la inteligencia humana.

We study these brains for what the insects do well.

Los estudiamos por las habilidades de los propios insectos.

And in the case of the dragonfly, that's interception.

Y en el caso de la libélula, es la interceptación.

So when dragonflies are hunting,

Pues cuando las libélulas cazan,

they do more than just fly straight at the prey.

no vuelan simplemente en dirección a la presa,

They fly in such a way that they will intercept it.

sino que vuelan de tal forma que la interceptan.

They aim for where the prey is going to be.

Apuntan al lugar donde la presa pasará.

Much like a soccer player, running to intercept a pass.

Similar a como un jugador de fútbol corre para interceptar un pase.

To do this correctly,

Para hacerlo correctamente,

dragonflies need to perform what is known as a coordinate transformation,

la libélula realiza lo que se conoce como la transformación de coordenadas,

going from the eye’s frame of reference, or what the dragonfly sees,

yendo desde el marco de referencia visual, o lo que ve la libélula,

to the body's frame of reference,

hasta el marco de referencia corporal,

or how the dragonfly needs to turn its body to intercept.

necesario para voltear su cuerpo y poder interceptar la presa.

Coordinate transformations are a basic calculation

La transformación de coordenadas es un cálculo básico

that animals need to perform to interact with the world.

que los animales necesitan hacer para interactuar con el mundo.

We do them instinctively every time we reach for something.

Lo hacemos por instinto cada vez que queremos alcanzar algo.

When I reach for an object straight in front of me,

Cuando alcanzo un objeto que está enfrente de mí,

my arm takes a very different trajectory than if I turn my head,

mi brazo toma una trayectoria muy distinta que si giro mi cabeza,

look at that same object when it is off to one side

miro al objeto de costado

and reach for it there.

e intento alcanzarlo.

In both cases, my eyes see the same image of that object,

En ambos casos, mis ojos reciben la misma imagen del objeto,

but my brain is sending my arm on a very different trajectory

pero mi cerebro dirige mi brazo en una trayectoria distinta

based on the position of my neck.

según la posición de mi cuello.

And dragonflies are fast.

Las libélulas son rápidas,

This means they calculate fast.

lo que significa que calculan rápido.

The latency, or the time it takes for a dragonfly to respond

La latencia, o el tiempo necesario para que una libélula responda

once it sees the prey turn,

cuando ve que la presa se voltea,

is about 50 milliseconds.

es cerca de 50 milisegundos.

This latency is remarkable.

Esta latencia es extraordinaria.

For one thing, it's only half the time of a human eye blink.

En primer lugar, es la mitad de tiempo de un parpadeo humano.

But for another thing,

Y por otro lado,

it suggests that dragonflies capture how to intercept

sugiere que la libélula capta cómo interceptar su presa

in only relatively or surprisingly few computational steps.

en muy pocos pasos computacionales, lo cual es sorprendente.

So in the brain,

En el cerebro,

a computational step is a single neuron

un paso computacional es una sola neurona

or a layer of neurons working in parallel.

o una capa de neuronas trabajando en paralelo.

It takes a single neuron about 10 milliseconds

Una sola neurona tarda cerca de 10 milisegundos

to add up all its inputs and respond.

en sumar todas las señales de entrada y responder.

The 50-millisecond response time

El tiempo de respuesta de 50 milisegundos

means that once the dragonfly sees its prey turn,

significa que una vez que la libélula vea a su presa,

there's only time for maybe four of these computational steps

solo tiene tiempo para quizás cuatro de estos pasos computacionales

or four layers of neurons, working in sequence, one after the other,

o cuatro capas de neuronas, trabajando en secuencia, una sobre otra,

to calculate how the dragonfly needs to turn.

para calcular cómo debería voltearse.

In other words, if I want to study

En otras palabras, si quiero estudiar

how the dragonfly does coordinate transformations,

cómo la libélula realiza las transformaciones de coordenadas,

the neural circuit that I need to understand,

el circuito neuronal que necesito entender,

the neural circuit that I need to study,

el circuito neuronal que requiero estudiar,

can have at most four layers of neurons.

puede tener a lo mucho cuatro capas de neuronas.

Each layer may have many neurons,

Cada capa podrá tener muchas neuronas, pero es un circuito neural pequeño.

but this is a small neural circuit.

Small enough that we can identify it

Tan pequeño que lo podemos identificar

and study it with the tools that are available today.

y estudiar con las herramientas disponibles hoy día.

And this is what I'm trying to do.

Y eso es lo que intento realizar.

I have built a model of what I believe is the neural circuit

He creado un modelo de lo que creo que es un circuito neuronal

that calculates how the dragonfly should turn.

que calcula cómo la libélula debería voltearse.

And here is the cool result.

Y este es el genial resultado.

In the model,

En el modelo,

dragonflies do coordinate transformations in only one computational step,

las libélulas hacen transformaciones de coordenadas en un solo paso,

one layer of neurons.

en una capa de neuronas.

This is something we can test and understand.

Esto es algo que podemos probar y entender.

In a computer simulation,

En una simulación por computadora,

I can predict the activities of individual neurons

puedo predecir las actividades de neuronas individuales

while the dragonfly is hunting.

mientras que la libélula está cazando.

For example, here I am predicting the action potentials, or the spikes,

Por ejemplo, aquí anticipo las posibilidades de acción, o los picos,

that are fired by one of these neurons

que se disparan por una de esas neuronas

when the dragonfly sees the prey move.

cuando la libélula observa a su presa moverse.

To test the model, my collaborators and I

Para probar el modelo, mis colaboradores y yo

are now comparing these predicted neural responses

estamos comparando las respuestas neuronales previstas

with responses of neurons recorded in living dragonfly brains.

con las respuestas de neuronas de los cerebros de libélulas vivas.

These are ongoing experiments

Son experimentos continuos

in which we put living dragonflies in virtual reality.

en donde colocamos a las libélulas vivas en una realidad virtual.

(Laughter)

(Risas)

Now, it's not practical to put VR goggles on a dragonfly.

Porque no es práctico colocar gafas de realidad virtual a una libélula.

So instead, we show movies of moving targets to the dragonfly,

En cambio, le presentamos películas de blancos móviles,

while an electrode records activity patterns of individual neurons

mientras que un electrodo graba los patrones de actividad de cada neurona

in the brain.

de su cerebro.

Yeah, he likes the movies.

Sí, le gustan las películas.

If the responses that we record in the brain

Si las respuestas que grabamos en el cerebro

match those predicted by the model,

coinciden con las pronosticadas en el modelo,

we will have identified which neurons are responsible

habremos identificado qué neuronas son las responsables

for coordinate transformations.

de las transformaciones de coordenadas.

The next step will be to understand the specifics

El siguiente paso sería comprender los detalles

of how these neurons work together to do the calculation.

de cómo esas neuronas trabajan en conjunto para hacer los cálculos.

But this is how we begin to understand how brains do basic

Pero este es el inicio para entender cómo los cerebros hacen cálculos

or primitive calculations.

básicos o primitivos.

Calculations that I regard as building blocks for more complex functions,

Cálculos que yo considero componentes para funciones más complejas,

not only for interception but also for cognition.

no solo para la interceptación, sino también para la cognición.

The way that these neurons compute may be different from anything

La forma como calculan estas neuronas

podría ser distinta a todo lo que hacen las computadoras de hoy día.

that exists on a computer today.

And the goal of this work is to do more than just write code

Y la meta de este trabajo va más allá de escribir código

that replicates the activity patterns of neurons.

que reproduzca los patrones de actividad de las neuronas.

We aim to build a computer chip

Queremos crear un chip informático

that not only does the same things as biological brains

que tenga las mismas funciones que los cerebros biológicos,

but does them in the same way as biological brains.

pero que además las haga de la misma forma.

This could lead to drones driven by computers

Esto puede significar drones controlados por computadoras

the same size of the dragonfly's brain

del tamaño del cerebro de una libélula

that captures some targets and avoid others.

capaces de discriminar los objetivos a capturar.

Personally, I'm hoping for a small army of these

Personalmente, quisiera un pequeño ejército

to defend my backyard from mosquitoes in the summer.

para defender mi patio de mosquitos en el verano.

(Laughter)

(Risas)

The GPS on your phone could be replaced by a new navigation device

El GPS del teléfono podría reemplazarse por un dispositivo de navegación

based on dung beetles or ants

basado en los escarabajos o las hormigas

that could guide you to the straight or the easy path home.

que pueda guiarnos hasta casa por el camino más directo o fácil.

And what would the power requirements of these devices be like?

Y ¿cuáles serían las necesidades energéticas de estos dispositivos?

As small as it is --

Siendo tan pequeño...

Or, sorry -- as large as it is,

Disculpen; siendo tan grande,

the human brain is estimated to have the same power requirements

el cerebro humano se estima que posee los mismos requerimientos

as a 20-watt light bulb.

de energía que una bombilla de 20W.

Imagine if all brain-inspired computers

Imaginen que las computadoras basadas en el cerebro

had the same extremely low-power requirements.

tuvieran estos mínimos requisitos de energía.

Your smartphone or your smartwatch probably needs charging every day.

Su teléfono o su reloj inteligente seguramente necesitan cargarse a diario.

Your new brain-inspired device might only need charging every few months,

El nuevo dispositivo solo necesitará cargarse una vez cada varios meses,

or maybe even every few years.

o quizás incluso cada varios años.

The famous physicist, Richard Feynman, once said,

El famoso físico, Richard Feynman, dijo una vez:

"What I cannot create, I do not understand."

“Si no lo puedo crear, es que no lo entiendo”.

What I see in insect nervous systems

Para mí, los sistemas nerviosos de los insectos

is an opportunity to understand brains

son una oportunidad para entender cerebros

through the creation of computers that work as brains do.

mediante la creación de computadoras que funcionen como los cerebros.

And creation of these computers will not just be for knowledge.

Y la creación de estas computadoras no solo será en aras del conocimiento.

There's potential for real impact on your devices, your vehicles,

Hay potencial para lograr un gran cambio en los dispositivos, los vehículos,

maybe even artificial intelligences.

incluso tal vez, en la Inteligencia Artificial

So next time you see an insect,

Entonces, desde ahora, cuando vean un insecto

consider that these tiny brains can lead to remarkable computers.

consideren que estos diminutos cerebros

pueden guiarnos hacia computadoras asombrosas.

And think of the potential that they offer us for the future.

Y piensen sobre el potencial que podrían brindarnos en el futuro.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)