Resuelven un misterio biológico que dará un impulso a la inteligencia artificial [Archivo]

davinci1984

01-02-2013, 17:44:26

http://hilodirecto.com.mx/wp-content/uploads/2012/08/inteligencia-artificial-610x342.png

En ciencias de la computación se denomina inteligencia artificial (IA) a la capacidad de razonar de un agente no vivo. Entendiendo por un agente a un artefacto capaz de percibir su entorno (recibir entradas), procesar tales percepciones y actuar sobre su entorno (proporcionar salidas), entendiéndose como “racionalidad” a la capacidad humana por la cual se piensa, evalua y actua conforme a ciertos principios de optimidad y consistencia , para satisfacer algún objetivo, propósito o finalidad. De acuerdo al concepto antedicho, la “racionalidad” es más general y por ello es más adecuada que “inteligencia” para definir la naturaleza del objetivo de esta disciplina.

Mediante la simulación informática de 25.000 generaciones de evolución, los ingenieros y expertos en robótica de la Universidad de Cornell han descubierto por qué las redes biológicas tienden a organizarse como módulos – un hallazgo que dará lugar a una mejor comprensión de la complejidad de la evolución.

El hallazgo también ayudará en el desarrollo de la inteligencia artificial, para que los cerebros de los robots adquieran la gracia y la astucia de los animales.

Desde los cerebros hasta las redes reguladoras de genes, muchas entidades biológicas se organizan en módulos – cúmulos densos de partes interconectadas en una red compleja. Durante décadas, los biólogos han querido saber por qué los seres humanos, las bacterias y otros organismos evolucionaron en forma modular. Al igual que los ingenieros, la naturaleza construye cosas de forma modular y por la combinación de partes distintas, pero eso no explica el origen evolutivo de la modularidad. Los reconocidos biólogos Richard Dawkins, Günter P. Wagner, y el ya fallecido Stephen Jay Gould identificaron la cuestión de la modularidad como un tema central en el debate sobre “la complejidad de la evolución”.

http://sobreconceptos.com/wp-content/uploads/evolucion-300x199.jpg

Durante años, el supuesto predominante ha sido simplemente que la evolución de los módulos se debe a que las entidades modulares pueden responder a los cambios con mayor rapidez, y por lo tanto, tienen una ventaja adaptativa sobre sus competidores no modulares. Pero eso puede no ser suficiente para explicar el origen del fenómeno.

El equipo descubrió que la evolución no produce módulos, porque son diseños más adaptables, sino porque los diseños modulares tienen menos y más cortas conexiones de red. Las construcción de las conexiones de red es costosa, y su mantenimiento también lo es. Al final, resultó que fue suficiente incluir un “costo de cableado” para hacer que la evolución favoreciera a las estructuras modulares.

Para probar esta teoría, los investigadores simularon la evolución de las redes con y sin el coste de las conexiones de red.

Una vez que se agrega un costo de conexiones de red, los módulos aparecen inmediatamente. Cuando no se incluye el costo, los módulos nunca se forman. El efecto es muy dramático, dijo Jeff Clune de la Universidad de Wyoming.

Los resultados pueden ayudar a explicar la presencia casi universal de la modularidad en redes biológicas tan diversas como las redes neuronales – como el cerebro de los animales, en las redes vasculares, en redes de regulación génica, redes de interacción de proteína-proteína, redes metabólicas, e incluso en redes construidas por los humanos, como la Internet.

http://www.robotikka.com/wp-content/uploads/2012/03/inteligencia-artificial.jpg

La modularidad es la característica de un sistema de ser observado como la unión de varias partes (módulos) que interactúan entre sí, trabajando cada una para alcanzar un objetivo común. Un módulo debe cumplir las condiciones de caja negra, siendo independiente respecto de los otros módulos, comunicándose con todos los demás o sólo con una parte mediante entradas y salidas bien definidas. La modularidad biológica es manifiesta en la organización de la vida: Las organelas celulares forman la célula, las células forman los tejidos, éstos los órganos, éstos a su vez el organismo completo de un ser vivo. También se observa en el desarrollo; son módulos los campos morfogenéticos, los patrones de desarrollo, los discos imaginales, los linajes celulares o los parasegmentos de los insectos.

LOS ORIGENES EVOLUTIVOS DE LA MODULARIDAD (Abstract The Royal Society)

Una cuestión central en la biologia es como los organismos naturales son tan capaces de evolucionar (capaces de adaptarse rápidamente a nuevos entornos). Un factor clave que impulsa la capacidad de evolucionar es la modularidad generalizada de las redes biológicas, su organización funcional y sus subunidades biológicas escasamente conectadas, pero no hay consenso en cuanto o por qué la modularidad por si misma da la capacidad para evolucionar.

Aunque la mayoría de las hipótesis asume la selección indirecta para la capacidad de evolucionar, en esta investigación se demuestra que es ubicua, está en todo sitio, la selección directa presiona para reducir el costo de las conexiones entre los nodos de red modular provocando la aparición de redes modulares.

Experimentos informáticos evolutivos que usan presiones de selección para maximizar el rendimiento de la red y minimizar los costes de conexión producen redes que son significativamente más modulares y más capaces de evolucionar en experimentos de control, que solo seleccionar para el rendimiento.

Estos resultados redundará en una mayor investigación en numerosas disciplinas, tales como la Neurociencia y la Genética, y mejorar nuestra capacidad de aprovechar la evolución, como una de las aplicaciones en Ingeniería.