Human Brain Project: un cerebro de ecuaciones

El cerebro humano consume menos de 50 watios y funciona a frecuencias baj¨ªsimas, de entre 0,1 y 200 hercios. Pero su capacidad de computaci¨®n es tan grande que intentar simularla con los mejores ordenadores agotar¨ªa la energ¨ªa de una ciudad. Este ¨®rgano es "la computadora m¨¢s asombrosa que existe", en palabras de Francisco Clasc¨¢, responsable de una de las tareas del subproyecto 1 del Human Brain Project (HBP).

La computaci¨®n est¨¢ en el centro del HBP, la iniciativa estrella del proyecto Horizon 2020 de la UE para impulsar la innovaci¨®n. 500 millones de euros repartidos entre m¨¢s de 120 entidades trabajando de manera coordinada. El objetivo es avanzar en el conocimiento de las estructuras celulares del cerebro para modelizar su funci¨®n en ecuaciones biol¨®gicamente correctas, que ayudar¨¢n a entender mejor la funci¨®n cerebral y pueden alumbrar una nueva era en la inform¨¢tica. Y en consecuencia impulsar ¨¢reas como la rob¨®tica a cotas hasta ahora inalcanzables.

En el caso del grupo de ocho investigadores que dirige Clasc¨¢, su tarea son los cimientos de este proceso, el big data que supone enfrentarse a medir con precisi¨®n la estructura f¨ªsica de neuronas identificadas. Y es un desaf¨ªo inmenso: "Probablemente, no hay ninguna estructura f¨ªsica tan compleja como el cerebro. Es el fruto del refinamiento por selecci¨®n natural a lo largo de cientos y cientos de millones de generaciones de animales". En concreto, las estructuras neuronales que trata de medir con precisi¨®n por primera vez este equipo de la Aut¨®noma de Madrid son los axones y contactos intercelulares que conectan regiones del cerebro distantes entre s¨ª como el t¨¢lamo, la corteza cerebral, el cerebelo, y/o los ganglios basales. Las m¨¢s complejas.

Los ingenieros inform¨¢ticos quieren imitar la eficiencia del cerebro animal en sus futuros dise?os

A partir de los datos num¨¦ricos sobre la estructura de una neurona y sus sinapsis, los expertos en computaci¨®n del HBP pueden refinar las ecuaciones en los modelos matem¨¢ticos que simulan el comportamiento de una red neuronal cada vez m¨¢s semejante a la de un cerebro real. O descubrir en esos datos nuevos principios de arquitectura de computaci¨®n que pueden ser aplicables al dise?o de procesadores. Y los de rob¨®tica pueden aplicar estas arquitecturas inform¨¢ticas a sistemas artificiales que simulan movimiento y percepci¨®n. "Es curioso", valora Clasc¨¢. "Incluso m¨¢s que los m¨¦dicos o bi¨®logos, los m¨¢s interesados en lo que la neurociencia puede ense?arnos son los ingenieros inform¨¢ticos, porque cuando observan las capacidades computacionales al m¨ªnimo tama?o y m¨¢xima eficiencia energ¨¦tica de las que es capaz el cerebro, incluso cerebros relativamente simples como el de un insecto o un vertebrado peque?o, se abruman. Quieren desentra?ar y usar estas soluciones de la naturaleza como planos de sus futuros dise?os".

Clasc¨¢ es realista. "Los investigadores actuales nos jubilaremos sin ser todav¨ªa capaces de modelizar fielmente en ordenador el cerebro de una mosca. Pero creo tambi¨¦n que este nuevo enfoque colectivo y sostenido a la investigaci¨®n en neurociencia va a dar unos extraordinarios frutos en el conocimiento y va a mejorar la vida de los ciudadanos". En ese futuro lejano los drones son capaces de hacer algo que los murci¨¦lagos realizan sin pensar: volar por un espacio lleno de obst¨¢culos, a oscuras, sin vacilar ni una sola vez.