Human Brain Project: un cerebro de ecuaciones

El cerebro humano consume menos de 50 watios y funciona a frecuencias bajísimas, de entre 0,1 y 200 hercios. Pero su capacidad de computación es tan grande que intentar simularla con los mejores ordenadores agotaría la energía de una ciudad. Este órgano es "la computadora más asombrosa que existe", en palabras de Francisco Clascá, responsable de una de las tareas del subproyecto 1 del Human Brain Project (HBP).

La computación está en el centro del HBP, la iniciativa estrella del proyecto Horizon 2020 de la UE para impulsar la innovación. 500 millones de euros repartidos entre más de 120 entidades trabajando de manera coordinada. El objetivo es avanzar en el conocimiento de las estructuras celulares del cerebro para modelizar su función en ecuaciones biológicamente correctas, que ayudarán a entender mejor la función cerebral y pueden alumbrar una nueva era en la informática. Y en consecuencia impulsar áreas como la robótica a cotas hasta ahora inalcanzables.

En el caso del grupo de ocho investigadores que dirige Clascá, su tarea son los cimientos de este proceso, el big data que supone enfrentarse a medir con precisión la estructura física de neuronas identificadas. Y es un desafío inmenso: "Probablemente, no hay ninguna estructura física tan compleja como el cerebro. Es el fruto del refinamiento por selección natural a lo largo de cientos y cientos de millones de generaciones de animales". En concreto, las estructuras neuronales que trata de medir con precisión por primera vez este equipo de la Autónoma de Madrid son los axones y contactos intercelulares que conectan regiones del cerebro distantes entre sí como el tálamo, la corteza cerebral, el cerebelo, y/o los ganglios basales. Las más complejas.

Los ingenieros informáticos quieren imitar la eficiencia del cerebro animal en sus futuros diseños

A partir de los datos numéricos sobre la estructura de una neurona y sus sinapsis, los expertos en computación del HBP pueden refinar las ecuaciones en los modelos matemáticos que simulan el comportamiento de una red neuronal cada vez más semejante a la de un cerebro real. O descubrir en esos datos nuevos principios de arquitectura de computación que pueden ser aplicables al diseño de procesadores. Y los de robótica pueden aplicar estas arquitecturas informáticas a sistemas artificiales que simulan movimiento y percepción. "Es curioso", valora Clascá. "Incluso más que los médicos o biólogos, los más interesados en lo que la neurociencia puede enseñarnos son los ingenieros informáticos, porque cuando observan las capacidades computacionales al mínimo tamaño y máxima eficiencia energética de las que es capaz el cerebro, incluso cerebros relativamente simples como el de un insecto o un vertebrado pequeño, se abruman. Quieren desentrañar y usar estas soluciones de la naturaleza como planos de sus futuros diseños".

Clascá es realista. "Los investigadores actuales nos jubilaremos sin ser todavía capaces de modelizar fielmente en ordenador el cerebro de una mosca. Pero creo también que este nuevo enfoque colectivo y sostenido a la investigación 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 murciélagos realizan sin pensar: volar por un espacio lleno de obstáculos, a oscuras, sin vacilar ni una sola vez.