¿Funciona realmente el cerebro como los ANN?

Mi respuesta se basa en gran medida en el libro “On Intelligence” de Jeff Hawkins, que es, por el momento, mi principal fuente de conocimiento sobre neurociencia.

Según lo que sabemos sobre el cerebro, que no es mucho, es al revés. Los ANN consisten en aproximaciones muy crudas y simplistas de neuronas reales y las capacidades reales de nuestras células cerebrales superan a las de los perceptrones.

Los ANN son los algoritmos creados por humanos que funcionan basados ​​en software escrito por humanos que se ejecuta en hardware diseñado y construido por humanos basado en matemáticas inventadas por humanos. Entonces, cualquier similitud entre esos dos es un poco exagerado.

La verdadera pregunta es “¿Los ANN realmente funcionan como el cerebro?” Y la respuesta es “Bueno, tal vez algunos de ellos funcionen”. Varios conceptos poderosos se inspiraron en las estructuras que se encuentran en la neocorteza, por ejemplo, las redes convolucionales son muy similares a la corteza visual. Observe la jerarquía funcional y la organización capa por capa.

Uno de los mayores obstáculos proviene de la increíble eficiencia de las funciones cerebrales. No dejes que la superioridad de las computadoras en números crujientes te engañe, porque eso es lo único que son buenas por ahora. Los mejores ConvNets apenas pueden reconocer a las personas con una iluminación y un ángulo decentes y eso es todo. Neocortex tiene seis capas de neuronas piramidales y simultáneamente puede dirigir mi mano con una taza de té a mi boca y organizar mi conocimiento disperso sobre la estructura del cerebro en un texto algo comprensible.

Entonces, respondiendo a su pregunta directamente: partes del cerebro son similares a las ANN. Pero lo más importante, el “algoritmo maestro” del razonamiento abstracto que reúne todas las señales de nuestros sentidos, construye la imagen del mundo y toma decisiones, sigue siendo desconocido y la única pista sobre lo que podría estar sucediendo allí es esa estructura jerárquica. De hecho, puedo seguir y seguir al respecto, porque estaba en mi tesis y estoy fascinado con esta idea.

Al igual que con la física, nuestras teorías sobre el cerebro se refinarán una y otra vez, porque nuestros modelos de su proceso interno son extremadamente crudos y simplificados. La razón principal de esto es el incentivo para construir un marco de ingeniería, que impulsa la corriente principal de la neurociencia computacional en este momento. Los modelos más complejos simplemente no funcionarían tan bien de inmediato. Por lo tanto, es muy poco probable que el cerebro se parezca a los ANN que lees en los libros de aprendizaje automático.

Viktor Frankl en su “Búsqueda del significado del hombre” está de acuerdo con la idea de que los cerebros funcionan como las computadoras, y lo dice en un nivel muy bajo, desde la perspectiva de un neurólogo. Ahí es donde esta hipótesis podría ser cierta: las células individuales realmente almacenan información y aprenden los patrones de una manera muy similar a las neuronas artificiales modernas como las unidades cerradas. Pero cuanto mayor es la escala, menor es la similitud.

Las ANN son modelos excesivamente simplificados de la red neuronal real, tienen un concepto matemáticamente similar al cerebro real, sin embargo, difieren en muchas formas:

a) Las ANN dependen principalmente de la propagación hacia atrás para aprender, lo cual es imposible en el cerebro. Es más probable que el cerebro use reglas similares a STDP.

b) Las neuronas reales son como un árbol, las artificiales son como un tenedor. Ha habido debates sobre si el modelo de la bifurcación es suficiente para explicar la capacidad de cálculo de la red neuronal biológica.

c) Las redes neuronales biológicas transmiten información a través de un pico eléctrico dependiente del tiempo, mientras que las artificiales a menudo solo pasan un montón de números.

d) Las redes neuronales biológicas son estocásticas. Los ANN son a menudo deterministas. Ha habido informes que agregan aleatoriedad en ANN mejora su rendimiento.

Su pregunta no aborda varios aspectos importantes:
1. No, las neuronas no funcionan así. Las neuronas en realidad se envían pulsos entre sí para la señalización, y realizan un procesamiento complicado en ellas. Los ANN usan valores numéricos racionales y modelos de álgebra lineal.
2. Las neuronas cerebrales están organizadas en arquitecturas complicadas. Las ANN tienen arquitecturas muy simplificadas y en su mayoría solo reconocen patrones, pero no son lógicas o razonamientos complejos ni forman modelos complicados con muchos motores.
3. De hecho, la mente está construida a partir de bloques de construcción de nivel inferior, pero los bloques se utilizan para hacer motores de pensamiento muy complejos. Por ejemplo, procesamos entradas sensoriales y realizamos percepción; deducimos el significado de las entradas percibidas; nuestra mente establece objetivos e intenta alcanzarlos; nuestra mente trata de darle sentido al mundo y a sí mismo; nuestra mente trata de actuar para alcanzar sus objetivos. Todo esto se construye a partir de los bloques de construcción electroquímicos de las células neuronales, al igual que los libros se forman a partir de letras que forman palabras que forman oraciones que forman capítulos, o las ciudades se construyen a partir de personas en casas en las calles de los barrios de los distritos.