Entender el cerebro humano es uno de los grandes retos del hombre, y la Unión Europea ha decidido que ese va a ser uno de los grandes proyectos que va a apoyar en el marco Horizonte 2020 (el programa de ayudas a la innovación y la investigación de la UE para el periodo 2014-2020). El proyecto se va a llamar Human Brain Project (HBP, Proyecto Cerebro Humano), y en él tendrán un papel fundamental los ingenieros informáticos.
Un cerebro modelado por ordenador. Fuente: Human Brain Project.
Algunos de los participantes españoles en el proyecto explicaron en qué consiste el pasado martes 26 de noviembre, en el Instituto de la Ingeniería de España, en una mesa redonda de la que se hace eco Tendencias21. La jornada estuvo moderada por Enrique Gutiérrez Bueno, presidente del Comité de Ingeniería y Sociedad de la Información del IIE, que explicó que además del cerebro en sí, «se trata de entender las enfermedades que le afectan; qué lo hace distinto del cerebro del resto de animales». Para ello se utilizarán múltiples herramientas y algoritmos informáticos. «Los resultados de la investigación abrirán nuevas fronteras de conocimiento, nuevo hardware, un nuevo potencial económico e industrial». Del proyecto HBP destacó que «tiene un enfoque colaborativo, y está financiado por la Comision Europea y por los estados miembros de manera individual».
Gonzalo León, coordinador en España del proyecto, detalló que entre otros subproyectos, el programa incluye uno sobre cómo aplicar plataformas TIC (neuroinformátrica, simulación, informática médica, neurorrobótica). Entre los desafíos que deberá resolver la ingeniería para dar soporte a la investigación, señaló León, se encuentran el almacenamiento de grandes volúmenes de datos y la simulación interactiva en tiempo real. El HBP abre oportunidades para la ingeniería de tejidos cerebrales y la robótica inteligente «bio-inspirada» (robots que piensan de manera diferente), entre otras nuevas ramas.
En España hemos dado algunos pasos en ese sentido, recordó, con desarrollos como la cueva de realidad virtual de la Universidad Politécnica de Cataluña o el sistema Espina, que analiza de forma semi-automática las diferentes estructuras presentes en imágenes digitales de tejido cerebral, como por ejemplo las sinapsis, mitocondrias, vesículas, axones, dendritas, etcétera, a partir de imágenes tridimensionales obtenidas con un microscopio electrónico.
Los informáticos
Jesús Labarta, director de Ciencia Informática en el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CSN), explicó el papel que realizarán los ingenieros informáticos y las supercomputadoras en el HBP. La computación es una de las tres patas del proyecto, recordó: las otras dos son la neurociencia y la medicina.
«Un cerebro es fatalmente malo para hacer cálculos, mientras que las máquinas son muy buenas en eso, pero son muy poco flexibles a la hora de cambiar de forma de pensar. Son mundos distintos, pero no estaría mal que tuvieran más relación», indicó.
«En todos los proyectos va a ser necesario hacer cálculos en paralelo, y nosotros vamos a dar una infraestructura y un lenguaje comunes, para que no sea una torre de Babel entre los distintos grupos investigadores», añadió.
La capacidad de cálculo da una gran capacidad de simulación. A partir de una caracterización estadística de tejido neuronal, esos datos se almacenan y se simula a partir de ellos. «Sabiendo las características eléctricas de las neuronas simulamos cómo se propagan los impulsos por ellas. Podemos simular miles de millones a la vez».
Sin embargo, para simular correctamente el funcionamiento de un cerebro hará falta ampliar la capacidad de cálculo de los ordenadores, y Labarta cree que para 2018 aún no habrá una máquina capaz, «y para 2020 ya veremos». Además, gastaría la potencia equivalente a la de media central nuclear.
La máquina-cerebro necesitará también bastante memoria, «siempre y cuando se trabaje con la fuerza bruta, simulando millones de neuronas una detrás de otra. Si se cambia el nivel de detalle, las exigencias serán menores».
Labarta también insistió en que las investigaciones del futuro requerirán un cambio de paradigma en los lenguajes de programación: en lugar de decirle con detalle lo que tiene que hacer, cuándo y cómo, el usuario deberá decirle lo que necesita y darle indicaciones generales. «Las máquinas, como los cerebros, son muy distintas ya unas a otras. Tienen su manera propia de funcionar».
Hará falta, volviendo a la falta de flexibilidad de las máquinas, crear mecanismos para que las máquinas acomoden y repartan recursos de manera dinámica entre los distintos subproyectos para que todos se puedan ejecutar en paralelo.
También mostró su asombro de que con el escaso «ancho de banda» que poseemos los humanos para recibir información (la capacidad de los ojos, por ejemplo, para recibir datos del entorno) «seamos capaces de hacer tantas cosas».
