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Santiago de Compostela, miércoles 20 de junio de 2012
La UDC investiga en sistemas de Inteligencia
Artificial con el apoyo del CESGA.
Las investigaciones demostradas por primera vez con soporte del CESGA,
han permitido crear las llamadas Redes NeuroGliales Artificiales (RNGA)
Conseguir que los avanzados sistemas de inteligencia artificial que simulan el
comportamiento de las neuronas aprendan cosas por sí mismos y ampliar al incluso tiempo
nuestro conocimiento sobre el sistema de procesamiento de información del cerebro son
dos de los objetivos del equipo de investigación del Departamento de Tecnologías de la
Información y las Comunicaciones de la Universidade da Coruña (UDC) que dirige la
profesora Ana Belén Porto Pazos y que cuenta para sus trabajos con el apoyo de la
capacidad de cálculo del Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA).
Este pequeño equipo que se encuentra dentro del grupo de investigación liderado por el
catedrático Alejandro Pazos, desarrolla "una investigación multidisciplinar en la que
confluyen la investigación en la rama conexionista de la inteligencia artificial (IA) con la
investigación en el área de la neurobiología funcional y de sistemas en neurociencia, para
tratar de favorecer el procesamiento de la información en los ordenadores y aumentar el
conocimiento sobre cómo se procesa la información en los circuitos neurogliales del cerebro",
explica la investigadora. Las células gliales (conocidas también genéricamente
como glía o neuroglía) son células nodriza del sistema nervioso que desempeñan, de forma
principal, la función de soporte de las neuronas; intervienen activamente, además, en el
procesamiento cerebral de la información en el organismo.
La modelización computacional de sistemas conexionistas (SC) que simulan la actividad de
grupos organizados de neuronas permite resolver problemas del mundo real que utilizan
conocimiento natural que puede ser incierto, impreciso, inconsistente e incompleto, en los
que la construcción de un programa de informática convencional o de la rama simbólica de
la IA que cubriera todas las posibilidades sería muy dificultoso o incluso impensable.
Redes NeuroGliales Artificiales (RNGA)
Los sistemas conexionistas no requieren que la tarea a ejecutar se programe, sino que son
capaces de aprender de la experiencia, de los ejemplos y después generalizar, adaptándose
a las distintas circunstancias de la tarea a abordar, tal como hace el cerebro humano. La
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profesora subraya que "los recientes descubrimientos en el ámbito de la neurociencia sobre
la importante función de los astrocitos del sistema glial en el procesamiento de la
información, al contrario de lo que se pensaba, demostraron que estas células son cruciales
cuando se desempeñan tareas cognitivas".
El equipo de investigación que dirige "logró demostrar por primera vez -gracias al uso del
equipamiento del CESGA- que incluyendo en sistemas conexionistas multicapa nuevos
elementos artificiales que tratan de simular los astrocitos, aumenta la eficacia de estos
sistemas en la resolución de problemas cuando los astrocitos artificiales inducen
potenciación en las sinapsis", lo que llevó a crear las llamadas Redes NeuroGliales Artificiales
(RNGA). Las RNGA son sistemas conexionistas que incorporan, además de neuronas
artificiales, elementos de control que simulan el comportamiento de los astrocitos
cerebrales (células del Sistema Glial).
Ana Belén Porto aclara que "como aún no se conoce con exactitud cómo es la interacción y
comunicación neurona-astrocito y astrocito-astrocito en el cerebro y qué tipo de efecto
producen los astrocitos en las sinapsis en función de la actividad neuronal, es crucial
continuar la investigación. Partiendo de los resultados previos del equipo y gracias a la
colaboración con los neurocientíficos Alfonso Araque y Marta Navarrete del Instituto de
Neurobiología Ramón y Cajal del CSIC, esta investigación tiene como objetivo fundamental
ayudar a comprender dicha interacción y comunicación realizando la experimentación
necesaria desde el punto de vista de la inteligencia artificial y aplicar el comportamiento
vislumbrado por los neurocientíficos a la resolución eficaz de problemas reales".
Investigación muy novedosa
Se trata, conforme apunta, de un tema de investigación "muy novedoso, ya que modelos
conexionistas de este tipo, que además de servir para la investigación básica sobre el
cerebro resuelvan problemas reales, nunca se diseñaron hasta ahora. La investigación de
estos sistemas tiene en la inteligencia artificial una aplicación directa inicial a problemas de
clasificación, predicción y reconocimiento de patrones y se orientará a resolver problemas
reales en el ámbito biomédico. Además, la experimentación con estos modelos
computacionales más parecidos al cerebro, les aportan ideas a los neurocientíficos que
podrán ser muy beneficiosas aumentando el conocimiento sobre los circuitos neurogliales
del cerebro".
El equipo del que Ana Belén Porto Pazos es investigadora principal está formado además por
los investigadores y colaboradores Noha Veiguela, Alberto Alvarellos, Pablo Mesejo y Óscar
Ibáñez.
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El Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) que depende de la Consellería de Economía e Industria de la
Xunta de Galicia y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), es un organismo con una
trayectoria de más de 19 años. Su objeto es investigar, fomentar y difundir servicios de cálculo intensivo y
comunicaciones avanzadas a las comunidades investigadoras gallega y del CSIC, así como a aquellas empresas o
instituciones que lo soliciten.
www.cesga.es
Para mayor información:
Ana Belén Porto Pazos
Teléfono: 981167000 ext. 1380
[email protected]
Links a publicaciones especializadas:
a) Artificial Astrocytes Improve Neural Network Performance
PLoS ONE
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0019109
-Astrocito en Redes Neurogliales Artificiales
Congreso MAEB 2012
http://congresomaeb2012.uclm.es/papers/paper_88.pdf
c) A new hybrid evolutionary mechanism based on unsupervised learning for Connectionist Systems
NeuroComputing
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925231207001555
Pié de foto
Esquema que representa la fusión de los astrocitos -se ve un dibujo de Cajal de los astrocitos que 'abrazan' las neuronascon las redes de neuronas artificiales dando lugar a las Redes NeuroGliales Artificiales (RNGA)