Dentro del laboratorio del Reino Unido que conecta cerebros a computadoras cuánticas

En una sala de la Universidad de Plymouth del Reino Unido, un Ph.D. el estudiante está sentado frente a una computadora, con los ojos cerrados como si estuviera meditando. En su cabeza hay lo que parece un gorro de baño negro, pero en realidad es un lector de electroencefalograma (EEG) que detecta la actividad eléctrica que pasa por su cuero cabelludo. Frente a él, en el monitor, hay una imagen de un globo terráqueo con dos puntos marcados como «1» y «0». En el centro del globo, como un reloj con una sola manecilla, hay una flecha que oscila entre los dos puntos. A medida que el estudiante cambia su expresión de una de relajación a una de agitación con los ojos muy abiertos, la flecha se contrae y se mueve. Cada varios segundos, ingresa un nuevo dígito.

Puede que no parezca mucho (y en este momento, todavía es muy pronto para este trabajo), pero no obstante es algo fascinante. A medida que el estudiante cambia sus patrones cerebrales de la calma a la energía y viceversa, produce ondas alfa y beta que luego se utilizan para manipular qubits simulados, la unidad elemental en la computación cuántica, que refleja las matemáticas de la física cuántica, usando nada más que el poder. de pensamiento

«Si te entrenas para producir estos dos tipos de ondas, entonces puedes enviar algún tipo de código Morse a la computadora».profesor eduardo mirandade la Universidad de Plymouth a Digital Trends. “El problema es que tarda ocho segundos en generar un comando en este momento porque el EEG es muy lento. Necesitamos mucho procesamiento para analizarlo. Y este análisis no es tan preciso, por lo que debemos seguir revisando muchas veces para ver si el código es realmente lo que la persona quiere producir”.

Bienvenido a los pasos vacilantes y tentativos del mundo de la programación cuántica a través de la interfaz cerebro-computadora. Según sus creadores, es el comienzo de la construcción de lo que el equipo llama Quantum Brain Network (abreviado como QBraiN). Y tiene el potencial de hacer un montón de cosas por las que vale la pena emocionarse.

¿Más que la suma de sus partes o una nevera-tostadora?

Si ha visto alguna lista de las tecnologías más emocionantes que brillan actualmente en el horizonte tecnológico, es casi seguro que se ha topado con los términos interfaz cerebro-computadora (BCI) y computadora cuántica.

Un BCI es una terminología elegante para una forma de controlar una computadora usando señales cerebrales. Si bien todos los dispositivos con una entrada manual están técnicamente controlados por el cerebro, aunque generalmente a través de un intermediario como los dedos o la voz, una BCI hace posible enviar estos comandos al mundo exterior sin tener que enviarlos primero desde el cerebro a los nervios o músculos periféricos. .

A un estudiante se le coloca un gorro EEG en la cabeza.
Universidad de Plymouth

Las computadoras cuánticas, por su parte, representan el . Propuesta por primera vez en la década de 1980, aunque recién ahora comienza a convertirse en una realidad técnica, la computación cuántica se refiere a un enfoque completamente nuevo de la arquitectura informática. No solo será mucho más potente que las computadoras clásicas existentes, sino que también hará posible lograr cosas que serían imposibles incluso con millones de las supercomputadoras actuales encadenadas entre sí. Podrían, si crees en sus defensores, ser la respuesta a lo inevitable.

Sin embargo, si bien las BCI y las computadoras cuánticas son sin duda tecnologías prometedoras que surgen en el mismo punto de la historia, la pregunta es por qué unirlas, que es exactamente lo que el consorcio de investigadores de la Universidad de Plymouth del Reino Unido, la Universidad de Valencia de España y la Universidad de Sevilla. , Kipu Quantum de Alemania y la Universidad de Shanghai de China están tratando de hacer.

Sin embargo, tomar dos tecnologías imprescindibles y combinarlas no siempre funciona.

Nada ama más a los tecnólogos que combinar conceptos o tecnologías prometedores con la creencia de que, cuando se unen, representarán más que la suma de sus partes. A veces esto funciona gloriosamente. Como describe el capitalista de riesgo Andrew Chen en su libro The Cold Start Problem, Instagram aprovechó la aparición de teléfonos inteligentes equipados con cámaras y los poderosos efectos de red simultáneos de las redes sociales para convertirse en una de las aplicaciones de más rápido crecimiento en la historia.

Sin embargo, tomar dos tecnologías imprescindibles y combinarlas no siempre funciona. El CEO de Apple, Tim Cook, bromeó una vez que «puedes hacer converger una tostadora y un refrigerador, pero, ya sabes, esas cosas probablemente no serán del agrado del usuario».

Entonces, ¿qué hace que la computación cuántica controlada por el cerebro sea un ejemplo de lo anterior, un miembro del club de más que la suma de sus partes, y no un síntoma del problema de la tostadora y el refrigerador? en unartículo publicado a principios de 2022, el mencionado consorcio de investigadores escribe que: “Prevemos el desarrollo de redes altamente conectadas de dispositivos de hardware y software húmedo, que procesan sistemas informáticos clásicos y cuánticos, mediados por interfaces cerebro-computadora e IA. Dichas redes involucrarán sistemas informáticos no convencionales y nuevas modalidades de interacción hombre-máquina”.

Casos de uso en abundancia

La aplicación más significativa (y, si funciona, inmediatamente transformadora) de Quantum Brain Network es que ayudará a las BCI a funcionar mejor. Nuestros cerebros son increíblemente complejos. Cuentan con 100 mil millones de neuronas, formando redes gigantes con billones de conexiones en constante comunicación entre sí a través de pequeños impulsos eléctricos. Hoy en día, la ciencia es capaz de registrar la forma en que se comunican las partes del cerebro, desde la interacción más pequeña de neurona a neurona hasta comunicaciones más grandes entre redes neuronales.

Pero hacer esto generalmente involucraba tecnología altamente especializada, como imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), que solo está disponible en los mejores laboratorios de investigación. Los experimentos de BCI que se basan en el instrumento contundente de EEG tienden a ser comparativamente simplistas en lo que pueden hacer: por ejemplo, decidir si una persona está pensando en el color azul o rojo, o hacer que un dron se mueva hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y hacia la derecha. Carecen de matices.

Una resonancia magnética funcional observada por el candidato a doctorado de la Universidad de Colorado, Brendan Depue.
Glenn Asakawa/The Denver Post a través de Getty Images

Eso ahora está cambiando, explicó Miranda. “Estamos empezando a tener acceso a un buen hardware. Cada vez es mejor el escaneo EEG.”

Sin embargo, un mejor hardware de detección de ondas cerebrales es solo una pieza del rompecabezas. Como analogía, imagina tener un micrófono extraordinariamente preciso colocado en medio de un estadio de fútbol. El micrófono es tan poderoso que es capaz de captar cada sonido hecho por los miles de fanáticos en el estadio, sin importar si están animando en voz alta o masticando un perrito caliente en silencio. Sin embargo, a pesar de lo impresionante que sería, sin el software de filtrado de audio adecuado, no podría hacer más que escuchar una masa informe y agregada de ruido de la multitud. Por sí solo, dicho micrófono no le ayudaría a determinar, por ejemplo, lo que dice la persona en el asiento 77A.

Lo que necesita no es solo la capacidad de registrar esta información, sino también decodificarla y hacerla útil. Y rápido. Esto es lo que podría hacer la computación cuántica al usar sus habilidades superiores para ayudar a procesar mejor la cantidad inimaginable de impulsos cerebrales eléctricos que se necesitan para comprender las intenciones y los pensamientos a medida que ocurren.

“BCI necesita control en tiempo real”, continuó Miranda. “Creo que la computación cuántica puede proporcionar la velocidad que necesitamos para hacer este procesamiento… [En este momento] no podemos entender qué significa toda esta información desordenada que obtenemos con el EEG. Si pudiéramos, entonces podríamos comenzar a clasificar las señales y etiquetar ciertos comportamientos que nos obligamos a producir”.

Una ilustración de una red cerebral contra un fondo que representa las venas.
Chris DeGraw/Tendencias digitales, Getty Images

Quizás esforzarse para producir estos comportamientos ni siquiera sería necesario. Como escribe Azeem Azhar en su libro Exponential de 2022, la promesa de las interfaces cerebro-computadora es poder «arrancar la actividad neuronal de nuestras cabezas incluso antes de que se convierta en pensamiento». Al igual que los sistemas de recomendación, como los empleados por Spotify, Netflix y Amazon, buscan mostrarnos lo que queremos consumir incluso antes de que hayamos decidido por nosotros mismos, las BCI también leerán nuestros patrones de pensamiento apenas conscientes y extrapolarán información útil de ellos. .

Eso podría ser controlar una casa inteligente, mostrar la información contextual correcta en el momento correcto o proporcionar un movimiento más detallado a una prótesis controlada por los nervios. En el caso de uso de mascotas de Miranda, uno en el que ha estado trabajando durante años, podría comunicarse mejor y rápidamente con el mundo exterior.

¿El metaverso cuántico?

Luego existe la posibilidad de usar el cerebro para interactuar con una computadora cuántica en sí, en lugar de solo usarlo para arrancar el procesamiento. “En el futuro, puede ser posible afectar estados cuánticos en una máquina cuántica con estados mentales”, dijo Miranda. “No iré tan lejos como para decir que podremos entrelazar nuestro cerebro con computadoras cuánticas, pero podremos tener una comunicación más directa con los estados cuánticos”.

Eso podría ser programar una computadora cuántica no de la manera torpe de la demostración, sino simplemente pensando en una salida deseada y dejando que la máquina programe el código correcto al instante. Imagínalo como la computación evolutiva (donde estableces un resultado deseado y dejas que la máquina descubra el camino creativo hacia él) con esteroides de superposición.

Una ilustración de un cerebro con texto de computadora desplazando inteligencia artificial.
Chris DeGraw/Tendencias digitales, Getty Images

Algunos de los investigadores del proyecto también están entusiasmados con la perspectiva de crear lo que denominan un metaverso cuántico. (Y si cree que la corriente es borrosa en los bordes, intente envolver su cabeza alrededor de su equivalente cuántico). De alguna manera, sin embargo, la idea tiene mucho sentido. Los investigadores de IA han imaginado durante mucho tiempo, y, en realidad, esto sustenta toda la noción de verdadera inteligencia artificial, que el software húmedo del cerebro podría recrearse a través de hardware y software. Desde al menos la década de 1990, algunos físicos y matemáticos destacados han argumentado que la naturaleza de la conciencia es, de hecho, cuántica.

por ejemplo, unpapel de 2011coautor del físico matemático de Oxford de renombre mundial Roger Penrose argumenta que «la conciencia depende de cálculos cuánticos orquestados biológicamente en conjuntos de microtúbulos dentro de las neuronas cerebrales, que estos cálculos cuánticos se correlacionan con la actividad neuronal y la regulan, y que la evolución continua de Schrödinger de cada la computación cuántica termina de acuerdo con el esquema específico de Diósi-Penrose (DP) de ‘reducción objetiva’ del estado cuántico”.

“Hay mucho debate filosófico que dice que el cerebro funciona como una computadora cuántica”, explicó Miranda. “La gente sueña que tal vez sea posible que si logramos conectar nuestros cerebros con una máquina cuántica, entonces nos convertimos en una extensión de la máquina o la máquina se convierte en una extensión de nuestro cerebro”.

(Miranda dijo que personalmente no está «totalmente convencido» por el argumento de que los cerebros actúan como computadoras cuánticas).

Primer paso en un largo viaje

Por ahora, gran parte de esto está lejos, y muy lejos. Será necesario realizar avances en múltiples áreas: la disponibilidad de computadoras cuánticas (la demostración descrita anteriormente se llevó a cabo utilizando una computadora cuántica simulada), la utilidad de los algoritmos cuánticos, las mejoras continuas en la tecnología de lectura del cerebro y mucho más.

El próximo paso, dijo el participante del proyectoprofesor enrique solano, director del grupo de investigación Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), es “apostar por una [computadora cuántica] de iones atrapados o basada en spin qubits, que funcionen a temperatura ambiente, y aseguren que los tiempos de latencia y coherencia sean compatibles”. .”

Abrir esta Caja de Pandora de computación cuántica controlada por el cerebro va a ser difícil. Estamos hablando de años antes de que esto sea práctico para más de unas pocas demostraciones prometedoras. Pero las mayores innovaciones a menudo toman tiempo.

“El cerebro es el objeto más complejo que conocemos hasta ahora en el universo”, dijo Solano a Digital Trends. “En este sentido, si lo conecta con una interfaz primitiva, debe aceptar un modelo demasiado simplificado con características biológicas e inteligentes mínimas”.

La computación cuántica puede ser la solución a ese problema. Bienvenido a Quantum Brain Network, de hecho.

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