El crecimiento de un nuevo ser vivo, en el futuro podría describir la "gestación" de un circuito electrónico. "La embriónica (electrónica embriológica o embrionaria) es un proyecto de investigación que apunta a la realización de un nuevo tipo de componentes electrónicos-

Al igual que en los seres vivos, donde el crecimiento y el funcionamiento de cada individuo se orquesta a través de la interpretación -en cada una de sus células- de un programa químico (el código genético), la embriónica es el desarrollo casi biológico de unos nuevos dispositivos lógicos que contienen "células diferenciadas" con una "composición genética común", pero capaces de ejecutar funciones diferentes. Como objetivo final, esta técnica trata de diseñar y construir complejos circuitos electrónicos de muy alta densidad, capaces de comportarse como grupos de células biológicas y con habilidades encontradas hasta ahora sólo en seres vivos como auto-replicación (reproducción), diferenciación, auto-reparación (curación) y evolución.

Evolución artificial y algoritmos genéticos

La evolución natural es un proceso incesante en el que las especies biológicas desarrollan mejores y más eficaces armas para enfrentarse a un entorno continuamente cambiante como única posibilidad de supervivencia. Muchas son las especies que fueron moldeadas por la prodigiosa mano de la evolución: varias conservan gran parte de su arquitectura anatómica, pero otras son irreconocibles si se la compara con sus ancestros prehistóricos.

Como la evolución natural ha encontrado soluciones originales a problemas extremadamente difíciles del mundo natural, los ingenieros la ven como un proceso de optimización que puede ser simulado usando computadoras u otros dispositivos. "La Evolución Artificial es el proceso de aplicar la evolución a los sistemas artificiales. En general, todo lo que se necesita es algún equivalente artificial de los genes y un método para combinar los códigos genéticos. El único otro trabajo adicional que debe hacerse es la traducción de este código en entidades y medir la aptitud de estas dentro del ambiente. Y un método para hacer esto son los Algoritmos Genéticos", dice Gordon Hollingworth, investigador de esta nueva técnica.

¿Qué son los algoritmos genéticos? Simplemente una técnica de resolución de problemas inspirada en el proceso natural de evolución y adaptación de los seres vivos. En otras palabras, son programas basados en algoritmos matemáticos que simulan la capacidad de los seres vivos de aprender, cambiar, adaptarse y evolucionar. Se basan en la teoría evolutiva de Darwin, es decir, en la selección de acuerdo con la aptitud (supervivencia del más apto) y la reproducción entre las entidades (las distintas soluciones), con procesos de recombinación y mutación del "material genético".

En este tipo de algoritmos, se codifica cada una de las posibles soluciones a un problema dado en forma de hileras de caracteres llamados "genes". Se genera normalmente al azar una "población" de posibles soluciones de prueba, a las cuales se evalúan posteriormente según un criterio de desempeño fijado con anterioridad (objetivo). En cada ciclo (cada "generación") se seleccionan las soluciones que más se acercan al objetivo buscado, eliminando el resto de las soluciones. Las soluciones seleccionadas ("las más aptas") se combinan

("reproducen") entre sí para producir nuevas soluciones (su "descendencia"), permitiendo de vez en cuando introducir alguna modificación al azar (una "mutación") durante la reproducción. El ciclo se repite mejorando progresivamente las soluciones hasta llegar a aquella considerada aceptable.

Desde el punto de vista ingenieril, la utilidad de los algoritmos genéticos está en su habilidad de adquirir comportamientos no previstos para hacer frente a entornos dinámicos complejos, que no pueden especificarse completamente con anterioridad y que, además, pueden cambiar con el transcurso del tiempo. Lo importante es que las soluciones a los problemas no se programan sino que "se cultivan". ¿Circuitos que evolucionan?

A través de la aplicación de un proceso adaptable (como los algoritmos genéticos) sobre una clase especial de circuitos lógicos electrónicos (como los dispositivos reconfigurables), se logra una nueva tecnología denominada hardware evolutivo, capaz de modificar su propia configuración interna para adaptarse mejor al entorno en donde debe trabajar o a los errores en el hardware.

"Los circuitos evolucionados pueden ser extremadamente complejos en su estructura y dinámica, pudiendo alcanzar mayores niveles de desempeño que las que son posibles con las técnicas tradicionales de diseño humanas", afirma el Dr. Hugo de Garis, del Instituto de Investigaciones Avanzadas de Telecomunicaciones de Kyoto, Japón. El hardware evolutivo puede también tener considerables consecuencias prácticas en el futuro: siempre se soñó con un sistema electrónico que trabaje con independencia del entorno, de sus defectos de fabricación o de los daños sufridos en el transporte. Alcanzar este objetivo clave es algo extremadamente difícil para un diseñador humano. Sin embargo, es probable que la evolución produzca (¿o sería mejor decir "engendre"?) chips extraordinariamente eficientes, flexibles y tolerantes a las fallas. Además de ser capaces de operar en cualquier parte, estos chips también se deberían adaptar inmediatamente si la aplicación a la cual están asignados llegase a cambiar a lo largo del tiempo. Las conexiones internas entre los elementos del chip tendrían que evolucionar a fin de resolver una nueva versión del mismo problema, ofreciendo la posibilidad de realizar hardware evolutivo directamente sobre el chip, a máximas velocidades. "Si tal cosa es posible, se revolucionaría la industria de microelectrónica actual", comenta el especialista.

Muy bien, pero ¿qué es un circuito reconfigurable? Son chips capaces de modificar dinámicamente sus propios circuitos internos, enviando señales al chip desde el exterior por el usuario. Aunque se diseñan para hacer sumamente bien una reducida cantidad de tareas específicas, pueden también ser reconfigurados para ejecutar otras tareas igualmente específicas, mucho después de que éste ha dejado la fábrica. Su repertorio, por lo tanto, es variable. Para el inicio del próximo siglo se espera que alcancen el millón de compuertas y una velocidad de configuración de menos de una décima de milisegundo. ¿Qué se puede hacer con ellos? Se los puede utilizar, por ejemplo, para construir electrodomésticos reconfigurables a fin de poder aprovechar los avances tecnológicos o las preferencias del consumidor. Si uno compra un teléfono celular, por ejemplo, y a los tres meses sale un nuevo chip mucho más rápido, podría reconfigurarlo y tener una vez más la tecnología más avanzada.

Vida tecno-orgánica

En la actualidad, el ritmo de aparición de nuevo y mejor hardware se ha vuelto vertiginoso y sus consecuencias son imprevisibles. Los modernos chips ya alcanzan decenas de millones de transistores y son varios órdenes de magnitud más potentes que sus rudimentarios antepasados. Si se continúa con este crecimiento incesante, es lógico suponer que se llegará a un límite para lo que puede ser diseñado por la mente humana.

"Se torna totalmente impracticable diseñar dispositivos con billones o aún trillones de componentes electrónicos: la solución será que el sistema se auto-ensamble de una manera similar a como lo hacen los embriones animales. Pero la complejidad se volverá tan grande que será imposible predecir el resultado y, menos aún, hacer mejoras. El único camino posible será el método de prueba y error, por ejemplo, mutaciones aleatorias al construir/hacer crecer un nuevo circuito y luego probarlo. Si funciona bien, sobrevive; si no lo hace, perece", explica de Garis. No se debe olvidar que la Naturaleza ha usado esta técnica ingenieril evolutiva durante billones de años, con excelentes resultados: la delicada, precisa y refinada maquinaria humana es el producto de 4.000 millones de años de ajustes, pruebas y correcciones impulsadas por la evolución.

Hoy en día, los sistemas electrónicos complejos basados en los conceptos derivados del funcionamiento de los seres vivos son alternativas válidas a los tradicionales métodos de la ingeniería (la llamada aproximación biomimética). En efecto, últimamente se viene dando un creciente interés por parte de los ingenieros, deseosos de imitar los procesos que utiliza la Naturaleza para generar poderosas metodologías de resolución de problemas específicos. "Al igual que los embriones, los circuitos electrónicos crecen y se diferencian, pero a velocidades electrónicas. Iniciado a partir de una simple célula madre (el cigoto), que contiene la descripción completa en la forma de un genoma, el organismo final se multiplica, estructura y desarrolla por medio de la división sucesiva de dicha célula", explica el especialista. De forma análoga a lo que ocurre en los embriones, el "cigoto" se multiplica ocupando una gran porción de la superficie circuital, al tiempo que algunas "células" se "diferencian y especializan" según su posición física específica. De esta manera, cada "célula" (en realidad un circuito reconfigurable dotado de muy pocas instrucciones) debe calcular sus coordenadas para poder extraer el "gen específico" que determina su función (en definitiva, un microprograma) a partir del "código genético" que guía su evolución. No obstante, el proceso de desarrollo es extremadamente rápido en comparación con el empleado por un organismo viviente.

"La gran fortaleza de la ingeniería evolutiva se encuentra en la posibilidad de desarrollar sistemas cuyos niveles de complejidad vayan más allá de la comprensión humana. La ingeniería evolutiva desempeñará un papel cada vez más significativo y, con el tiempo, ocupará una posición dominante en la programación tradicional", concluye de Garis.

Máquinas inteligentes

Actualmente, los elementos más básicos que conforman un chip hacen contacto simultáneamente con otros pocos elementos y la cantidad total de estos alcanza unos pocos millones. En el cerebro humano, en cambio, cada neurona (el elemento equivalente) hace contacto con otras diez mil y su número supera los cien mil millones. ¿Qué pasará cuando la tecnología se acerque paulatinamente a un chip que contenga mil millones de elementos, con varias miles de conexiones entre sus semejantes?

Tal vez los límites que nos separan de las máquinas se vayan diluyendo inevitablemente. Quizás, y como ocurre en el cerebro humano, cuando los elementos se reúnen en grandes cantidades densamente interconectados entre sí, interaccionan de forma sinérgica, respondiendo a una lógica diferente y haciendo surgir a un tipo de pensamiento, aunque muy primitivo y rudimentario.

¿Compartirán este tipo de máquinas el monopolio del pensamiento con el hombre? Y de ser así, ¿qué pensarán de nosotros? Ya hay algunos investigadores que creen que cuando las computadoras se vuelvan muy complejas, sus sistemas de pensamiento simulado serán superiores al cerebro humano. Pero, como se pregunta Jack Copeland, autor del libro "Inteligencia Artificial", ¿es el pensamiento un fenómeno biológico y, por lo tanto, tan lejos del alcance de una máquina de silicio y metal como la fotosíntesis, la lactancia o cualquier otro proceso dependiente de la biología? ¿O el pensamiento se parece más a volar, algo que pueden hacer los seres vivos y los artefactos metálicos? De ser así, el comportamiento del sistema artificial no sería controlado por el programador ni resultado directo de las instrucciones dadas por éste: se trataría de una propiedad sistémica, emergente, cuya existencia estaría en la organización e interrelación de las partes, más que en las partes mismas. Douglas Hofstadter, un especialista en inteligencia artificial, opina que cuando estas entidades artificiales sean lo suficientemente complejas como para pasear solas por el mundo (como lo hacen los animales), dirigidos por sus propios objetivos, adquirirán de forma natural una conciencia. ¿Podrán estas máquinas ser autónomas y actuar por su cuenta? La literatura de ciencia-ficción ha tratado mucho la idea de que la máquina, como organismo con su propia evolución, puede independizarse de su creador trazando sus propios objetivos y sus propias metas. En este caso, ¿debemos temerle a las máquinas? ¿Qué pasaría si las computadoras deciden, una vez que sean auto-conscientes, que son superiores a los humanos? ¿Y cómo se relacionarán con los humanos menos inteligentes que le rodeen? ¿Podrían, incluso, aparecer como una nueva especie capaz de provocar nuestra desaparición del planeta? Joseph Weizembaun (investigador en inteligencia artificial y creador del famoso programa de psicoanálisis Eliza) cree que las inteligencias artificiales, por su propia naturaleza, serían incapaces de comprender cabalmente la condición humana o de simpatizar con ella. La humanidad esclavizada o aniquilada por sus propias invenciones tal vez sea, de todas, la más irónica de las visiones apocalípticas.

¿Seremos sólo animales de compañía?

Debido a que no hay dos entornos exactamente iguales, si se deja actuar a la evolución artificial sobre las máquinas, es muy probable que emerjan con procesos de pensamiento tan diferentes unas de otras como lo son dos seres humanos entre sí. De ninguna manera se podría predecir el comportamiento que presentaría el sistema en un momento dado, ya que existiría un cierto grado de indeterminismo funcional en los circuitos cerebrales. Podrían desarrollar algo parecido al carácter de los animales superiores.

Por otra parte, es poco probable que esa entidad artificial alcance -evolucionando por sí misma- una inteligencia igual o equivalente a la del ser humano, por la simple razón de que es prácticamente imposible recrear las condiciones iniciales que permitieron que el sistema nervioso del hombre evolucione de una manera tan particular. Por otra parte, quizás el cerebro humano no sea una solución óptima, sino simplemente aquella a la que ha llegado la evolución con los materiales disponibles. En realidad, no se busca construir una máquina que duplique exactamente el modo de pensamiento humano, sino algo que tenga funciones similares y que trabaje más eficazmente con respecto a la aplicación para la cual fue construida.

¿Qué podemos esperar de las máquinas inteligentes?, ¿una versión más inteligente y más rápida que nosotros, o algo que nos transcienda? ¿Encontraremos que lo que ahora consideramos como enormes diferencias entre las sociedades de la Tierra son insignificantes comparadas con las diferencias entre la inteligencia natural humana y la inteligencia artificial maquínica?

"La inteligencia artificial es una forma de vida muy diferente, y con unas posibilidades de logros intelectuales difíciles de imaginar. Estas máquinas pueden evolucionar, incluso más rápido que los seres humanos: unas computadoras inteligentes diseñarán otras, y llegarán a ser más y más inteligentes. Es bastante complicado imaginar cómo podremos tener máquinas que son millones de veces más inteligentes que la persona más inteligente y que, sin embargo, seguirán siendo nuestras esclavas, para hacer lo que nosotros queramos. Quizás condesciendan con nosotros y hablen con nosotros; quizás jueguen a los juegos que nos gusten; quizás, en cierto sentido, nos mantengan como animales de compañía", afirma Edward Fredkin, del Laboratorio de Inteligencia Artificial del MIT.

Un pensamiento, cuanto menos, perturbador.