Chip que simula al cerebro, supera a supercomputadores

En noviembre de 2012, IBM anunció que utilizó el supercomputador Blue Gene/Q Sequoia, para lograr una simulación sin precedentes, de más de 530 mil millones de neuronas.

El Blue Gene/Q Sequoia logró esta hazaña gracias a su fantástica velocidad: 16 mil millones de cálculos por segundo. De hecho, en la actualidad se ubica como el segundo superordenador más rápido del mundo, después del superordenador Titan, del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.

Pero, de acuerdo con Kwabena Boahen, Ph.D., el Blue Gene aún no se compara con la potencia de cálculo del propio cerebro.

“El cerebro es realmente capaz de hacer más cálculos por segundo que la supercomputadora más rápida”, dice Boahen, profesor de la Universidad de Stanford, director de Brains in Silicon Research Laboratory.

Eso no quiere decir que el cerebro es más rápido que una supercomputadora. De hecho, en realidad es mucho más lento. El cerebro puede hacer más cálculos por segundo porque es “masivamente paralelo”, es decir que las redes de neuronas trabajan al mismo tiempo para resolver un gran número de problemas a la vez.

En las plataformas de computación tradicionales, sin importar cuán rápidas éstas sean, operan de forma secuencial, lo que significa que, cada paso debe ser completado antes de comenzar el siguiente.

Aquí una simulación del firmamento espacial, hecha por el supercomputador Blue Gene/Q.

Boahen trabaja a la vanguardia de un campo llamado ingeniería neuromórfica, que busca replicar la extraordinaria capacidad computacional del cerebro, utilizando hardware innovador y aplicaciones de software. El logro más reciente de su laboratorio es una nueva plataforma informática denominada Neurogrid, que simula la actividad de un millón de neuronas.

Neurogrid no es una supercomputadora. No se le puede utilizar para simular el Big Bang, o anticipar huracanes, o predecir epidemias. Pero lo que puede hacer, lo diferencia de cualquier plataforma computacional en el mundo.

Neurogrid es la primera plataforma de simulación que puede modelar un millón de neuronas en tiempo real. Como tal, representa una herramienta poderosa para la investigación del cerebro humano. Además de proporcionar información sobre el funcionamiento normal del cerebro, tiene el potencial de arrojar luz sobre enfermedades cerebrales complejas, como el autismo y la esquizofrenia, que han sido hasta ahora muy difíciles de modelar.

Las aplicaciones en el mundo real para ordenadores neuromórficos todavía tardan en realizarse. Parte del problema ha sido que los clásicos ordenadores secuenciales, aún pueden simular redes de neuronas con mucho menos esfuerzo requerido.

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FayertWayer

Curiosidades de la química y la vida que probablemente no conocías

* Un pequeño protóstomo, el tardígrado u osito de agua es un poliextremófilo capaz de sobrevivir a 6.000 atmósferas de presión y a más de de 5.000 grays de radiación, 500 veces más de lo necesario para aniquilar a los humanos.

• Hay organismos capaces de soportar temperaturas altísimas y temperaturas muy bajas (ideales para habitar el lugar con el rango de temperaturas más amplio del mundo). En el calor, nadie como los organismos pertenecientes al género Pyrolobus, microorganismos capaces de prosperar en temperaturas de 113 ºC e incluso sobrevivir diez horas a 121 ºC. En el frío, una bacteria llamada Colwellia psychrerythraea, capaz de resistir temperaturas de hasta -196 ºC, la temperatura del nitrógeno líquido.

• Las bacterias pertenecientes al género Geobacter son capaces de alimentarse de uranio. El Deinococcus radiodurans puede resistir radiaciones 2.000 veces mayores que la dosis letal para un ser humano.

• Si agrandáramos la molécula de agua hasta el tamaño de una moneda de 10 centavos, una molécula de ácido nucleico tendría una anchura de 10 centímetros y varios cientos kilómetros de longitud. Ello se debe a que el agua está formada por moléculas simples, de solo tres átomos cada una. Hay moléculas de tamaños muy variables: las que tienen peso molecular mayor de 10.000 se conocen como macromoléculas. Por ejemplo, la celulosa tiene peso molecular de al menos 570.000. El ADN es una de las macromoléculas más grandes. El ADN de la E. coli, una bacteria común, contiene alrededor de 3 millones de pares de bases: su peso molecular ronda los 1.8000 g/mol.

• Con todo, incluso las moléculas más grandes son microscópicas. Las cadenas de ADN son tan pequeñas que 5 millones de ellas cabrían en el ojo de una aguja.

Según 100 analogías científicas de Joel Levy:

Si todo el ADN de un cuerpo humano se uniera para formar una única cadena, tendría más de 300.000 millones de kilómetros de longitud; suficiente como para ir a la Luna y volver 390.000 veces, o como para ir al Sol y volver 1.000 veces. (...) Si los 3.000 millones de “letras” del genoma humano se colocaran en fila, separadas por un milímetro, la longitud sería 7.000 veces mayor que la altura del Empire State Building.

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Xakata Ciencia

Experimento busca determinar si vivimos en una simulación por computadora

(C) Groucho II Film Partnership, Silver Pictures y Village Roadshow Productions

Un equipo liderado por el físico nuclear de la Universidad de Bonn, Silas Beane, asegura que hay una forma de determinar –bajo ciertos escenarios– si estamos en estos momentos viviendo en una simulación por computadora.

En el mundo físico (o ‘real’), las distancias pueden ser infinitesimalmente pequeñas, sin embargo en el mundo de los computadores los objetos necesitan tener un limitado conjunto de valores. Por lo tanto, el problema en todas las simulaciones es que para aparentar la continuidad de las leyes de la física, éstas se deben superponer en un entramado tridimensional que avanza en etapas de tiempo.

Entonces, lo que se pregunta Beane con su equipo es que si el tamaño de los espacios en este hipotético entramado son una especie de limitación de los procesos físicos que observamos en el universo, por lo que examinarán los procesos de alta energía en distancias muy pequeñas (a escala femtométrica) para determinar si éstas tienen un límite, porque no podría existir nada más pequeño que este hipotético entramado.

Si bien es extraño pensar que en el mundo físico pueden haber ‘límites’, esto sería similar a la teoría de que hay un límite máximo de la energía de los rayos cósmicos que llegan a la Tierra (más conocido como el límite Greisen–Zatsepin–Kuzmin o GZK para los amigos).

Sin embargo, “la característica más interesante del entramado sería que la distribución angular de sus componentes altamente energéticos deberían mostrar una simetría cúbica respecto al resto del entramado, no isotrópica (que tiene propiedades que son idénticas en todas direcciones)”, aseguró Beane.

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FayerWayer 

Bonus:

Estamos ante una nueva versión de la lucha entre el racionalismo y el empirismo. Este tema ya lo habíamos tratado cuando realizamos en la TV nuestro especial de psicología. Les dejamos el enlace para que conozcan más sobre René Descartes y su relación con la Matrix, (en formato power point).

El cerebro no es hardware ni software: es wetware

A medida que avanzamos en la comprensión sobre el funcionamiento de nuestro cerebro, también cambian las metáforas que empleamos para referirnos al mismo.

El biólogo de Harvard Richard Lewontin se refirió irónicamente a esta evolución con estas palabras: “Un día el cerebro fue una centralita telefónica, luego un holograma, luego una computadora digital elemental, luego una computadora de procesamiento paralelo y ahora es una computadora de procesamiento distribuido.”

Y es que, a medida que penetramos en el cerebro, descubrimos que ni funciona como si estuviera provista de cables y palancas, ni tampoco mediante simples códigos binarios de ordenador. Porque el cerebro no es software ni tampoco hardware. Es wetware. Es una jungla darwiniana, tal y como lo describió el Nobel de Biología Gerald Edelman: conjuntos de neuronas compiten unos con otros por el predominio a la hora de responder a los estímulos del entorno:

El cerebro no es, en modo alguno, una máquina que recibe instrucciones, como un ordenador. El cerebro de cada ser individual es más bien como una selva tropical en la que abundan el crecimiento, la decadencia, la competición, la diversidad y la selección.

El cerebro es un ecosistema que se transforma continuamente a sí mismo, respondiendo al cambio del entorno, por ello hay casos de personas a las que se les debe extirpar el hemisferio derecho del cerebro, pero continúa su vida con relativa normalidad, como el caso de Christina Santhouse, estudiante de Pensilvania, que incluso se graduó con honores en el instituto y ha acabado yendo a la universidad: su hemisferio izquierdo fue capaz de asumir todo el trabajo.

Thomas Armstrong aporta otro ejemplo en su libro El poder de la neurodiversidad:

existe una forma de demencia que destruye las áreas anteriores (de la parte delantera) del cerebro, y los pacientes con este trastorno pierden la capacidad de hablar; sin embargo, las áreas posteriores de cerebro son capaces de funcionar con una mayor capacidad para compensar, provocando a veces un torrente de creatividad en el arte o la música.

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Xakata Ciencia

La torre de fotografías de todos tus antepasados equivale a 40 rascacielos neoyorquinos

El último libro de Richard Dawkins es el libro de texto que Ciencias que todos hubiéramos querido tener cuando íbamos al colegio, siguiendo la estela de la versión juvenil e ilustrada de Breve historia de casi todo de Bill Bryson.

Y es en este libro de texto, titlado La magia de la realidad, donde he tenido la oportunidad de leer una de las mejores comparaciones gráficas para hacernos una idea de nuestra posición en el mundo.

Lo que propone Dawkins es que cojamos una fotografía nuestra. Y que encima pongamos la fotografía de nuestro padre. Y encima, la de nuestro abuelo. Y así sucesivamente, retrocediendo generación tras generación, apilando fotografía sobre fotografía. Hasta que lleguemos a tener apilados 185 millones de antepasados, que son los necesarios para tener una fotografía de un pez.

Pero ¿qué altura tendría esta torre de fotografías?

Bueno, si cada fotografía estuviera impresa en una tarjeta postal, 185 millones de fotos formarían una torre de unos 4 877 metros de altura, es decir, más de 40 rascacielos neoyorquinos colocados unos encima del otro.

Unas cuántas páginas más adelante, Dawkins propone un juego para asimilar mejor el tamaño del universo y nuestra posición en el mismo:

1. Acércate hasta un campo bien grande con un balón de fútbol y colócalo en el suelo para representar el sol.

2. Camina después 25 metros y deja caer un grano de pimienta para representar el tamaño de la Tierra y su distancia al sol.

3. La luna, para mantener la misma escala, debería ser una cabeza de alfiler, y estaría a tan solo cinco centímetros del grano de pimienta.

4. Pero la siguiente estrella más cerca, Próxima Centauri, manteniendo la misma escala, sería otro balón de fútbol (aunque algo más pequeño) ubicado digamos… a unos… ¡6 500 kilómetros de distancia!

Lo que dije: ojalá hubiéramos tenido libros de texto como éste.

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Xakata Ciencia

¿Cuánto terreno se necesita para enterrar a toda la gente que muere en un año?

Siempre que veo un cementerio a lo lejos (siempre de lejos, porque me dan yuyu), saco a relucir mi mente negociante y me pregunto cuántos inmuebles podrían edificarse en tanto terreno. Cada vez mueren más personas, de modo que, en teoría, cada vez hay más cementerios y los cementerios cada vez son más grandes.

Para calcular realmente el terreno necesario para alojar a los muertos, vamos a averiguar el terreno que se necesita para enterrar a toda la gente que muere en un año.



Si bien algunos cadáveres son incinerados y otros son enterrados en nichos, vamos a fijarnos exclusivamente en los muertos que se entierran en tumbas cavadas. Vamos a escoger una nación como Gran Bretaña, donde es más costumbre usar tumbas cavadas, a diferencia de otros países en que se coloca a los muertos en nichos.

Para empezar con los cálculos, necesitamos conocer la proporción de personas incineradas y, también, la superficie de tierra que ocupa una tumba. Ah, y el número de muertos anuales en Gran Bretaña: 800.000.

Seguramente se me dirá que en Gran Bretaña hay un 70 % de incineraciones por un 30 % de enterramientos. En las ciudades son más numerosas las primeras, mientras que en el campo abundan más los segundos. Si sólo el 30 % de las personas que fallecen cada año son enterradas, habrá un 30 % de 800.000 entierros anuales, lo que nos da 240.000 sepulturas en el mismo periodo.

Vayamos ahora con la superficie del terreno. En la mayor parte de cementerios de Gran Bretaña, las tumbas están dispuestas en hileras. Una tumba está separada de la siguiente por unos 2 metros. Y cada hilera está separada de la siguiente por unos cuatro metros. Eso significa que cada tumba precisa de una superficie de 4 × 2 = 8 m2.

Ahora sólo basta multiplicar esos 8 metros por los 240.000 muertos anuales. El resultado es 1.920.000 m2. Es decir, y para redondear, 2 millones de metros cuadrados.

Para imaginar cuánto terreno representa esta superficie, comparémosla con la de un campo de fútbol. El terreno de juego suele tener 100 metros de largo por 50 de ancho, esto es, 5.000 metros cuadrados. De modo que para enterrar a los muertos no incinerados en Gran Bretaña necesitamos cada año 560 campos de fútbol.
560 campos de fútbol llenos de muertos. Suena muy macabro. Y más sonará imaginar cuántos campos de fútbol haría falta para enterrar a todos los muertos anuales del planeta Tierra. Sólo imaginar los guarismos resultantes me parece una cifra enorme. ¿Alguien se atreve a hacer una estimación?

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Xataca Ciencia

¿Cuánto tardarías en llegar en auto a un planeta del sistema solar?

Cuando conduzco de noche por alguna carretera, envuelto en la música de la radio, sin apenas tráfico en la carretera, suelo imaginarme que piso el acelerador y que, sencillamente, persigo el horizonte sin otro objetivo que comprobar hasta dónde sería capaz de llegar. Quizá a otro continente. Quizá dar la vuelta al mundo. Pero, cuando de verdad estoy en plan aventurero, entonces imagino algo más ambicioso.

Imagino que unos ingenieros nanotecnológicos han construido una autopista estelar de miles de años luz de longitud (aunque de apariencia de asfalto de toda la vida), y que acelero a toda velocidad por ella rumbo a las estrellas. Con un combustible infinito, y pisando siempre a fondo, ¿cuánto tardaría en llegar a otros planetas?

Si viajara a 100 km/h, tardaría nada menos que 160 días en llegar a la Luna. 5 meses. Si viajara a una velocidad de 120 km/h, entonces tardaría 3.200 horas cubrir los 384.000 kilómetros. Eso significa un total de 133 días de conducción sin parar, más de 4 meses.

Lo cierto es que el viaje se haría un poco largo. Imaginemos que piso a fondo y que alcanzo los 193 km/h. Llegar a Marte me representaría 134 años de viaje. Incluso a toda la velocidad que puede desarrollar mi coche, moriría de viejo antes de llegar al planeta más cercano a la Tierra (bien, teniendo en cuenta que allí fuera no hay gravedad ni rozamiento del aire sin duda desarrollaría velocidades mucho más altas, pero dejadme seguir con mi fantasía…).

A los 193 km/h de mi coche alcanzaría Júpiter en 459 años.

Saturno está casi el doble de distancia: 842 años de conducción ininterrumpida.

Si no bajara del coche ni para ir al aseo, llegaría finalmente a Neptuno en 2.497 años. Así que indudablemente resulta una empresa un poco infructuosa alcanzar las estrellas con un coche, por muy aventurero que se sienta uno.

Tomado de:

Gen Ciencia

Toda nuestra historia (económica) resumida en 365 días

Imagínese que comprimimos el último millón de años de la historia de la humanidad en sólo un año.

Cada día equivale, entonces, a 3.000 años. 2 años es un minuto.

En esta escala temporal comprimida, nuestros ancestros usaron el fuego por primera vez en algún momento durante la última primavera. Hasta finales de octubre, nuestros antepasados todavía manipulaban las herramientas de piedra más básicas; los seres humanos biológicamente similares a nosotros, los Homo sapiens, aparecieron más o menos a mediados de noviembre.

Alrededor del 19 de diciembre surgieron los comienzos de la civilización: pinturas rupestres y sepulturas. No fue hasta el 27 de diciembre cuando hubo pruebas de la existencia de agujas de coser, lanzas arrojadizas o el arco y la flecha..

En las últimas horas del 30 de diciembre, la economía mundial era diez veces mayor que veinticuatro horas antes, un período abarcado por el colosal reinado de los faraones egipcios. El Imperio chino duró la mayor parte del 31 de diciembre, tiempo durante el que se produjo el auge y la caída del Imperio romano, y luego Europa avanzó a través de la Edad Media. El tamaño de la economía mundial aumentó otras diez veces entre el comienzo de la víspera de Año Nuevo y las siete y media de la tarde, momento en el que Colón descubrió América. Entonces, el crecimiento se volvió aún más rápido, y la economía mundial creció otras diez veces entre las siete y media de la tarde y las once y veinte de la noche, cuando comenzó la Primera Guerra Mundial.

En los últimos cuarenta minutos (el resto del siglo XX), la economía mundial se expandió otras 10 veces. Si se mantienen los ritmos de crecimiento, la próxima expansión del orden de 10 veces más se habrá completado aproximadamente a los 25 minutos pasada lamedianoche.

Fuente:

Gen Ciencia