Computación Cognitivapor Carlos Toxtli

PresentaciónCarlos Toxtli HernándezMexicanoMaestro en Innovación tecnológica y empresarial14 años de experiencia en TI

CV

Preparense

Lo que están a punto de presenciar parecería un fragmento de una película de ciencia ficción, pero ahora es una realidad ...

Computación Cognitiva

Computación + Cognitiva

Computación

Según la RAE en América el término es igual a informática.Informática: Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores.

Cognitiva

Proviene de cognición facultad de procesar información a partir de la percepción, el conocimiento adquirido (experiencia) y características subjetivas que permiten valorar la información. Consiste en procesos tales como el aprendizaje, razonamiento, atención, memoria, resolución de problemas, toma de decisiones y procesamiento del lenguaje.

Computación Cognitiva

Informática basada en ordenadores capaces de sentir, adaptarse y aprender, más parecido al funcionamiento de un cerebro humano que al desarrollo clásico informático, haciendo aún más real la inteligencia artificial.

Veamos a continuación las especificaciones técnicas de nuestro cerebro para poder comprender el avance de la computación cognitiva.

¿Y como funciona un cerebro?

Cerebro: Especificaciones técnicas170,000,000,000 de células de las cuales 86,000,000,000 son neuronas de las cuales 69,000,000,000 están en el cerebelo 16,000,000,000 están en la corteza con 1,000,000,000 de sinapsis por cada mm3

1,000,000,000,000,000 de sinapsis en total1,000,000 metros de neuronas

Cerebro: Especificaciones técnicasPesa entre 1.2 y 1.6 kilogramos.1.2kg pesa la corteza c/18% de las neuronas.150g pesa el cerebelo c/82% de las neuronas.Ocupa entre el 0.8% y el 2% de la masa corporal.

Neuronas fuera del cerebro

40,000 en el corazón1,000,000 neuronas de la retina12,000,000 receptores olfatorios100,000,000 en la médula espinal100,000,000 en el sistema nervioso entérico (esófago, estómago, intestino delgado y colon)Mas las de los cientos de ganglios nerviosos.

Cerebro: Especificaciones técnicas

Voltaje de una neurona de -70mV a -50mV.El cerebro genera un campo electromagnético que asciende a los 3 mV/mm .El corazón genera un campo electromagnético de 2.5V que es 5,000 veces mayor al del cerebro con un alcance de hasta 4 metros de diámetro.

Cerebro: Especificaciones técnicasUtiliza el 20% de la energía del cuerpo.Gasta 500 kilocalorías al día.Deberíamos ingerir alimento durante 9 horas al día para cubrir la energía requerida, gracias a la cocción podemos obtenerla rápidamente.Consume 10 y 23 Watts mientras duermes.Velocidad de transmisión 418.43 km/h

Cerebro: Especificaciones técnicasEstructura cerebral igual al de un primate, no comparable con otras especies.Los roedores incrementan el número de neuronas de forma logarítmica según el tamaño del cerebro.Los primates lo incrementan de forma lineal.

Cerebro: Especificaciones técnicas

77.5% está constituido por agua60% de grasaUtiliza el 20% del oxígeno del cuerpo8 segundos sin oxígeno produce inconscienciaEmpieza a morir después de 4 min sin oxigeno.No tiene receptores de dolor

El mito del 10%

Se creía que la relación de células gliales y las neuronas era del 1:10 por lo que sólo el 10% de las células se usaban para procesar.Actualmente se sabe que la relación es 1:1 por lo que el 50% del cerebro es usado para procesar.

Nuestro Hardware

2,500,000,000,000,000 bytes (PB) de memoria suficiente para almacenar 300 años de video.16,800,000,000,000 hertz de procesamiento.10,000,000,000,000,000 FLOPS a 20 Watts(Athlon 2.4 GHz = 14.7 GFLOPS a 62 Watts)100,000,000 MIPS(Intel i7 3.3 GHz = 177,730 MIPS)

Nuestro Hardware

1,500,000 pixeles de resolución en los ojos.10,000 colores detectables.100 micras objeto más pequeño visible.60 a 7,000 hertz sistema de audio monoaural.20 a 20,000 hertz el receptor de sonido.2 m2 de membrana multitouch.

Computadoras cognitivas

Tipo Neuronas programables

Sinapsis programables Núcleos neurosinapticos

1ra Gen 256 262,144 1

2da Gen 1,000,000 256,000,000 4,096

TrueNorth 530,000,000,000 137,000,000,000,000 2,084,000,000

TrueNorth es el nombre de la arquitectura más poderosa, siendo la segunda supercomputadora más rápida del mundo es “solo” 1542 veces más lenta que el cerebro.

Computadoras cognitivas

Computadoras cognitivas

Nos enfocaremos en la 2a generación. Están basadas en el chip SyNAPSE. La arquitectura está pensada en la del cerebro humano. Tiene 5.4 billones de transistores y solo consume 70mW. Realiza 46,000,000,000 de operaciones sinápticas por segundo

Build-a-Brain

BrainCube

Hemisferios

Solo se activan cuando se requiere

Programación cognitiva

El paradigma de programación empleado está basado en Corelets que son unidades abstractas que controlan a gran escala la red neursinaptica.

Programación cognitiva

Ejemplo de un Corelet que se inicializa y manda spikes.

Sentidos del ser humano

Tacto, vista, olfato, oído, gusto, termoalgesia, termocepción, mecanorrecepción, bariestesia, nocicepción, propiocepción, cenestesa, cinestecia, sinestecia, equilibriocepción, interocepción.

Ordenadores de cinco sentidos

Además de solo realizar procesamiento sobre su memoria, ellas pueden también percibir lo que siente un humano a través de sus sentidos y exponenciar su percepción. https://www.youtube.com/watch?v=wXkfrBJqVcQ

Tacto

Que una computadora pueda percibir el tacto ayuda a detectar con precisión lo que se está tocando.https://www.youtube.com/watch?v=Gg3tmZrwbDs&src_vid=wXkfrBJqVcQ&feature=iv&annotation_id=annotation_545521

Vista

Actualmente las computadoras pueden ver por medio de cámaras pero no entienden de forma natural lo que está pasando en la imagen.https://www.youtube.com/watch?v=YwfJVwknvRo&src_vid=Gg3tmZrwbDs&feature=iv&annotation_id=annotation_982368

Oído

Si es cierto que un micrófono en una computadora funciona como oído, puede escucharnos pero no entendernoshttps://www.youtube.com/watch?v=-oKfWIgDTFs&src_vid=YwfJVwknvRo&feature=iv&annotation_id=annotation_675431

Olfato

Computadoras que puedan oler, ayudan a detectar aromas como el gas natural que es tóxico pero con poco olor.https://www.youtube.com/watch?v=RYkSvNKdyBM&src_vid=DNz23XXLa1E&feature=iv&annotation_id=annotation_824647

Gusto

Computadoras que prueban sabores y los atomizan en sus componentes químicos son capaces de predecir si un sabor va a gustar a la mayoría.https://www.youtube.com/watch?v=DNz23XXLa1E&src_vid=-oKfWIgDTFs&feature=iv&annotation_id=annotation_574643

Creatividad computacional

La computadora puede crear cosas nuevas sin ayuda. Ayudar al humano a explorar cosas que la humanidad hasta ahora no ha explorado. Por ejemplo crear nuevos y deliciosos platillos sin haber usado un recetario y mezclando ingredientes que no se suelen mezclar.http://www.youtube.com/watch?v=mr-1JAnairs

Cognitive Cooking

IBM ha creado un sistema que analiza la estructura química de los alimentos, texturas, los sabores que producen y la reacción en el comensal. Psicología, química y física entre otros mezclados para alimentos perfectos.https://www.youtube.com/watch?v=EWF4sC5wuqs

El truck de comida cognitivahttp://www.ibm.com/smarterplanet/us/en/cognitivecooking/

Recetas cognitivashttp://www.ibm.com/smarterplanet/us/en/cognitivecooking/food.html?cmp=usbrb&cm=s&csr=cognitive_cooking_site&cr=home&ct=usbrb301

Rama de la inteligencia artificial cuyo objetivo es desarrollar técnicas que permitan a las computadoras aprender para ser capaces de generalizar comportamientos a partir de una información no estructurada por inducción del conocimiento.

Machine Learning

Machine Learning

Ayuda a los sistemas cognitivos a aprender, razonar y participar con nosotros de una manera más natural y personalizada. Entre más información y retroalimentación de usuarios la vuelven más inteligente. Veamos los 5 próximos retos de Machine Learning en los próximos 5 años.

El salón de clases aprenderá de ti

La educación estará asistida por sistemas que permitirán detectar las deficiencias de cada alumno para encontrar la forma de cubrirlas y el alumno cumple con el objetivo de la educación, aprender.https://www.youtube.com/watch?v=hTA5GyWamR0

Comercio físico mejor que en línea

La experiencia de usuario será mejor fuera de línea que en línea. Si bien es importante contar con el producto para verlo, también lo es tener toda la información, por lo que tiendas físicas con una experiencia digital serán más atractivas. https://www.youtube.com/watch?v=yKNSOwLcrkE#t=17

Tu ADN hablará con el doctor

Tratamientos basados en tu ADN permitirán de forma más precisa y sencilla el dar el diagnóstico acertado y la solución exacta al problema.https://www.youtube.com/watch?v=0M1DMdc1mQ0

Tu guardian digital

Tu propio guardia analizará en cualquier medio que de tu comportamiento suele ser normal a tu persona y que comportamiento está fuera de tu normalidad para advertirte de cualquier posible riesgo.https://www.youtube.com/watch?v=al8ng82nRss

La ciudad te ayudará a vivir en ella

Ciudades que toman decisiones en base al feedback o la cantidad de personas esperando un servicio, etc, la ciudades se conectaran a los usuarios.https://www.youtube.com/watch?v=tVGviMIMjN0#t=33

Computadoras Cognitivas

La computación cognitiva está formado por software y hardware. El hardware desarrollado para que sea posible funciona como el cerebro con neuronas y sinapsis y su arquitectura es muy distinta a un ordenador tradicional.https://www.youtube.com/watch?v=J69EJxUr8mw

Avances

Blue Brain Project (2005-2013)

Estudia la estructura del cerebro de mamíferos creando una simulación de todo el cerebro a nivel molecular. Mediante ingeniería inversa del comportamiento lleva al entendimiento del funcionamiento del cerebro.Las fases del proyecto involucran ratas, gatos y primates.

Human Brain Project (2013-2023)

Tras haber ganado el premio al mejor a futuro por la Comisión Europea, recibió un financiamiento de €1,190,000,000. 24 países, 112 institutos y 12 áreas de estudio lo conforman. Con el objetivo de entender al cerebro humano y simular su funcionamiento dentro de computadores.

Human Brain ProjectAlgunos de las áreas: Información estratégica del cerebro humano, Arquitecturas cognitivas, Neuroinformática, Simulación del cerebro, Computación de alto desempeño, Computación neuromórfica ,Neurorobotica.

El objetivo es empatar los datos de nuestro cerebro con el de otros mamíferos para predecir los resultados que se obtendrán en humanos pero experimentando en otros mamíferos.

Strategic Human Brain Data

Cognitive Architectures

Simular tareas cognitivas (percepción, motivación, decisión, recompensa, aprendizaje, memoria, etc.) y detectar patrones de activación y respuesta para identificar:-Regiones del cerebro activadas en cada tarea-Circuito de cómo se conectan las regiones -Que procesamiento se hace en cada región

NeuroroboticsRobots capaces de reproducir los movimientos generados por el cerebro. Es posible controlarlos por los patrones generados en el cerebro mientras se efectuó un movimiento.

Neurorobotics

Neuroinformatics

Organiza y da acceso a información masiva y heterogenia, al conocimiento y a las herramientras producidas por la comunidad de neurosciencia internacional http://www.brain-map.org/

Brain Simulation

Brinda una plataforma colaborativa basada en internet que a través de datos permite predecir, reconstruir y simular modelos del cerebro.

High Performance Computing

Brindar supercómputo,Big Data y Cloud a nivel exaescala para soportar todos los procesos que se lleven a cabo en el estudio del cerebro.

Dispositivos de hardware que permiten cargar modelos cerebrales y son adaptables al modelo proveído.

Neuromorphic Computing

Neuromorphic Computing

BigBrain

El modelo 3D del cerebro más precisos, con 50 veces más resolución que el más preciso de los atlas cerebrales, todas y cada una de las neuronas del cerebro están representadas. Fue creado digitalizando un cerebro real.

Historia

En 1996 Deep Blue fue derrotada en ajedrez por Kaspárov 4 - 2En 1997 Deeper Blue derrotó a Kaspárov 3½ - 2½ siendo la 1a computadora en derrotar a un campeón del mundo vigente con 11.8 GFLOPSEn 2002 se inventa Arimaa un juego de mesa que no pueden ganar computadoras.

Historia

En 2011 Watson logró ganar una competencia de tres días jugando al programa televisivo Jeopardy, en el que derrotó a los dos máximos campeones en la historia del programa. Recibiendo un premio de $1,000,000. Utilizó 4PB de información offline.

Watson 3

WatsonPaths

Sistema utilizado para diagnóstico médico que indica las rutas que el diagnóstico puede tomar dependiendo los síntomas.

Programando con Watson

Tu no programas a Watson, tú colaboras con Watson, recuerda que el aprende contigo, ademas de que puede enseñarte. Recuerda que el pasa tiempo aprendiendo de la información y razona lo que está pasando.

Programando con Watson

El API de Watson está disponible desde IBM Bluemix http://bluemix.net , que es una plataforma parecida a Heroku con el modelo platform-as-a-service para desarrollo en la nube.

Servicios actuales de Watson

Watson es capaz de conocerte

Corriendo por ejemplo el User Modeling puede predecir como es una persona en base a lo que escribe, éste es un ejemplo de cómo correrlo.

Corriendo en Watson

El servicio de User Module debe ser habilitado desde la consola de Bluemix así como una instancia. En este caso usamos node.js

Mis resultados

Sentiment analysis

Actualmente un ordenador es capaz de detectar sentimientos en un contenido. Ya es posible hacer que las computadoras perciban sentimientos. Un API que pueden usar para irlo probando es Sentiment Analysis API http://www.alchemyapi.com/api/sentiment-analysis/

Cogs

Los cogs son socios de los humanos, en los cuales los humanos confían para lograr mejores resultados.

Interacción humanos - cogs

Este es un ejemplo de los distintos tipos de interacción de cogs y humanos con el entorno.

Ambientes de humanos - cogs

En el laboratorio CEL (Cognitive Environments Lab) de IBM se muestra como es la interacción humanos - cogs.

Operaciones cognitivas

Singularidad

Acontecimiento futuro en el que se predice que el progreso tecnológico y el cambio social se acelerarán debido al desarrollo de inteligencia sobrehumana, cambiando nuestro entorno de manera tal, que cualquier ser humano anterior a la Singularidad sería incapaz de comprender o predecir. Esto ocurrirá antes del 2030.

Inteligencia suprahumana

La paridad entre el hardware y el cerebro se alcanzará alrededor del 2020 lo cual dará lugar a las máquinas ultra inteligentes.

Caminos hacia la singularidadSuperinteligencia artificialSuperinteligencia colectivaSuperinteligencia híbridaSuperinteligencia biológica

Inteligencia artificial superior a la inteligencia humana, los humanos son capaces de construir una inteligencia artificial que los iguale y que después, esta inteligencia no humana, sea capaz de superarse a si misma. La consciencia es codificable (con algoritmos altamente complejos) y puede ser descargada del cerebro y copiada en un soporte digital.

Superinteligencia artificial

Superinteligencia colectiva

Internet está jugando un papel importante en la creación de este cerebro global. Esta superestructura tecnológica ayuda a que ya no solo humanos cooperen al conocimiento sino también las máquinas.

Superinteligencia híbrida

Interconexión entre humanos y computadoras, tales como, prótesis, implantes de chip, etc. Lo cual nos lleva al cíborg, donde se fusionan los humanos con las máquinas. La idea de una transhumanidad que trasciende a la condición humana y con ello superar todos los límites de la especie humana y dar surgimiento a una nueva especie posthumana.

Superinteligencia biológica

En general se aspira al humano mejorado (humano+) por medio de la bioingeniería, la misma, irá conduciendo a la humanidad a una fusión progresiva y menos radical que la híbrida.

La evolución de las máquinas es más rápida que la de los humanos, mientras las máquinas sufren un crecimiento acelerado, la evolución natural de los humanos está prácticamente detenida.

Realidades

La aceleración de las tecnologías se seguirá incrementando hasta llegar a un punto que escapa a las capacidades de los humanos (singularidad tecnológica).

Realidades

Las máquinas se irán auto construyéndo a sí misma, cada vez más perfeccionadas, más veloces, con más memorias, dotadas de mejores algoritmos; podrán llegar a convertirse en máquinas superinteligentes que superen a los humanos.

Realidades

RealidadesLa inteligencia de las máquinas dada la complejidad que irán adquiriendo y las conexiones internas (circuitos) o externas (redes) podrá despertar como una entidad auto consciente.

Seguridad

La seguridad no se va a ver comprometida así los robots generen autonomía. Las películas de ciencia ficción nos han mostrado rebeliones de seres autónomos, cosa que no podría suceder.

Formen parte del futuro

Los invito a atreverse a hacer proyectos futuristas, fuera de lo normal, donde se explote la gran capacidad de estos ordenadores. Recuerden que ya no solo trata de enseñarle a las computadoras, sino aprender lo que ellas nos pueden enseñar después de que evolucionen lo que les enseñamos.

Reflexión

Las computadoras son grandes aliadas, ellas pueden procesar toda la información del mundo y tomar decisiones en base a ello. No hay que preocuparse en si nos superan o no, hay que crear una sociedad colaborativa entre cogs y humanos.

GraciasLa presentación la subiré a mis redes sociales:

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