Comprender la mente humana para replicarla :Ciencia Cognitiva

La Ciencia Cognitiva estudia la mente humana, la cognición. Se centra en cómo se generan y relacionan las percepciones, los recuerdos, las creencias, las emociones, las sensaciones…. Todo aquello que nos caracteriza a nosotros, los humanos.
Una particularidad del campo de la Ciencia Cognitiva es que se configura como un espacio de investigación híbrido con estudios de análisis conceptual (filosofía), trabajos experimentales (neurociencia y psicología) y de modelización (diseño de sistemas inteligentes).

Mi investigación se centra en esta temática, formo parte del Grupo de Informática Gráfica Avanzada (GIGA), perteneciente al Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), dirigido por Francisco Serón. Mi línea de investigación tiene como objeto los Sistemas Cognitivos Artificiales.  He sido investigador visitante en dos de las universidades europeas con mayor relevancia histórica en el estudio de la cognición, como son la de Edimburgo y la de Sussex (Brighton). Creo que: “En la escena internacional y en los últimos años se están produciendo transformaciones conceptuales de gran importancia en el estudio de la cognición. Aunque el intento de entender y reproducir inteligencia en máquinas no es una novedad, lo nuevo es que estaría atravesando unamodificación profunda en sus fundamentos y sus planteamientos programáticos”.
El resultado de esta investigación es el desarrollo de un nuevo campo de investigación centrado en el estudio de “Sistemas Cognitivos Artificiales” que nace con el objetivo de constituirse como un marco unificador que solucione, por un lado, los problemas de la falta de homogeneidad en el estudio de la mente, y por otro, permita replantear algunos de los supuestos fundamentales de la investigación tradicional en la incorporación de inteligencia a las máquinas, marcando la pauta de nuevas y futuras investigaciones.

Manuel González Bedia investiga sobre los Sistemas Cognitivos Artificiales

¿Cuál es la razón del estancamiento en la modelización y comprensión de los sistemas inteligentes?
El reto de conocer la mente humana utilizando el diseño de máquinas que reprodujesen comportamiento inteligente se había planteado en torno a 1960, por parte de la Inteligencia Artificial. Esta disciplina se había propuesto ayudarse de ordenadores y programas informáticos para entender cómo funcionaba la inteligencia humana y cómo reproducirla artificialmente.
Sin embargo, después de más de cincuenta años de investigación, podemos aseverar que no se ha conseguido crear sistemas que puedan denominarse inteligentes. Sí se han construido sistemas que superan funcionalmente al hombre en la resolución de determinados problemas (como jugar a ajedrez), pero sus aplicaciones quedan muy lejos de lo que se puede considerar inteligencia.
Mediante los ordenadores no hemos logrado entender cómo funciona la mente, en realidad lo único que se ha logrado hasta ahora no es más que “imitar” algunos resultados de las operaciones de la cognición humana.
¿Qué se propone el campo de los Sistemas Cognitivos artificiales?
El contexto de los “Sistemas Cognitivos Artificiales” pretende ser un escenario para superar la interdisciplinariedad en el estudio y modelización de la mente, y definir un futuro lenguaje único, que permita integrar los resultados diversos de las diferentes disciplinas que trabajan en este tema.

La mente sigue siendo un misterio para la ciencia.

¿En qué se basaría la tecnología de los sistemas cognitivos artificiales?

• En integrar los diferentes resultados que se conocen sobre la mente en una única ciencia unificada de la cognición. Hasta ahora los estudios sobre la cognición y la mente han sido un cajón de sastre de disciplinas de cariz humanista o han pretendido basarse en la acumulación de datos experimentales sobre la activación cerebral. Necesitamos aspirar a una ciencia más rigurosa que vaya más allá de estos enfoques.

• En desarrollar sistemas artificiales que “comprendan” los problemas. Los sistemas cognitivos reales son sistemas que “comprenden” su entorno y actúan en consecuencia. No nos interesa construir sistemas que implementan técnicas que les permitan resolver problemas (como hace la Inteligencia Artificial) sino sistemas que puedan “entender lo que se está haciendo”, es decir, que puedan elaborar una solución porque comprenden el problema que se encuentran.

• Con este nuevo conocimiento se podrán desarrollar artefactos y aplicaciones útiles siguiendo planteamientos diferentes a los actuales.

Desde el grupo GIGA se pretende comprender los mecanimos de la mente para reproducirlos en máquinas.

¿Qué se hace en otros lugares del mundo?
En los últimos años se ha producido un creciente interés hacia el campo de los sistemas cognitivos que empieza a consolidarse entre los temas de investigación prioritarios a nivel internacional. En concreto, la investigación en sistemas cognitivos se considera una prioridad científica en EEUU dentro de los programas de investigación de la NSF (Fundación Nacional de Ciencia), en Japón dentro de su programa de investigación de 21st Century CEO (Red de Centros de Excelencia en Investigación), en iniciativas privadas de grandes compañías informáticas como IBM (Autonomic Computing) o en los Programas de investigación europeos (VI y VII Programa Marco) como una de las siete áreas clave que Europa ha de desarrollar para, por un lado, alcanzar un liderazgo mundial en la próxima generación de tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC)

• Objetivos metodológicos

Fomento de la investigación de índole interdisciplinar: Parece inevitable que de cara a una más completa y mejor comprensión de la realidad debamos superar barreras existentes entre disciplinas con el mismo objeto de estudio. Para avanzar en la comprensión de los mecanismos del “comportamiento inteligente” de los seres vivos y poder aplicar este conocimiento al diseño de artefactos que permitan modelar, expandir, mejorar y reparar las capacidades cognitivas, debemos superar la estructura compartimentada de la organización académica.

• Intereses sociales

Se confía en que la repercusión de sus resultados permitirá transformar muchos aspectos de nuestra vida cotidiana y nuestro trabajo. El control de vehículos, el control de las redes de comunicación, el diagnóstico médico (tratamiento de patologías mentales y enfermedades neurodegenerativas, análisis de déficit en el desarrollo, etc.), los sistemas de entretenimiento y formación y las interacciones entre los humanos y las máquinas son tan sólo unos ejemplos de las áreas que saldrán beneficiadas de dicha investigación.

Interacción entre la mente humana y la inteligencia artificial.

¿En qué investigación nos centramos en la Universidad de Zaragoza?
Investigación teórica
Nos proponemos diseñar marcos y arquitecturas de trabajo que superen las limitaciones que los modelos que la ingeniería utiliza para el diseño de sistemas inteligentes se ha encontrado hasta el momento. Entre otras:
1. Modelización de una inteligencia general y de sentido común: La Inteligencia Artificial nunca trabajó sobre un modelo de “inteligencia general” sino que se asumió una definición de inteligencia como “cierta habilidad para resolver problemas”. Con este enfoque, ha sido muy prolífica en aplicaciones de interés comercial/industrial pero dejando relegado el objetivo de comprender cómo es nuestra inteligencia.
2. La semántica: Una de las causas del fracaso de la Inteligencia Artificial ha sido aceptar el criterio que defiende que un artefacto “podría denominarse inteligente si su conducta era indistingible de la de un humano”. Por esto, ninguna de las actuales máquinas inteligentes puede entender el significado de lo que procesan, identifican símbolos pero no su sentido. Imitan pero no comprenden.
3. La autonomía: Si los ordenadores sólo simulan, imitan, procesos inteligentes no son realmente autónomos. Si un programa inteligente guía a un robot y éste falla, a quien le importa es al ingeniero que lo diseñó, pero no al robot mismo.
4. La dinámica de la “actividad cotidiana”: Entender cómo los sistemas cognitivos “hacen frente” a eventualidades, “están receptivos” a novedades, resuelven contrariedades, generan espontáneamente preferencias,”… comportamientos imposibles con las técnicas de la ingeniería de sistemas inteligentes en su estado actual.
Investigación aplicada: Personajes inteligentes y videojuegos
Nuestro propósito en la actualidad es incorporarles capacidades cognitivas a personajes animados y desarrollar aplicaciones donde el diseño de avatares inteligentes sean críticas. Uno de los campos donde consideramos que los sistemas cognitivos artificiales serán clave, es el de los “videojuegos de próxima generación.” Actualmente, cualquier acción que realiza un jugador dentro de un juego está prevista por el desarrollador, de modo que el comportamiento inteligente de los personajes es prácticamente inexistente. En este campo, la investigación y la aplicación de modelos cognitivos servirán para:
1) Aumentar el realismo de los personajes, que mostrarán deseos y miedos, estarán dotados de “aspiraciones” y comportamientos humanos, tendrán reacciones basadas en la memoria de acciones previas, se anticiparán y adaptarán sus comportamientos a las estrategias del jugador.
2) Aumentar la dificultad generando retos progresivamente más complicados para progresar en el juego. Serán juegos en los que los enemigos no se basarán en rutinas sino que aprenderán (se fijarán en nuestros movimientos, en nuestra técnica para cambiar la suya; aprenderán, etc).
3) Personalizar contenidos: serán juegos capaces de gestionar la experiencia de acuerdo a convenciones narrativas e interactivas, como controlar la duración o el contenido de cada sesión de juego, a circunstancias específicas.

¿Qué otras iniciativas hemos puesto en marcha desde la Universidad de Zaragoza?
En España este área está prácticamente sin desarrollar. El grupo GIGA lleva algunos años trabajando en una iniciativa global en este campo que se fundamenta:
Docencia: Formación académica en “Sistemas Cognitivos Artificiales”, ofertada para toda la comunidad universitaria, para aquellos alumnos con intereses en la comprensión de la cognición humana.
Institucionalización de redes científicas: Coordinación y puesta en marcha de la primera “Red temática en Ciencias Cognitivas” (RETECOG) en España para el estudio interdisciplinar de la mente que integra más de 11 Universidades y el apoyo del CSIC.
Investigación: Proyectos nacionales y europeos interesados en análisis interdisciplinares sobre cognición.
Difusión: de nuestra actividad: Curso de Verano de la Universidad de Zaragoza, Ciclo de Conferencias con Ibercaja, etc.
Autor de este tema: Manuel González Bedia.
Investigador del Dpto. de Informática e Ingeniería de Sistemas. Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (i3A) de la Universidad de Zaragoza. C/ María de Luna, 1 50018 – Zaragoza Universidad de Zaragoza Tel: +34 976 76 19 41 Fax: +34 976 76 19 14 EMAIL: mgbedia@unizar.es