Computadoras que razonan y tienen la estructura del cerebro humano ya son una realidad, veamos como funcionan y como usarlas.

1. Computación Cognitiva
por Carlos Toxtli

2. Presentación
Carlos Toxtli Hernández
Mexicano
Maestro en Innovación tecnológica y
empresarial
14 años de experiencia en TI

3. CV

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

5. Computación Cognitiva
Computación + Cognitiva

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. ¿Y como funciona un cerebro?
Veamos a continuación las especificaciones
técnicas de nuestro cerebro para poder
comprender el avance de la computación
cognitiva.

10. Cerebro: Especificaciones técnicas
170,000,000,000 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 total
1,000,000 metros de neuronas

11. Cerebro: Especificaciones técnicas
Pesa 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.

12. Neuronas fuera del cerebro
40,000 en el corazón
1,000,000 neuronas de la retina
12,000,000 receptores olfatorios
100,000,000 en la médula espinal
100,000,000 en el sistema nervioso entérico
(esófago, estómago, intestino delgado y colon)
Mas las de los cientos de ganglios nerviosos.

13. 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.

14. Cerebro: Especificaciones técnicas
Utiliza 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

15. Cerebro: Especificaciones técnicas
Estructura 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.

16. Cerebro: Especificaciones técnicas
77.5% está constituido por agua
60% de grasa
Utiliza el 20% del oxígeno del cuerpo
8 segundos sin oxígeno produce inconsciencia
Empieza a morir después de 4 min sin oxigeno.
No tiene receptores de dolor

17. 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.

18. 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)

19. 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.

20. 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

21. Computadoras cognitivas
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.

23. 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

24. Build-a-Brain

25. BrainCube

28. Hemisferios

29. Solo se activan cuando se requiere

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

31. Programación cognitiva
Ejemplo de un
Corelet que se
inicializa y
manda spikes.

32. Sentidos del ser humano
Tacto, vista, olfato, oído, gusto, termoalgesia,
termocepción, mecanorrecepción, bariestesia,
nocicepción, propiocepción, cenestesa,
cinestecia, sinestecia, equilibriocepción,
interocepción.

33. 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

34. 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&featu
re=iv&annotation_id=annotation_545521

35. 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&feat
ure=iv&annotation_id=annotation_982368

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

37. 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&fe
ature=iv&annotation_id=annotation_824647

38. 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=annota
tion_574643

39. 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

40. 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

41. El truck de comida cognitiva
http://www.ibm.
com/smarterplanet/us/en/cognitivecooking/

42. Recetas cognitivas
http://www.ibm.
com/smarterplanet/us/en/cognitivec
ooking/food.html?
cmp=usbrb&cm=s&csr=cognitive_c
ooking_site&cr=home&ct=usbrb301

43. Machine Learning
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.

44. 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.

45. 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

46. 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

47. 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

48. 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

49. 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

50. 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

52. Avances

53. 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.

54. 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.

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

56. Strategic Human Brain Data
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.

57. 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

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

59. Neurorobotics

60. 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/

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

62. 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.

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

64. Neuromorphic Computing

65. 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.

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

68. 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.

70. Watson 3

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

72. 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.

73. 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.

74. Servicios actuales de Watson

78. 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.

79. 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

80. Mis resultados

81. 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/

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

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

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

85. Operaciones cognitivas

86. 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.

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

88. Caminos hacia la singularidad
Superinteligencia artificial
Superinteligencia colectiva
Superinteligencia híbrida
Superinteligencia biológica

89. Superinteligencia artificial
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.

90. 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.

91. 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.

92. 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.

93. Realidades
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.

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

95. 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.

96. Realidades
La 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.

97. 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.

98. 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.

99. 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.

100. Gracias
La presentación la subiré a mis redes sociales:
http://google.com/+CarlosToxtli
http://facebook.com/carlos.toxtli