¿Cuál es el significado del artículo ‘¿Podría un neurocientífico entender un microprocesador?’ por Jonas y Kording?

Claramente, el cerebro es más complejo que cualquier microchip existente. Tuve la oportunidad hace poco más de un año de hablar con Konrad Kording sobre esta idea y salí con algunas cositas interesantes.

  1. Determinar las relaciones funcionales entre pares de neuronas mediante el registro simultáneo es fundamentalmente defectuoso. Incluso si puede establecer una relación causal entre un par, el cableado desconocido que permanece representa el contexto del par en el sistema tisular y no se descubre ninguna relación causal en ese nivel jerárquico.
  2. Los métodos basados ​​en imágenes altamente reduccionistas y modelos computacionales pueden explicar algunas interacciones mecanicistas, pero es probable que sean insostenibles para comprender el cerebro a nivel conductual (cognición).
  3. Si bien tenemos algunas diferencias de opinión, parecía creer que un enfoque más productivo sería desarrollar modelos de cognición natural de entrada-salida (bastante seguro de que se refería al aprendizaje profundo) y luego preguntar cómo el modelo y el sistema natural son similares / diferentes.

Si bien este documento estuvo limitado por las prácticas del conjunto de chips en particular utilizado, el análisis tenía como objetivo demostrar los desafíos del uso de técnicas tradicionales de neurociencia para comprender sistemas complejos. [1] Creo que la dificultad que los autores destacaron al deducir la función del chip resalta con éxito la tarea cada vez más desalentadora de comprender las funciones del cerebro.

Notas al pie

[1] ¿Podría un neurocientífico entender un microprocesador?

Este documento no va a alterar la trayectoria de la investigación en Neurociencia, y aunque es interesante, no proporciona información nueva para guiar a los neurocientíficos.

El título es engañoso y se escribiría con mayor precisión como: “ ¿Podemos usar el método y las técnicas científicas aplicadas a la investigación del cerebro para dilucidar la arquitectura precisa del microprocesador 6502?

¡La sorprendente respuesta es sí! Pero no se limita a las técnicas utilizadas en este documento.

En los “viejos” días, una de las técnicas de los microprocesadores de ingeniería inversa era cortar el chip en capas muy delgadas y reconstruir los circuitos a partir de las rebanadas. Una vez hecho esto, tenía un esquema lógico del chip que podría modelar el chip que se está investigando. Las pruebas de software y los emuladores en circuito (ICE) podrían validar el modelo. Una vez que tuviera el modelo, podría recrear el chip incluso sin una “comprensión completa” de cómo funcionaba.

¿Qué hay del cerebro? Los neurocientíficos ya han usado esta misma técnica para modelar todas las neuronas en varios sistemas biológicos. Existen numerosas técnicas de “corte” que investigan las características de respuesta neuronal, neurotransmisores y activación de genes. Conocemos las características del modelo de los “elementos” del cerebro que corresponderían a los transistores en un microprocesador. Tenemos modelos muy precisos de neuronas y modelos precisos de “circuitos” neuronales y cómo interactúan.

Y, sin embargo, no podemos modelar con precisión todos los estados posibles del cerebro debido a las diferencias inherentes entre un sistema biológico y un circuito de silicio.

En otras palabras, podría modelar un microprocesador 6502 hasta el conjunto de instrucciones con las mismas técnicas utilizadas para investigar el cerebro.

¿Pero cuál es el punto? Tener un enfoque científico para dilucidar la estructura y función de un microprocesador 6502 no necesariamente lo ayudará a comprender el cerebro con ese enfoque, y viceversa.

He programado el 6502 con entrada de instrucciones hexadecimales y lenguaje ensamblador. No hay comparación con el cerebro.

Si, utilizando las técnicas disponibles para la neurociencia, no podemos deducir la función de un microprocesador (algo de lo que conocemos la función por otros medios), entonces esas técnicas son probablemente insuficientes para deducir la función de un cerebro.

Es un experimento mental interesante. Sugiere que se necesita desarrollar un conjunto ampliado de herramientas y análisis antes de que los conocimientos de la neurociencia puedan vincularse efectivamente con los conocimientos de la psicología.

Creo que está haciendo un punto válido de que los neurocientíficos no pueden probar fácilmente sus hipótesis. Por lo que deduzco, no está diciendo “Si ni siquiera puedes descifrar un microprocesador, no hay forma de descifrar el cerebro”. Más bien, sugiere que el microprocesador se use como un modelo comprobable (como la forma en que usamos ‘modelos animales’ en biología y medicina).

Si bien esto puede ayudar con la prueba de hipótesis, no estoy seguro de si conduce a mejores hipótesis. Una característica clave de la mente humana no es (solo) la organización jerárquica sino la recursividad. Por ejemplo, casi cada pensamiento tiende a ser sobre el último pensamiento y se convierte en el sujeto del siguiente pensamiento. Debemos tener cuidado de suponer que el microprocesador es en sí mismo un modelo de cómo funciona el cerebro.