Artificial brains for robots?

An international team of European researchers has implanted an artificial cerebellum — the portion of the brain that controls motor functions — inside a robotic system. This EU-funded project is dubbed SENSOPAC, an acronym for ‘SENSOrimotor structuring of perception and action for emerging cognition.’ One of the goals of this project is to design robots able to interact with humans in a natural way. This project, which should be completed at the end of 2009, also wants to produce robots which would act as home-helpers for disabled people, such as persons affected by neurological disorders, such as Parkinson’s disease.

You can see above how a SENSOPAC robotic system with an artificial brain will learn (Credit: SENSOPAC flyer (PDF format, 2 pages, 520 KB). The European SENSOPAC project started on January 1, 2006 and will take 4 years to be completed. The 12 organizations participating to the project come from 9 different countries and have provided physicists, neuroscientists and electronic engineers.

The microchips which incorporate a full neuronal system have been designed at the University of Granada, Spain. “Implanting the man-made cerebellum in a robot will allow it to manipulate and interact with other objects with far greater effectiveness than previously managed. ‘Although robots are increasingly more important to our society and have more advanced technology, they cannot yet do certain tasks like those carried out by mammals,’ says Professor Eduardo Ros Vidal, who is coordinating the work at the University of Granada. ‘We have been talking about humanoids for years but we do not yet see them on the street or use the unlimited possibilities they offer us,’ the Professor added.”

The SENSOPAC website gives more details about the project. “The SENSOPAC project will combine machine learning techniques and modelling of biological systems to develop a machine capable of abstracting cognitive notions from sensorimotor relationships during interactions with its environment, and of generalising this knowledge to novel situations. Through active sensing and exploratory actions the machine will discover the sensorimotor relationships and consequently learn the intrinsic structure of its interactions with the world and unravel predictive and causal relationships. Together with action policy formulation and decision making, this will underlie the machine’s abilities to create abstractions, to suggest and test hypotheses, and develop self-awareness.”

This very ambitious project has been divided into 5 modules.

• Active sensing
• Structure and statistics of sensorimotor interactions
• Movement and coordination for active perception
• Computation and learning in neural circuits for sensorimotor processing
• Towards an Artificial Haptic Cognitive System

It will certainly be interesting to see the progress of this EU project.

Sources: CORDIS News, August 27, 2007; and various websites

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Crean un cerebelo artificial para que los robots sean menos torpes

El cerebelo artificial hará que los movimientos de los robots sean más naturales.

• Ha sido desarrollado por investigadores de la Universidad de Granada.
• El objetivo es que las máquinas tengan un comportamiento más natural.
• El invento tendrá aplicaciones en el tratamiento de enfermedades como el Parkinson o el Alzheimer.

La carrera por crear robots cada vez más humanos ha llevado a un grupo de investigadores de la Universidad de Granada a desarrollar un cerebelo artificial que hará que los comportamientos de los robots sean menos torpes.

Esotos microchips, que emulan un cerebelo humano, al insertarse en los robots les permitirá realizar movimientos e interactuar con los humanos y con otros objetos de forma mucho más natural.

Además, según sus creadores, el invento podría tener aplicaciones en el tratamiento de algunas enfermedades.

El cerebelo humano es la parte responsable de las funciones cognitivas, por lo que la inserción de los microchips en los cerebros humanos ayudaría a mejorar la calidad de vida de enfermos de Parkinson o Alzheimer.

El proyecto SENSOPAC en el que participa la Universidad de Granada, entre muchas otras empresas y universidades europeas, pretende reconducir la robótica, más centrada en humanizar el aspecto exterior de las máquinas que su comportamiento.

La parte granadina del proyecto europeo está coordinada por el profesor Eduardo Ros Vidal, quien resalta que, "aunque los robots son cada vez más importantes en nuestra sociedad y cuentan con una tecnología más avanzada, aún no son capaces de realizar tareas similares a las de un mamífero sencillo".

Simulan el cerebro de un ratón en un ordenador

Científicos estadounidenses han simulado de forma virtual la mitad del cerebro de un ratón con ayuda de un superordenador.

Los científicos hicieron funcionar en el superordenador BlueGene L un “simulador cortical” que era tan grande y complejo como la mitad del cerebro de un ratón.

La complejidad y el gran número de interacciones producidas en el tejido cerebral hacen que éste sea muy difícil de simular. La mitad del cerebro de un ratón puede tener unas ocho millones de neuronas, y cada una de ellas presenta más de 8.000 sinapsis o conexiones neuronales con otras fibras nerviosas.

Modelar un sistema de estas características presenta “múltiples problemas de computación, comunicación y capacidad de memoria en cualquier plataforma informática”. El equipo formado por tres científicos del IBM Almaden Research Lab y la Universidad de Nevada, hizo funcionar la simulación en un superordenador BlueGene L de 4.096 procesadores, cada uno de los cuales utilizaba una memoria de 256 MB.

La simulación sólo pudo funcionar durante 10 segundos y a una velocidad diez veces menor que la utilizada en la vida normal.

Más información aquí.

La deconstrucción del cerebro digital

El viernes terminó Imaginática 2007. A mí personalmente me ha dejado muy buen sabor de boca. He asistido a conferencias muy interesantes y he conocido algunas muy buenas ideas, que abren puertas a la innovación tecnológica y esperanza en algunos campos de las TIC que actualmente se encuentran en crisis.

Una de las conferencias que me gustó fue la que el grupo Digital Neuroscience Team dio el lunes 5. Titulada La deconstrucción del cerebro digital, la charla fue una conferencia densa en la que se dio una pequeña introducción a los nuevos caminos que se están abriendo para hacer que la mal llamada “Inteligencia Artificial” sea real algún día. Concretamente, se habló de HTM, un nuevo modelo de Aprendizaje Automático que revolucionará este campo y que se basa en simular la manera en que nuestro cerebro maneja nuestra memoria: “Si queremos crear máquinas que piensen como los humanos, empecemos por copiar la forma en que nuestro cerebro almacena los recuerdos y traslademos este algoritmo a una máquina electrónica…”

Un tema muy apasionante del que soy totalmente desconocedor, y quizás sea por eso que mi reacción sea un poco escéptica. Copiar un cerebro siempre ha sido para mí algo del futuro, donde los coches levitan y se supera la velocidad de la luz. No obstante, siempre hay que animar estas innovadoras ideas. Los más grandes avances siempre han sido los más controvertidos.
En resumen, una muy interesante conferencia. Felicito a los ponentes (algunos de ellos todavía alumnos de la escuela) por tan amena charla.

Enlaces Relacionados:

• Camino de Sión, deconstruyendo ya el cerebro digital, por Jose Antonio Cobeña Fernández, uno de los conferenciantes.
• El aprendizaje automático en la Wikipedia.
• Ánalisis del libro ON Intelligence, una biblia en este campo, por los Microsiervos.
• Transparencias de la conferencia del lunes 5, por DiNeT.

Cerca videojuegos controlados por ondas cerebrales

Este avance ha sido posible por sensores que miden el humor de las personas mediante las emisiones de ondas cerebrales, así, las lecturas son convertidas en acciones dentro los videojuegos por un programa informático, logrando que los objetos puedan moverse por la pantalla con sólo mirarlos con atención

(Foto: Especial)

Los videojuegos controlados directamente por ondas cerebrales estarán disponibles al finalizar este año, así lo dio a conocer una compañía de Silicon Valley. Dicha empresa ya creó cascos de bajo costo (cuestan 50 dólares) para el uso de esa tecnología.

La invención recibe el nombre de NeuroSky y la demostración estuvo a cargo, nada más y nada menos, de Darth Vader (un hombre disfrazado del personaje) durante la pasada Conferencia de Creadores de Videojuegos, en San Francisco. El hombre encendía y apagaba su espada láser sin tocar algún botón.

"Es como la fuerza en La guerra de las galaxia", aseguró este personaje, al hacer referencia a la técnica que utilizan los guerreros jedi para hacer que la energía pueda ser encauzada por la mente.

Este avance ha sido posible por sensores que miden el humor de las personas mediante las emisiones de ondas cerebrales, según explicó un portavoz de NeuroSky.

Así, las lecturas son convertidas en acciones dentro los videojuegos por un programa informático, logrando que los objetos puedan moverse por la pantalla con sólo mirarlos con atención.

Según la empresa, la tecnología también podría ser usada en juguetes, como las espadas láser activadas por la mente, o para que los reproductores de MP3 sintonicen la música según el estado de ánimo de la persona.

SACADO DE: Videojuegos controlados por ondas cerebrales

El cerebro como software de simulación

¿A quien le va usted a creer, a mi o a sus ojos?
Groucho Marx

El ser humano suele pensar que la prueba máxima de algo, es verlo con sus propios ojos.

“Ver para creer” dice la frase, seguramente inspirada en Tomas el apóstol, que solo creyó en la resurrección de Jesús cuando vio los agujeros de los clavos.

Y también la prueba mas numerosa y de mayor credibilidad popular en la mayoría de los fenómenos sobrenaturales es la referencia anecdótica, es decir: yo lo vi, el lo vio, alguien lo vio.

Sin embargo la frase de Marx en este caso y para variar no es un chiste.

Dice el biólogo Richard Dawkins que el cerebro humano tiene un software de simulación de primera clase.

¿Y que es lo que simula?

Todo lo que vemos, oímos, olemos, tocamos y gustamos.

LEER COMPLETO EN: El cerebro como software de simulación

Consiguen borrar un recuerdo específico de una rata sin alterar el resto

• Científicos estadounidenses lograr borrar el recuerdo de temor que varias ratas tenían asociado a una tonalidad musical.
  
• Para ello les suministraron una droga amnésica y luego las volvieron a hacer escuchar la misma tonalidad.
• Los resultados podrán aliviar a quienes sufren el síndrome de estrés post-traumático.

Científicos del Centro de Neurociencia de la New York University han logrado eliminar un recuerdo concreto del cerebro de una rata, sin tocar los demás.

Como señala la revista Nature (en cuyo especial de Neurociencia aparece publicado el resultado de la investigación), el hallazgo sirve para mejorar nuestro conocimiento sobre cómo se forman y alteran los recuerdos en el cerebro, y podría aliviar a los que sufren el síndrome de estrés post-traumático, al librarlos de los recuerdos que les causan ese síndrome.

El cerebro, como asegura la revista, fija los recuerdos traspasándolos de la memoria a corto plazo a la memoria a largo plazo, mediante un proceso llamado reconsolidación.

Este proceso podía ser hasta ahora interrumpido por medio de medicación, pero no había sido posible aislar y borrar un recuerdo concreto.

En la investigación, los científicos adiestraron a las ratas para mostrar temor ante dos tonalidades musicales diferentes, aplicando sobre ellas impulsos eléctricos mientras sonaba la música.

Luego les dieron a la mitad de las ratas una droga que causa amnesia (U0126), cuyo uso no está autorizado en humanos, y volvieron a hacer escuchar a todas (incluidas las que estaban bajo efecto de la medicación) una de las dos tonalidades musicales.

La mitad olvidaron sus recuerdos

Cuando sometieron a las ratas al sonido de los dos tonos días después, las que no habían sido drogadas seguían mostrándose temerosas ante ambas melodías, mientras que las que habían sido tratadas ya no mostraban temor ante la tonalidad a la que fueron expuestas cuando fueron drogadas.

El proceso de intentar reavivar el recuerdo de temor de las ratas con uno de los dos tonos había borrado ese recuerdo completamente en las ratas drogadas, mientras que el recuerdo del temor al segundo de los tonos seguía intacto.

El estudio también confirmó la importancia que tiene la amígdala cerebral en el proceso de formación de recuerdos.

Los científicos descubrieron que si bien la comunicación entre las neuronas de esta parte del cerebro generalmente aumenta cuando se forma un recuerdo relacionado con el miedo, en el caso de las ratas drogadas disminuía, lo que sugiere que los recuerdos se borraban de forma efectiva.

SACADO DE: 20 minutos

Commercial brain computer interface on sale:

Neurophilosopher reports on a commercial brain-computer interface system called g.MOBIlab that has just become available.

The system comes in various versions that can be hooked up to PCs and PDAs using various interfaces including wireless and across the internet.

To quote from the company's website:

g.MOBIlab - g.tec's portable biosignal acquisition and analysis system - is the perfect tool for recording multimodal biosignal data on a standard Pocket PC, PC or notebook. This allows to investigate brain-, heart-, muscle-activity, eye movement, respiration, galvanic skin response, pulse and other body signals.

Reading electrical signals from the brain and other parts of the body is relatively simple.

The thing that will determine whether the system is of reasonable standard will be the post recording electronics such as the signal amplifiers, filters and digital signal processing software, to make sense of noisy data that is generated when the brain is at work.

Neurophilosopher has also linked to a video where someone is navigating through a virtual world using the system.

Link to Neurophilosopher on the g.MOBIlab system.

Sacado de: Commercial Brain-Computer Interface

Jugar con el cerebro

GDC 2007. Los movimientos de control virtual que responden directamente a los estímulos del cerebro ha dejado de pertenecer al dominio de la ciencia ficción. El Proyecto Epoc lo ha demostrado en San Francisco.

El ex miembro del equipo de la Xbox, Ed Fries, nos anunció ayer algo verdaderamente...diferente.

Proyecto Epoc es un controlador capaz de hacer un mapa con las señales del cerebro, utilizando la misma técnica que utiliza la industria médica para producir dispositivos electroencefalográficos (EEG). En este caso, sin embargo, lo que haces es controlar tus movimientos en un espacio en tres dimensiones: el videojuego.

La demostración del dispositivo es espectacular, con dos chicos de la empresa peleándose en un acantilado sin utilizar otra cosa que la actividad del cerebro.

Sin embargo, aun cuando esta tecnología se centra en los juegos, el objetivo del proyecto va más allá que el del puro entretenimiento. Este dispositivo sería por ejemplo muy útil para los discapacitados.

Traducción de un artículo de Theo Valich del 8 de marzo de 2007.

vINQulos
Sitio del proyecto
Noticia original

Científicos alemanes logran leer el pensamiento

Un grupo de investigadores del laboratorio Bernstein Center for Computational Neuroscience de Berlín han logrado, mediante un escáner cerebral a 21 personas, leer su pensamiento. El experimento consistió en darles a elegir entre dos opciones, sumar o restar dos cifras, y mediante un complejo mecanismo basado en escanear su cerebro, ser capaces de leer su intención antes de realizar la acción.

Aunque la prueba está muy lejos de poder aplicarse fuera del laboratorio, la polémica está servida. Podría servir para que personas inmovilizadas pudieran mejorar sus condiciones de vida pero es aterrador pensar en la posiblidad de que te puedan leer el pensamiento, digamos sin tu permiso. ¿Ciencia ficción o realidad en un futuro?

Vía | El País

The Thinking Machine

Jeff Hawkins created the Palm Pilot and the Treo. Now he says he’s got the ultimate invention: software that mimics the human brain.

“When you are born, you know nothing.”

This is the kind of statement you expect to hear from a philosophy professor, not a Silicon Valley executive with a new company to pitch and money to make. Yet Jeff Hawkins drops this epistemological axiom while sitting at a coffee shop downstairs from his latest startup. A tall, rangy man who is almost implausibly cheerful, Hawkins created the Palm and Treo handhelds and cofounded Palm Computing and Handspring. His is the consummate high tech success story, the brilliant, driven engineer who beat the critics to make it big. Now he’s about to unveil his entrepreneurial third act: a company called Numenta. But what Hawkins, 49, really wants to talk about — in fact, what he has really wanted to talk about for the past 30 years — isn’t gadgets or source codes or market niches. It’s the human brain. Your brain. And today, the most important thing he wants you to know is that, at birth, your brain is completely clueless."

Continua (3 páginas) en: The thinking machine

Científicos chinos logran dirigir el vuelo de una paloma por control remoto

El equipo de investigación ha utilizado un técnica electrónica utilizada antes en ratones

EFE - Pekín - 27/02/2007

Científicos chinos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong (provincia situada al noreste de China) han logrado con éxito dirigir por control remoto el vuelo de una paloma. Los investigadores, miembros de un equipo adscrito al Centro de Investigación Tecnológica de Ingeniería Robótica, implantaron una serie de micro-electrodos en el cerebro de las aves; según cuenta la agencia de noticias china Xinhua, esta tecnología ya había sido probada con ratones.

Los implantes estimulaban diferentes zonas del cerebro del animal a través de señales enviadas por los científicos desde un ordenador, y que forzaban a las palomas a volar a la izquierda o a la derecha, y hacia arriba o hacia abajo, según las directrices enviadas.

Se trata del primer experimento de este tipo aplicado con éxito en una paloma, según el jefe de la investigación, Su Xuecheng, quien además ha explicado que los impulsos electrónicos simulan las señales generadas por el cerebro para controlar los movimientos del cuerpo. Junto a sus colegas, Su Xuecheng planea mejorar el dispositivo utilizado en el experimento de la paloma y confía aplicar en el futuro esta tecnología de una forma más práctica.

SACADO DE: Científicos chinos logran dirigir el vuelo de una paloma por control remoto

VIDEO: Monkey Controls Robotic Arm With Mind. Beware Of Robot Monkeys.

LINK AL VIDEO

The monkey in the video has a chip in its brain that controls a robotic arm. He uses the arm to feed himself a piece of yellow food. Probably a banana. What’s in the deleted scenes? The outtakes of the monkey smacking himself in the head with robotic arm. -HENRY

Update:
Someone from the lab just left a comment …

I actually work in this lab currently, it was odd to see video from my own lab on BoingBoing. That was a reenactment in the sense that they replayed previous brain-control recordings through the arm, but the original movement was performed live. To see videos of it working in real time, go to

http://motorlab.neurobio.pitt.edu/index.php - go to “multimedia”

When I’m not writing here, I rock out at

SACADO DE: Monkey Controls Robotic Arm With Mind Monkeys.

Covirtiendo pensamientos en acciones... ¿Telequinesia?

Matt, está recostado en su silla, una silla adaptada para tetrapléjicos. Está en la habitación de un hospital. Una cama al fondo, una mesilla y varios monitores encendidos. Hasta aquí todo parece normal... Sin embargo, hay algo especial en esta escena, algo que puede cambiar el futuro de muchas personas en su situación. Matt está interaccionando con uno de los ordenadores, moviendo el cursor en el monitor, sin tocarlo físicamente, sólo a través de sus pensamientos. ¿Por fin una prueba científica de los poderes Psi?

En la revista Nature del 13 de Julio de este año 2006 se publican varios artículos y comentarios acerca de los extraordinarios avances que se han producido con las llamadas “neuroprótesis” (o interfaces cerebro-máquina). En este caso se trata de una “prótesis neuromotora implantable” (implantable neuromotor prosthetics). Un conjunto de microelectrodos colocados en la corteza motora (área de la corteza cerebral implicada en el control del movimiento), capaz de registrar la actividad eléctrica neuronal para posteriormente convertirla, con ayuda de un software y los algoritmos pertinentes, en el movimiento del cursor de un ordenador o, llegado el caso, de un brazo mecánico. Estas neuroprótesis, como explica Stephen H. Scott, utilizan los conocimientos obtenidos a lo largo de los últimos años acerca de las bases neuronales de la planificación y control del movimiento en el cerebro de monos.

Una de estas neuroprótesis ha sido implantada por primera vez en la corteza motora primaria de un tetrapléjico, Matt. Matt, puede modular la actividad de sus neuronas motoras a partir de instrucciones como “mueve tu brazo”. De esta manera, y sólo con la intención de mover su brazo, Matt puede mover el cursor de un ordenador. La clave del éxito está en comprender y descifrar qué cambios específicos en la actividad eléctrica neuronal corresponden con la intención (decisión) de realizar un movimiento determinado. Cada vez conocemos mejor cómo funciona nuestro cerebro, aunque a muchos les de miedo reconocerlo...

La neuroprótesis motora implantable ha mejorado los interfaces cerebro-máquina diseñados anteriormente que registraban las ondas cerebrales (EEG) a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo. La metodología del EEG, aunque no era invasiva, no era tan avanzada. Hay que tener en cuenta que el EEG registra la actividad simultánea de grandes grupos de neuronas por lo que la señal obtenida tenía una capacidad espacial y temporal muy limitada. Las neuroprótesis, en cambio, registran la actividad de sólo unas pocas neuronas y por tanto las señales neuronales recogidas corresponden con mayor precisión con las intenciones motoras del sujeto. ¿Desventajas? Es una técnica invasiva, con los riesgos que supone una cirugía compleja en el cerebro. Pero la mayor incertidumbre es que aún no se sabe durante cuánto tiempo pueden estos microelectrodos implantados registrar la actividad neuronal. Es importante que duren muchos años, si pensamos en pacientes jóvenes que puedan quedar impedidos físicamente.

Nuestro cerebro interacciona de una manera muy eficiente con el entorno, pero sólo a través de los órganos de los sentidos y de su sistema motor. Y así fue “construido” durante cientos de miles de años de evolución biológica. No existe “señal” o “energía” alguna “proyectada” desde nuestro cerebro y capaz de influir físicamente con el exterior de manera natural... La telequinesia es pura fantasía (al igual que otros así llamados poderes de la mente). Y los interfaces cerebro-máquina son una prueba más de ello. Y las posibilidades futuras son enormes. Quizás con el avance de la tecnología en paralelo a la investigación neurobiológica se pueda “cerrar el círculo”, como comenta Alison abott en Nature. Esto es interfaces cerebro-máquina interactivos, capaces no sólo de ejecutar nuestras intenciones motoras sino también de informarnos acerca de nuestros movimientos y posición en el espacio (propiocepción), como si de miembros biológicos se tratara. Y avanzando un poco más en el tiempo..., ¿hasta dónde y con cuánta antelación podremos predecir las intenciones y decisiones que conforman nuestra conducta? El futuro está más cerca de lo que pensamos.

SACADO DE: Las Pirámides del Cerebro

Un córtex de silicio para desvelar los secretos del cerebro humano

Avances en la construcción de cerebros artificiales, según explica Enrique Dans:

Un verdadero cerebro artificial – En el artículo Building the Cortex in Silicon del MIT Technology Review se cuenta cómo un grupo de científicos en Stanford que trabajan en ese enigmático campo denominado Neuroinformática se han propuesto construir una réplica completa en silicio del córtex cerebral, mediante un proceso de modelización o neuromorphing que ya ha servido anteriormente para construir partes como la retina, la cóclea o el hipocampo. El avance de la tecnología nos ha llevado a un momento en el que resulta ya posible construir modelos a escala que contengan varios cientos de miles de neuronas, simulaciones a gran escala que empieza a resultar viable escalar para generar lo que podría llegar a representar un verdadero cerebro.

Actualización: Para los menos duchos en la lengua de Shakespeare hay una traducción completa hecha por Maikelnai a partir del original de Technology Review, aquí: Planifican el primer córtex de silicio.

(Vía Enrique Dans.)