Nuestro cerebro toma decisiones del mismo modo en que Turing descifró el código Enigma

Por en Salud en febrero 25, 2015

Cuando tomamos decisiones simples, rápidas y casi inconscientes como rodear una mesa por un lado o por el otro, pisar o no el freno en una situación de peligro, o encontrar la manera en que esa bola de béisbol que viene hacia nosotros no nos rompa la cabeza, nuestros cerebros están aplicando el mismo método estadístico que fue utilizado por Alan Turing para romper el código de la máquina Enigma en la Segunda Guerra Mundial.

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Una máquina Enigma. Se pueden ver los rotores, las teclas y los conectores. Foto: Michael Shadlen y Walker Library of the History of Human Imagination.

Según una investigación hecha en el Zuckerman Mind Brain Behavior Institute y el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Columbia, los macacos Rhesus toman decisiones rápidas acumulando información y analizándola de forma estadística, es decir, su cerebro suma los puntos positivos y negativos de cada opción de manera casi inmediata, hasta llegar a un estado en el que está lo suficientemente confiado para tomar una decisión.

Si asumimos, como hacen los científicos, que hay similitudes entre los cerebros de los monos y nosotros, entonces los humanos lo hacemos de igual forma cuando se nos presentan opciones que resolvemos inconscientemente. Al parecer nuestras neuronas tienen un diploma en estadística y la forma en que funcionan sería vista por los matemáticos como la más eficiente.

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Alan Turing. Crédito imagen: National Portrait Gallery, Londres. (Licencia bajo fair use via Wikipedia).

Los que vieron la reciente película The Imitation Game (traducida El Código Enigma) sabrán que el matemático británico Alan Turing y sus colegas criptoanalistas dedicaron años a descifrar el código secreto que usaba la máquina alemana Enigma para enviar mensajes cifrados durante la Guerra. Finalmente, lo lograron construyendo una máquina llamada bombe que analizaba las secuencias de letras de un mensaje para encontrar la configuración del Enigma para ese día, el cual tenía más de 150 millones de millones de millones de posibilidades.  Y gracias a esto —ojo, spoiler alert— Alemania perdió la guerra.

Pero el trabajo de la máquina (que en verdad era una adaptación de un diseño polaco) era apenas una parte del proceso para descifrar cada mensaje. Los expertos utilizaban algunas técnicas manuales para hacer que la bombe trabajara más rápido. Entre estos estaba encontrar un par de mensajes que estuvieran encriptados con la misma configuración del Enigma, la cual cambiaban a diario o cada dos días, para la completa frustración de los analistas. Para ello imaginaron una prueba estadística básica para estimar la compatibilidad de dos mensajes aleatorios y ver si coincidían.

La prueba evaluaba pares de letras de los dos mensajes, alineados uno encima del otro. A pesar de que los mensajes eran una secuencia de caracteres que no se podía entender, Turing se dio cuenta que el Enigma mantenía las mismas frecuencias de letras de los mensajes originales, pues algunas son más comunes que otras en la mayoría de los idiomas (en español, por ejemplo, es más frecuente la E, seguida de la A y en el último lugar, la infame K). Lo que hacía el proceso de Turing era un examen estadístico que decidía muy eficientemente si dos mensajes compartían las mismas probabilidades.

Para eso, los criptoanalistas le asignaban valores a cada par de letras alineadas en dos mensajes. Si no coincidían se daba un valor negativo, y si sí coincidían se le daba un valor positivo. Empezando desde diferentes puntos del mensaje los investigadores empezaban a sumar y a restar. Cuando la suma pasaba de cierto umbral positivo o negativo, los dos mensajes eran considerados una pareja o no.

Turing llamó a este proceso el Banburismus, porque los cartones donde se hacía venían de un pueblo llamado Banbury (muy ingenioso).  Pero esta técnica se conoce hoy como el test o prueba secuencial de razón de probabilidades de Wald, en honor al matemático Abraham Wald, quien también aplicó una forma muy parecida del test para determinar si las municiones que se enviaban a los frentes de batallas contenían muchos defectos. Y créannos, los soldados en Europa estaban muy agradecidos por ello. No sabemos que digan ustedes, pero nosotros preferimos el nombre Banburismus.

Pero bueno, ¿qué tiene que ver todo esto con el cerebro? Pues resulta que las neuronas de los macacos Rhesus hacen el mismo tipo de evaluación cuando se encuentran con una decisión, según el doctor Michael Shadlen, profesor de neurociencia en Columbia e investigador líder en estos experimentos. Si bien esta idea no es reciente, los nuevos resultados fueron publicados este mes en la revista Neuron, algo así como la publicación más influyente para los neurocientíficos.

En su investigación, el Dr. Shadlen grabó la actividad cerebral de dos monos cuando tomaban decisiones simples. Por ejemplo, después de ver una secuencia de símbolos en una pantalla de computador, una tras otra, el macaco debía escoger entre dos lugares para recibir una deliciosa recompensa basado en lo que vio.

Para tomar la decisión correcta, la que llevaba a la recompensa, el mono tenía que identificar diferentes pistas entre los símbolos que salían en la pantalla. Algunos de los símbolos no llevaban a nada, otros eran más confiables. Como si fuera poco, el pobre macaco debía pensar muy rápido, pues cada símbolo solo demoraba 250 milisegundos en la pantalla.

Cuando el mono veía los símbolos, las grabaciones de sus neuronas mostraron cómo su cerebro tomaba una decisión. Cada símbolo contribuía un valor positivo —la comida está a la derecha— o un valor negativo —la comida está a la izquierda— a la evidencia acumulada Esto era posible apreciarlo porque la velocidad con que se encendían las neuronas de los macacos era diferente según el grado de confianza de una pista. Los símbolos más confiables tenían un impacto mayor en la activación de las neuronas que los símbolos menos confiables.

Al igual que el sistema de Turing, cuando el cerebro llega a un umbral de signos positivos o negativos la decisión se completa y el mono escoge una de las opciones.

Según lo cree el Dr. Shadlen, este resultado se puede trasladar a los humanos. Eso significaría que nuestros cerebros están considerando varias posibilidades y tomando decisiones en muy poco tiempo; decisiones que en su mayoría son inconscientes para nosotros.

“Esta es la base de una especie de racionalidad muy básica”, dijo Shadlen. “Son decisiones como ‘voy a levantar este libro’ o ‘voy a caminar por la izquierda de esta mesa, no por la derecha’”, agregó.

“Tomamos este tipo de decisiones todos los días y resulta que las estamos tomando usando leyes de probabilidad en la misma manera que un estadístico pensaría que es lo más óptimo!”, concluyó.

Este es un buen avance para entender como pensamos, pero aún falta por resolver cómo nosotros los humanos tomamos algunas veces decisiones tan tontas como invadir Rusia en el invierno o hacerse un tatuaje en el rostro. Falta ver.


Artículo escrito con información de Columbia University Medical Center

Referencia.

Shinichiro Kira, Tianming Yang, Michael N. Shadlen. A Neural Implementation of Wald’s Sequential Probability Ratio Test. Neuron, 2015; DOI:10.1016/j.neuron.2015.01.007

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3 ideas sobre “Nuestro cerebro toma decisiones del mismo modo en que Turing descifró el código Enigma

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  2. 1

    guau que interesante buena investigacion

  3. 2

    LLegue aquí buscando información para un articulo relacionado con inteligencia artifical, muy bueno el articulo!

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