La informática entra en la era cognitiva

Los científicos de IBM trabajan en sistemas que abrirán la era cognitiva de la computación. El primer ejemplo de esta nueva etapa es su ordenador Watson, que entiende el lenguaje natural y es capaz aprender. Watson bucea en gigantescas cantidades de información no estructurada, genera hipótesis y busca evidencias para dar con la mejor respuesta. No se ha quedado como proyecto de laboratorio ni de exhibición televisiva y ya se está aplicando para mejorar el diagnostico en oncología y en el sector financiero.


IBM cumplió el pasado año su primer siglo de vida. La tecnología le debe muchos de sus avances, desde las tarjetas perforadas de comienzos del siglo XX al primer ordenador personal, pasando por el código de barras e incluso las bandas magnéticas de las tarjetas de crédito. Ahora, este gigante ha puesto a sus científicos a trabajar en lo que llama la ‘computación cognitiva’, “una tercera era en la informática con máquinas que pueden aprender, emulando algunas de las funciones del cerebro humano”, explica a SINC Mark Ritter, director de la división de analítica y proceso de IBM Research y experto en sistemas cognitivos.
“Primero las máquinas podían contar, luego eran programadas y en esta nueva era podrán aprender y ayudarnos a descubrir cosas nuevas”, añade Ritter.
Según este experto, uno de los primeros ejemplos de esta nueva tecnología es Watson, un potente ordenador creado por IBM –llamado así en honor a Thomas John Watson, fundador de la  multinacional–, que el pasado año batió a los dos mejores jugadores de un concurso televisivo muy famoso en EE UU llamado Jeopardy.
No es la primera vez que una máquina de IBM reta a los humanos. En 1997 su ordenador Deep Blue derrotó al campeón de ajedrez Gary Kasparov, pero aquel desafío se basó en la lógica precisa y matemática del ajedrez. En cambio, en Jeopardy, Watson “venció respondiendo correctamente, en segundos, a preguntas formuladas en lenguaje coloquial en las que se utilizaba el doble sentido, la ambigüedad, la ironía y los juegos de palabras, algo no alcanzado hasta el momento por ninguna máquina”, subraya Ritter .

Watson responde correctamente, en segundos, a preguntas formuladas en lenguaje coloquial y que usan el doble sentido, la ambigüedad y la ironía

Detrás de Watson hay un equipo de investigadores que incluyen especialistas en análisis de datos, expertos en habla y lingüística; y la tecnología DeepQA, un sistema de inteligencia artificial creado por IBM para responder a preguntas acerca de cualquier dominio del conocimiento humano.


Cientos de algoritmos compitiendo

Watson, un ordenador con 2.880 núcleos de procesador y 15 terabytes de de RAM, opera a 80 teraflops (80 billones de operaciones por segundo) y está basado en la arquitectura multiprocesador POWER7 de IBM. Pero, según Antonio Orbe, experto en sistemas cognitivos de IBM España, “lo más novedoso de este ordenador es su software, con cientos de algoritmos que compiten entre sí para encontrar la mejor respuesta”.
Muchos de los sistemas actuales de pregunta y respuesta se basan tan solo en un puñado de algoritmos y, por ello, no funcionan bien. “Es imposible simular la habilidad humana para analizar lenguaje e información con único programa”, añade Orbe.
Pero Watson usa más de 100 algoritmos al mismo tiempo para analizar una pregunta de diferentes formas, generando cientos de posibles soluciones. Otro conjunto de instrucciones hace un ranking de esas respuestas, según su verosimilitud. Por ejemplo, si un buen número de algoritmos, trabajando en diferentes direcciones, llega a la misma respuesta, es más probable que sea la correcta, explica.

Utiliza más de 100 algoritmos al mismo tiempo y es capaz de analizar 200 millones de páginas en tres segundos

“En esencia –añade Orbe– Watson trabaja con probabilidades. No produce solo una respuesta correcta si no un enorme número de posibilidades y luego las clasifica, valorando cuál de ellas es la mejor, de una forma similar a como lo hace la mente humana”. El sistema también es capaz de aprender de sus errores y averigua que para determinado tipo de preguntas unos algoritmos funcionan mejor que otros.
Todo este proceso lo realiza Watson con una gran velocidad. “Este ordenador es capaz de de analizar inmensas cantidades de datos no estructurados de una forma excepcionalmente rápida. En el prototipo que venció en Jeopardy, analizó un millón de libros, el equivalente a 200 millones de páginas en tres segundos”, subraya el experto español.
Además, el sistema, dice Antonio Orbe, “es capaz de analizar, entender y hallar correlaciones de los datos de una manera muy novedosa”.
Los científicos de la multinacional están ahora trabajando para que Watson en el futuro pueda establecer un dialogo interactivo, desarrollar perfiles de las evidencias encontradas, revelando el origen de sus respuestas y establecer un aprendizaje constante basado en su propia experiencia.

Información no estructurada
Así como el sistema Deep Blue no trajo consigo aplicaciones posteriores en el ámbito empresarial, IBM ya ha puesto a Watson a trabajar y se está usando, por ejemplo, en investigación y mejora del diagnóstico en oncología, en colaboración con Memorial Sloan Kettering Cancer Center de Nueva York. Y en el mundo de las finanzas, tras un acuerdo con Citigroup. Tanto la medicina como las finanzas manejan cantidades masivas de datos y comparten una necesidad imperiosa de gestionar la información rápidamente.
Watson está recibiendo ya entrenamiento y engulle toda la información relevante de estos ámbitos. “Es muy importante reiterar que Watson, contrariamente a los sistemas convencionales, es capaz de trabajar con información no estructurada, como una conversación, un artículo científico o datos procedentes de internet y de redes sociales, subraya Orbe.

Ya se está aplicando para mejorar el diagnóstico en oncología y en aplicaciones del sector financiero con Citigroup

Según Mark Ritter, el volumen de información mundial está creciendo a una velocidad inusitada. El 90% de la información que usamos en la actualidad se ha generado en los últimos dos años y casi 90% de estos datos no están estructurados, es decir, que no se encuentran en bases de datos y, por lo tanto, no son accesibles para los sistemas convencionales, aunque sí lo serían para los ordenadores Watson. “No hace falta decir lo valiosa que es toda esa información para el mundo empresarial”, añade.

Por su parte, Antonio Orbe subraya que en los próximos años se verá una eclosión de aplicaciones de Watson en múltiples áreas.

Colaboración con universidades
En este sentido, la firma está colaborando con cocho universidades en Estados Unidos para la búsqueda aplicaciones de Watson en los negocios del transporte, las telecomunicaciones, la energía, la distribución y el sector público.   
Asimismo, IBM ha creado un equipo de software y servicios en su sede de Bangalore (India) para crear nuevos algoritmos que permitan aplicar Watson a nuevos sectores.
Ritter señala que Watson supone solo el inicio de la er
a cognitiva en la computación. “Son solo los primeros pasos”. Todavía se basa en la arquitectura Von Neumann, que es la que ha regido la informática durante los últimos 40 años.
IBM ya está diseñando componentes para una futura arquitectura que rompe totalmente con el actual paradigma y que combina la nanociencia, la neurociencia y la supercomputación.

Verdades y mentiras sobre la bacteria del arsénico

La noticia más esperada por el mundo científico podría estar a punto de convertirse en realidad.John Grotzinger, el investigador principal de lamisión Curiosity, acaba de anunciar en una entrevista radiofónica que los instrumentos del rover han realizado un descubrimiento que«cambiará los libros de historia. Los datos son... prometen realmente mucho». 

Sin embargo, el científico aseguró que pasarán aún algunas semanas antes de que la NASA realice uno de los mayores anuncios de su historia. Según declaró el propio Grotzinger a Universe Today, «tendremos una conferencia el próximo 3 de diciembre para discutir nuestros resultados».

Ese día se inaugura, en efecto, la conferencia anual de la Unión Geofísica Americana (AGU), y sería una excelente ocasión para hacer público el descubrimiento. Por ahora, los científicos están llevando a cabo toda clase de pruebas y análisis adicionales. Quieren estar completamente seguros antes de lanzar las campanas al vuelo.

Lo que sí se sabe es que el hallazgo fue realizado con SAM, el sofisticado analizador de muestras de suelo marciano que consta de tres instrumentos diferentes y que está perfectamente equipado para buscarcompuestos del carbono, como metano, y restos de hidrógeno y oxígeno.

Los investigadores llevan tiempo queriendo encontrar metano, que sería un muy buen indicador de que por aquellos yermos parajes se movieron, alguna vez, formas de vida.

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Como hacer las baterias de los coches electricos más competitivos

Es probable que tome una década, pero las mejoras en las baterías de iones de litio podría conducir a vehículos eléctricos mucho más baratas y eficientes.

 
Para que los vehículos eléctricos e híbridos puedan competir con coches de gasolina, los precios de las baterías deben caer entre un 50 y un 80 por ciento, según las últimas estimaciones del Departamento de Energía de EE.UU.
 
Las mejoras en las baterías de iones de litio que alimentan la actual generación de vehículos eléctricos puede ser suficiente, según los informes del MIT Technology Review .
 
Los vehículos eléctricos son menos costosos de operar que los accionados por gas, pero  la ventaja económica desaparece en gran parte por el coste de las baterías. La batería de los  Chevrolet Volt cuesta alrededor de $ 8.000. La batería más grande en el Nissan Leaf cuesta alrededor de $ 12.000.
 
Pero el coste para la batería del Leaf podría bajar a menos de $ 4.000 en 2025, según un reciente estudio de McKinsey, sólo mediante el aumento de la escala de producción de la batería, presionando a la baja los costos de componentes a través de la competencia, y aproximadamente el doble de la densidad de energía de las baterías, lo que reduce materiales de los costos.
 
Una puesta en marcha, Envia Systems, ya ha construido prototipos de celdas de iones de litio de la batería que almacenan el doble de la de los mejores convencionales de iones de litio y puede recargarse cientos de veces . Y algo muy importante, que es bastante similar a los convencionales de iones de litio que se pueden hacer en la fabricación de equipos existente.

 La tecnología todavía necesita trabajo, y podría tomar varios años para empezar a aparecer en los coches, según la compañía.
 
No todo el mundo está de acuerdo en que las baterías de iones de litio puede llegar a los bajos costos necesarios para los vehículos eléctricos para competir con los que funcionan con gasolina . Toyota, por su parte, está investigando los cambios más dramáticos en el diseño de la batería. Un tipo que se está desarrollando reemplaza el electrolito líquido en un aparato convencional de iones de litio con un material sólido, algo que permite un número de cambios en el diseño de la batería que podría reducir el tamaño del sistema y disminuir el costo. Estas baterías de estado sólido y otras tecnologías podrían reducir el tamaño de un paquete de baterías en un 80 por ciento, de acuerdo con Toyota. Sakti3, una startup con estrechos lazos con GM, también está desarrollando baterías de estado sólido, y recientemente comenzó a enviar prototipos de baterías para los clientes potenciales para las pruebas, dice el CEO de Ann Marie Sastry.
 
24M,  con sede en Cambridge, Massachusetts, está adoptando un enfoque diferente - en lugar de una batería totalmente sólida, la compañía está desarrollando un cruce entre una batería y una pila de combustible en la que los electrodos de la batería es un líquido fangoso que puede ser bombeado alrededor. El material de almacenamiento de energía puede ser almacenada en tanques de bajo costo, y luego se bombea en un pequeño dispositivo para generar energía.
 
A pesar de los nuevos diseños, baterías de estado sólido y la tecnología 24M todavía funcionan con una corriente de litio-ion química, lo que podría hacer que sean menos riesgosos para la comercialización de los enfoques más radicales que van más allá de la química del litio-ion. Pero estas nuevas baterías tienen densidades teóricas de energía varias veces mayor que la de las baterías actuales de automóviles eléctricos.

El smartphone y la tableta del futuro tendrá 48 núcleos de Intel

Los investigadores de Intel están trabajando en un procesador de 48 núcleos para smartphones y tablets - lo que los haria muchas veces más potentes que las computadoras de escritorio de hoy en día dentro de los próximos cinco a diez años, linforma  Computerworld .
 
Intel está distribuyendo 100 de los procesadores experimentales de núcleo de 48 chips  para que los investigadores puedan trabajar en los modelos de programación avanzados de computación en paralelo, y el software necesario para apoyar a estos núcleos.
Intel dice que está usando un prototipo de una "nube ordenador de un solo chip" para desarrollar dicho procesador.

Agregando núcleos a los procesadores  es una manera energéticamente eficiente de impulsar el rendimiento del chip, en lugar de aumentar la velocidad de reloj de CPU, lo que lleva a la disipación del calor excesivo y el consumo de energía.
 
Intel CTO Justin Rattner comentó  funciones tales como el reconocimiento de voz y la realidad aumentada impulsará la necesidad de este tipo de poder computacional.
"Si vamos a tener esta tecnología en cinco a 10 años, [el teléfono inteligente] no tendrá una sola cámara", dijo Enric Herrero, un científico de investigación en los laboratorios de Intel en Barcelona. "Sería tener dos o tres cámaras que estarán siempre encendidas. Se podría construir un mapa tridimensional de lo que está viendo y hacer el reconocimiento de objetos. "

 
Más listo, más rápida busqueda en la nube
 
Sin embargo, estas funciones pueden lograrse con chips dedicados, mejor software, e integración  - en lugar de los  25 a 125 Watts (! dos bombillas) que se necesita, según Intel - en comparación con menos de ~ 5 W máximo con los teléfonos celulares actuales ? 
 
Caso en cuestión: Estoy impresionado con la función de búsqueda por voz en la recién lanzada actualización iOS / Android  de Google Search App, aumenta de  lejos a Siri en velocidad (lo registrado varias veces en menos de un segundo para búsquedas de Google en el iPhone 5) , y con el reconocimiento de voz excelente y una calidad de voz (en sustitución de la voz de robot de Siri irritante).
 
Por supuesto, no se puede acceder a los contactos y las aplicaciones de lanzamiento, al igual que Siri, pero para la búsqueda rápida, inteligente, se mueven sobre Siri: será la búsqueda de Google de voz + Watson.
 
Ejemplos de preguntas de la aplicación de búsqueda de Google puede contestar (vía blog oficial de Google ):

• "¿A qué se parece  el Yankee Stadium?" Google le mostrará cientos de fotos al instante. 
• "Ponme un trailer de la próxima película de James Bond." El trailer comienza a reproducirse inmediatamente a la derecha dentro de Google Search.
• "¿A que hora termina a luz del día?" La respuesta aparecerá por encima de los resultados de búsqueda, así que usted puede programar su reloj sin tener que hacer clic en un enlace. 

Además,hablamos de dentro de 10 años, probablemente estemos en la era post silicio, tal vez con neuro chips inteligentes de bajo consumo basados ​​en nanotubos de carbono o instantáneos dispositivos de grafeno , impulsado por células solares pintadas en nuestros dispositivos o la ropa.

 
 

Un avance que puede dar lugar a las computadoras cuánticas a gran escala

Fuente. http://www.kurzweilai.net/breakthrough-may-lead-to-large-scale-quantum-computing (traducido)
 
En un paso clave hacia la creación de un ordenador cuántico, investigadores de Princeton University  han desarrollado un método que puede permitir una transferencia rápida y fiable de la información cuántica a través de un dispositivo informático.
 
El hallazgo, realizado por un equipo dirigido por el físico de Princeton Jason Petta, con el tiempo podría permitir a los ingenieros construir ordenadores cuánticos de millones de bits cuánticos o qubits. Hasta el momento, los investigadores cuánticos sólo han sido capaces de manipular pequeños números de qubits.
 
Para realizar la transferencia, el equipo de Petta utilizó una corriente de fotones de microondas para analizar un par de electrones atrapados en una jaula diminuta enviado a  un punto cuántico . El "estado de espín" de los electrones - información sobre la forma en que están girando, una de las propiedades de los electrones - sirve como qubit, una unidad básica de información. La corriente de microondas permite a los científicos leer esa información.
"Creamos una cavidad con espejos en ambos extremos ... que reflejan la radiación de microondas", dijo Petta. "Enviamos microondas en un extremo, y nos fijamos en el microondas, ya que sale por el otro extremo. Las microondas se ven afectados por los estados de espín de los electrones en la cavidad, y se puede leer el cambio ".
En un sentido ordinario, las distancias implicadas son muy pequeños; todo el aparato funciona en un poco más de un centímetro. Pero en la escala subatómica, son enormes. Es como coordinar el movimiento de una peonza en la luna con otro en la superficie de la tierra.
"Es la cosa más increíble", dijo Jake Taylor, un físico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y del Joint Quantum Institute de la Universidad de Maryland, quien trabajó en el proyecto con el equipo de Princeton. "Usted tiene un solo electrón casi por completo para cambiar las propiedades de un sistema eléctrico de pulgadas de largo."
Durante años, los equipos científicos han perseguido la idea de usar la mecánica cuántica para construir una nueva máquina que fuera a revolucionar la informática. El objetivo no es construir un equipo más rápido o más fuerte, sino para construir uno que se acerque a los problemas de una manera completamente diferente.
 
Uno de los retos a los que se enfrentan los científicos es que los espines de los electrones, o cualquier otra partícula cuántica , son increíblemente delicados. Las influencias externas, ya sea un mechón de magnetismo o rayo de luz, desestabiliza espines de los electrones e introduce errores.
 
Con los años, los científicos han desarrollado técnicas para observar estados de espín sin molestarlos. (Este año el Premio Nobel de Física honró a dos científicos que primero demostraron la observación directa de las partículas cuánticas.) Sin embargo, el análisis de un pequeño número de vueltas no es suficiente, millones estarán obligados a hacer falta para un procesador cuántico real.

Hybrid puntos cuánticos dispositivo superconductor resonador. (A) de circuito esquemático y micrografía del diseño del dispositivo híbrido. Micrografía electrónica de barrido (b) y vista en sección transversal esquemática (c) de los nanocables doble de puntos cuánticos (DQD). Las puertas de barrera izquierdo y derecho (BL y BR), izquierda y derecha émbolo puertas (L y R), y la puerta central (M) están sesgados a crear un potencial de doble pozo dentro de los nanocables. El contacto de drenaje del nanocable, D, está conectado a tierra, y el contacto de fuente, S, está conectado a un antinodo del resonador, que oscila a una VCavity tensión. (Crédito Petersson et. Al.)

 

Para abordar el problema, el equipo de Petta, combinando técnicas a partir de dos ramas de la ciencia: de la ciencia de los materiales, se utiliza una estructura llamada un punto cuántico para mantener y analizar giros electrones, y de óptica, adoptaron un canal de microondas para transferir la información de giro de el punto.
 
Para hacer los puntos cuánticos, el equipo aisló un par de electrones en una pequeña sección de material que se llama un "nanocable semiconductor" - un cable que es tan delgada que puede contener electrones. Entonces crearon pequeñas "jaulas" a lo largo del alambre. Las jaulas se colocan de manera que los electrones se asentará en una jaula particular, dependiendo de su nivel de energía.
 
Así es como el equipo lee el estado de espín: los electrones de espín similares se repelen, mientras que las de giros diferentes se atraen. Así que el equipo manipula los electrones a un cierto nivel de energía, y después lee su posición. Si están en la misma jaula, están girando de manera diferente, y si son en jaulas diferentes, los giros son los mismos.
El segundo paso es colocar este punto cuántico dentro del canal de microondas. Esto permite que el equipo transfiera la información sobre el estado de giro del par - el qubit.
Petta indica que el próximo paso es aumentar la fiabilidad de la configuración de un par electrón. Después de eso, el equipo planea añadir más puntos cuánticos para crear más qubits. Los miembros del equipo son cautelosamente optimistas. No parece que existan problemas insuperables en este punto, pero, como con cualquier otro sistema, la complejidad creciente podría llevar a dificultades imprevistas.
 
"Los métodos que estamos utilizando aquí son escalables, y nos gustaría utilizarlo en un sistema más amplio", dijo Petta. "Sin embargo, para hacer uso de la escala, necesitamos que funcione un poco mejor. El primer paso es hacer mejores espejos de la cavidad de microondas. "

Robotica humanoide

Dentro de la robótica  humanoide se pueden establecer varios grupos de investigación, el de movimientos físicos,  el de gestos  y expresiones faciales y el de inteligencia artificial, sobre todo.

De entre ellos os presentamos un vídeo dedicado a expresiones y gestos faciales, para que veamos los avances conseguidos hasta ahora.

Cartografía de los circuitos cerebrales para funciones específicas

http://www.kurzweilai.net 19/10/2012

 Un equipo liderado por los neurocientíficos del MIT ha desarrollado una manera de controlar cómo las células cerebrales se coordinen entre sí para controlar los comportamientos específicos, como iniciar el movimiento o la detección de un olor.
La técnica de los investigadores está basado en la detección de iones de calcio en las neuronas, los cuáles podrían ayudar a asignar los circuitos del cerebro que desempeñan tales funciones.
También podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los orígenes de las enfermedades psiquiátricas, dice Guoping Feng, autor principal de un artículo que aparece en la edición 18 de octubre de la revista Neuron.
"Para entender los trastornos psiquiátricos tenemos que estudiar los modelos animales, y para saber lo que pasa en el cerebro cuando el animal se comporta de manera anormal", dice Feng, W. James y Patricia Poitras catedrático de Neurociencia y miembro del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro en el MIT. "Esta es una herramienta muy potente que realmente nos ayudará a entender los modelos animales de estas enfermedades y estudiar cómo el cerebro funciona normalmente y en un estado de enfermedad."
(Autor principal del artículo es Neurona Instituto McGovern postdoc Qian Chen)
La realización de cualquier tipo de función cerebral requiere muchas neuronas en diferentes partes del cerebro para comunicarse entre sí. Ellos lograr esta comunicación mediante el envío de señales eléctricas, provocando un flujo de iones de calcio en las células activas. Usando colorantes que se unen al calcio, los investigadores ya han fotografiado la actividad neuronal en neuronas.
Orientación de tipos celulares específicos
Sin embargo, el cerebro contiene miles de tipos de células, cada una con distintas funciones, y el colorante se recoge  por todas las células, por lo que es imposible determinar calcio en determinados tipos de células con este enfoque.
Para superar esto, el equipo del MIT-LED creado un sistema de formación de imágenes de calcio que pueden ser dirigidos a tipos específicos de células, utilizando un tipo de proteína verde fluorescente (GFP). Junichi Nakai de la Universidad Saitama en Japón desarrolló por primera vez una GFP que se activa cuando se une al calcio, y uno de los autores de papel neurona, Loren Looger del Howard Hughes Medical Institute, modificada por la proteína por lo que su señal es lo suficientemente fuerte como para utilizar en vida animales.
Los investigadores del MIT usaron genéticamente ratones para analizar esta proteína en un tipo de neurona conocidas como células piramidales, por la vinculación del gen con una secuencia de ADN reguladora que es activa sólo en aquellos tipos específicos de células. El uso de dos fotones microscopicos para la imagen de las células a alta velocidad y alta resolución, los investigadores pueden identificar las células piramidales que están activos cuando el cerebro está realizando una tarea específica o responder a un estímulo determinado.
En este estudio, el equipo fue capaz de identificar las células en la corteza somatosensorial que se activan cuando los bigotes de un ratón se tocan, y las células olfativas que responden a ciertos aromas.
Los investigadores ahora están desarrollando ratones que expresan las proteínas sensibles al calcio y también muestran síntomas de comportamiento autista y trastorno obsesivo-compulsivo. El uso de estos ratones, los investigadores planean buscar los patrones de disparo de las neuronas que se diferencian de las de los ratones normales. Esto podría ayudar a identificar exactamente lo que va mal en el nivel celular, ofreciendo puntos de vista mecanicistas en esas enfermedades.
"En este momento, sólo se sabe que los defectos en neurona-neurona comunicación juegan un papel clave en los trastornos psiquiátricos. No sabemos la naturaleza exacta de los defectos y los tipos celulares específicos involucrados ", dice Feng. "Si supiéramos qué tipos de células son anormales, podríamos encontrar formas de corregir los patrones anormales de activación".
Los investigadores también planean combinar su tecnología de imagen con optogenética, lo que les permite utilizar la luz para convertir tipos específicos de neuronas dentro o fuera. Mediante la activación de células específicas y observando luego la respuesta en las células diana, que será capaz de asignar precisamente circuitos cerebrales.