miércoles, 11 de julio de 2007

Génesis

Un ordenador seleccionó escrupulosa y desapasionadamente cada pareja de candidatos de acuerdo con un estricto conjunto de criterios. Su tarea consistía en averiguar cuáles de los miles de miembros de cada grupo poseían las mejores características, organizarlos en parejas y cruzarlos para extraer un único individuo con el que repetir el proceso en la siguiente generación. Como había previsto la teoría, los vástagos mejoraban ligeramente con respecto a los padres, acercando de manera ínfima a la población completa de individuos al ideal de individuo perfecto preprogramado en el ordenador.

Los candidatos en cuestión no eran sujetos de carne y hueso, el tipo de seres normalmente asociado con el concepto de evolución, sino conjuntos de unos y ceros ubicados en un tipo determinado de chip de ordenador. El doctor Adrian Thompson observaba atentamente todo el proceso en su laboratorio de Sussex, en el Reino Unido.

El experimento tenía por objetivo estudiar el elegante concepto de evolución darwiniana aplicado al hardware mediante un proceso de selección dirigido que permitiría reproducirse solamente a los individuos con las características más ventajosas, eliminando del acervo común los rasgos hereditarios menos útiles. Para probar que el argumento de "supervivencia del más apto" funcionaba con el hardware, el doctor Thompson utilizó un tipo determinado de chip cuya principal característica consiste en el hecho de ser constantemente programable. Esta característica, opuesta a la típica arquitectura fija de los chips convencionales, permite que el mismo componente pueda trabajar como parte de un módem, de un procesador de audio o de un dispositivo gráfico, dependiendo de la configuración con que se le programe. La contrapartida es que estos chips "universales" son notablemente más lentos y se calientan en exceso.

Nuestro investigador comenzó su experimento diseñando una tarea lineal y no recursiva: el chip debía distinguir entre dos tonos musicales determinados. Uno de 1 Khz y otro de 10 Khz. Un chip de audio convencional, con sus cientos de miles de puertas lógicas, está especializado en esta tarea y no encuentra problema alguno en llevarla a cabo. Pero Thompson quería asegurarse de que su hardware era capaz de evolucionar por sí solo hasta llegar a una solución. Para ello, sus chips tenían solamente cien puertas lógicas. Además, el doctor Thompson eliminó el reloj interno de los chips, de manera que no pudiesen sincronizar sus recursos de la manera tradicional. Para dar comienzo al experimento, cargó en cada chip un software distinto consistente en todos los casos en una sopa quasialeatoria de unos y ceros, hizo que recibiesen los dos tonos musicales y clasificó cada chip de acuerdo con el grado de precisión obtenido a la hora de distinguir entre los dos tonos. Naturalmente, ninguno de los chips pudo ni siquiera acercarse a un resultado óptimo, debido a la extrema aleatoriedad del software con el que estaban trabajando. Aún así, y basando su decisión en matices casi infinitesimalmente minúsculos, el ordenador de control pudo distinguir los que mejor lo habían hecho y permitirles intercambiar parte de su código con sus compañeros. Para terminar de asemejar el proceso a la evolución biológica, Thompson introducía pequeñas mutaciones en forma de un uno o un cero cambiado aquí y allá en algunas de las "cópulas".

En los primeros cientos de generaciones, apenas había muestras de que los chips iban a conseguir realizar su tarea con diligencia. Pero pronto los chips comenzaron a mimetizar y reproducir el sonido que recibían como entrada. No era, desde luego, el resultado deseado, pero sí algo bastante mejor que el pobre comportamiento de sus primeros ancestros. La eficacia de los chips mejoraba en incrementos ínfimos, pero mesurables. Alrededor de la generación nº 650, los chips habían desarrollado cierta sensibilidad a las ondas de 1 Khz. En la generación nº 1400, los chips ya distinguían los tonos correctamente en el 50% de los casos. Finalmente, en la generación nº 4000, el sistema había establecido un programa óptimo para llevar a cabo la tarea. Al recibir la onda de 1 Khz, los chips reaccionaban disminuyendo su voltaje de salida a cero voltios. Sin embargo, con la onda de 10 Khz, los chips incrementaban su voltaje de salida hasta los cinco voltios. El doctor Thompson incluso aumentó los requerimientos sobre el sistema, obligándole a reconocer órdenes vocales como "Stop" y "Go". Tras unas cuantas generaciones más, los chips estaban llevando a cabo esta nueva tarea sin problemas.

Adrian Thompson había conseguido demostrar que el principio de selección natural y la evolución darwiniana se pueden aplicar al hardware informático y que ésta podía producir circuitos especializados a partir de circuitos genéricos. Todo ello usando una mínima fracción del tiempo y el esfuerzo que hubiese requerido diseñarlo.

Cuando Thompson estudió su progenie perfecta, fruto de un proceso de evolución inducido, se encontró con algo absolutamente inesperado. El chip estaba utilizando solamente treinta y siete de sus cien puertas lógicas (en contra de lo que cualquiera hubiese predicho) y la mayoría de ellas estaba configurada en forma de bucle recursivo. Cinco células lógicas concretas se habían convertido en un bucle completamente separado del resto, sin posibilidad de comunicación con las demás puertas lógicas ni de recibir información de la entrada o enviarla a la salida. Increíblemente, cuando el doctor Thompson deshabilitó este conjunto de cinco puertas, el chip perdió su habilidad para reconocer correctamente los tonos. Por último, los chips habían perdido toda posibilidad de trabajar con otros chips programables del mismo tipo. Eran demasiado distintos. Nadie, incluyendo al doctor Thompson, tenía la más mínima idea de qué estaba sucediendo.

Parece ser que la evolución no solamente había seleccionado los programas que mejor conseguían el objetivo propuesto, sino que además había escogido inesperadamente aquellos que aprovechaban los sutiles efectos electromagnéticos que se producen entre diferentes partes de un circuito cuando un flujo de electrones pasa por cada una de ellas (efecto que se conoce como Flujo Electromagnético y que debido a su incontrolabilidad es inutilizable a escala industrial) para su propio beneficio. La conclusión era que los chips habían aprendido a trabajar con valores más correspondientes a una gama de tenues grises producida por el extraño flujo electromagnético que con los rígidos blancos y negros de la lógica electrónica.

2 comentarios:

Anónimo dijo...

realmente sorprendente y fascinante.
Pero 4000 generaciones en nuestro caso son 80.000 años, mucho tiempo para aprender a distinguir un sonido! El modelo matematico de la evolucion encaja con los tiempos paleontologicos?

Julkarn dijo...

No, no encaja en absoluto. Pero tengamos en cuenta que aquí se está hablando de evolución de procesos cognitivos (lo que nos ha llevado de adorar ídolos de piedra a comprender el átomo), no biológicos (lo que nos ha llevado de ser peces a primates).

Aún así, el ritmo de reproducción de los chips del artículo es incomparable con cualquier ritmo natural.