Seis problemas sobre lectura artificial de la mente

Grupo de investigación sobre lectura artificial del pensamiento

Octubre de 2014

Proyecto UBACyT - UAI

Silvana VáttimoBerenice MumbruNicolás MatíasAyelen Domínguez LeivaFederico F. GonzálezFederico M. GonzálezGuido CarusoJimena GrassoSantiago MartínezAgustina YohennaSofía Armendariz

Tecnologías de mapeo cerebral

La Tomografía por Emisión de Positrones (PET) es una técnica no invasiva de diagnóstico e investigación por imagen capaz de medir la actividad metabólica de los diferentes tejidos del cuerpo humano, especialmente del sistema nervioso central. Se basa en detectar y analizar la distribución que adopta en el interior del cuerpo un radioisótopo administrado a través de una inyección.

La tecnología PET y las “imágenes de la mente”

•La imagen por Resonancia Magnética Funcional (IRMf) es un procedimiento clínico y de investigación que permite mostrar en imágenes las regiones cerebrales que ejecutan una tarea determinada. •En inglés suele abreviarse fMRI (por functional magnetic resonance imaging). •El procedimiento se realiza en el mismo resonador utilizado para los exámenes de diagnóstico, pero con modificaciones especiales del software y del hardware. Para realizar una IRMf no se requiere inyecciones de substancia alguna.

La tecnología fRMI y las “imágenes de la mente”

MIND READER 1.8Un Dispositivo de Lectura de la Mente

Un experimento imaginario en Neurotecnología Cognitiva

Ingreso a una sesión de fMRI

Mind Reader – Interfaz de Inicio

Mind Reader 1.2

1 – Pensamientos en Tiempo Real

2 – Escaneo de Memoria

3 – Historial de Pensamientos

> Memoria Semántica

> Memoria Episódica

Solo Palabras Solo Imágenes Mixta

1) Pensamientos en Tiempo Real > Secuencia

32 4 51

87 96 10

¿Cómo seráesto del

tomógrafo?

No llorespor mi

Argentina

¿Cómo seráesto del

tomógrafo?

No llorespor mi

Argentina

1) Pensamientos en Tiempo Real > Transición

2) Escaneo de Memoria > Memoria Semántica > Solo Palabras

No llorespor mi

Argentina

Eva Perón

Evita

Partido Justicialista

Juan D. Perón

Actriz

Madonna

Cantante Canción

Película

Musical

2) Escaneo de Memoria > Memoria Semántica > Solo Imágenes

No llorespor mi

Argentina

2) Escaneo de Memoria > Memoria Semántica > Mixta

No llorespor mi

Argentina

Evita Juan D. Perón

Cantante

Película

Proceso inconsciente Time Estado consciente Time

1: Generando pensamiento preverbal

2: Activando imagen

3: Trasvasando imagen

4: Activando cadena imagínistica

5. Trasvasando imagen

10:02:03

10:02:05

10:02:06

10.02:09

10.02.11

1: ¿Cómo será esto del tomógrafo?

2.

3.

10:02:04

10:02:08

10.02.15

3) Historial de pensamientos

Supuestos asumidos en el Mind Reader

1. Carácter claro y distinto de los estados mentales:

Cada estado se muestra claramente definido, sin límites borrosos, sin superposición

con otros estados.

2. Carácter unimodal de la representación:

Cada representación se expresa como si estuviera constituida por una única

modalidad sensorial. (visual, verbal, musical, etc.)

3. Carácter discreto de los estados mentales:

La secuencia mental se presenta como una serie de estados discretos sin continuidad

con los anteriores y posteriores.

4. Carácter encapsulado de la representación

Cada representación tiene contornos nítidos . Los links a otras representaciones van

surgiendo de modo sucesivo; no se solapan de modo simultáneo.

Problemas teóricos derivados del Mind Reader

1. Carácter puramente representacional de los estados mentales

2. Representación de cosas y de palabras y sus límites

3. Problema de la longitud temporal de cada estado mental: cada estado se

representa con la misma longitud dentro de una línea temporal dada.

4. Carácter estático de la representación

5. Carácter unitario del estado mental

¿Qué es la telepatía tecnológica?

Definición

• La telepatía tecnológica constituye un capítulo

de la neurotecnología que refiere a un

conjunto de tecnologías en desarrollo y/o a

desarrollar cuya función radica en leer los

estados mentales de una persona.

Estructura del proceso de la telepatía tecnológica

• Básicamente se trata de diseñar sistemas orientados a decodificar, a modo de entradas, los sustratos neurales de determinados estados mentales, luego analizarlos para, finalmente, poder representarlos en dispositivos de salida bajo formatos diversos (visual, textual, auditivo o mixto.)

Tarea / Actividad mental

Decodificación neural Análisis Neural Transducción

Programa de investigación de la telepatía tecnológica

• El programa de investigación de la telepatía tecnológica gira en torno de la creación de una

máquina de lectura del pensamiento.

• Emparentados en esa línea aparecen otro tipo de dispositivos tales como los filmadores

del sueño y los scaners generalizados de la mente (dispositivos capaces de leer el conjunto de archivos mentales existentes en el sistema cerebro-

mente de una persona y no sólo lo que acontece en su experiencia conciente)

• ACTIVO: el sujeto se concentra voluntariamente en pos de transmitir sus estados mentales, para lo cual puede utilizar el lenguaje natural o desarrollar un alfabeto artificial de escritura mental decodificable por el sistema tecnológico.

• PASIVO: el sistema tecnológico decodifica los estados mentales de un sujeto que, aunque coopera con la experiencia, no se concentra en emitirlos.

Dos modos básicos de telepatía tecnológica

Experimento de telepatía tecnológica pasiva aplicado a la producción del lenguaje

Bradley Greger

En un estudio dirigido por Bradley Greger, de la Universidad de Utah, a un paciente epiléptico se le colocaron electrodos en regiones cerebrales específicas vinculadas al procesamiento del lenguaje.Luego se le pidió que leyera varias veces y en voz baja una serie de palabras simples.El sistema detectó las señales neurales asociadas a cada palabra y, sobre esa base, pudo reproducir con un considerable acierto las palabras que el sujeto estaba pensando.

Ejemplos de telepatía tecnológica activa y pasiva

Activa Pasiva

•Identificación de imágenes mentales simples•Identificación de imágenes mentales complejas•Identificación de palabras pensadas en lenguaje natural•Identificación de palabras pensadas en lenguaje artificiales•Identificación de intenciones de órdenes de movimientos voluntarios•Identificación del tipo de tarea cognitivas en ejercicio

•Identificación de imágenes mentales•Anticipador de palabras en una tarea de escritura libre•Detector de la experiencia conciente•Filmador onírico•Scanner mental generalizado

La telepatía tecnológica activa como punto de partida para alcanzar la meta de la telepatía tecnológica pasiva

Activa•Simple•En desarrollo•Aplicaciones clínicas

Pasiva•Compleja•Teórica•Controversial

El sistema interpreta la imagen pensada y la visualiza

Experimento de Yukiyasu Kamitani sobre reconocimiento de patrones visuales simples

El experimento: 1. Se mostró a dos participantes 440 imágenes en blanco y negro con una resolución de 10 x 10 pixeles

cada una, durante 12 segundos, mientras se grababan datos de los patrones cerebrales generados al ver dichas imágenes.

2. Se midieron las diferencias en los patrones de actividad cerebral de las cortezas visuales de ambas personas con el escáner fMRI.

3. Luego, se subdividieron las imágenes y volvieron a registrarse los patrones de reconocimiento de cada sujeto.

4. Acto seguido, se midieron las cortezas visuales de los participantes, mientras éstos observaban las imágenes de una palabra (‘neuron’) y de cinco figuras geométricas, como un cuadrado y una cruz.

5. Finalmente, en base a los patrones cerebrales almacenados en los registros, se analizaron las actividades cerebrales mientras los individuos miraban dichas imágenes, consiguiéndose reconstruir los estímulos correspondientes en la pantalla del ordenador.

Experimento de Jack Gallant sobre identificación de imágenes complejas

1. En total, 1.750 imágenes, como árboles, flores o edificios, fueron presentadas a los voluntarios y su actividad cerebral se grabó mientras las contemplaban.

2. Posteriormente, el programa calculó, a partir de un nuevo juego de 120 imágenes, qué perfil de señales debería generarse en la corteza visual.

3. Los dos voluntarios miraron después las 120 imágenes bajo control del IRMf.

4. Finalmente, un ordenador hizo los cálculos entre la actividad cerebral registrada y la imagen observada en ese momento y comparó.

5. Con un voluntario el éxito fue del 92% y con el otro del 72%.

Ejemplo hipotético de un sistema de interpretación de imágenes mentales a través de modelos matemáticos basados en análisis multivariados

Experimentos fRMI sobre interpretación de imágenes

• Un grupo de investigadores del laboratorio Bernstein Center for Computational Neuroscience de Berlín ha 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.

Científicos alemanes logran leer el pensamientoCientíficos alemanes consiguen conocer las intenciones de las personas antes de que sean realizadas

http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Cientificos/alemanes/consiguen/conocer/intenciones/personas/sean/realizadas/elpepusoc/20070308elpepusoc_1/Tes

Fuente: Algorithms (Current Biology, 20th February 2007, online: 8th February).

amente por la mente del usuario.

El software obtuvo un 84% de éxito en interpretar qué tipo de actividad mental estaba efectuando el sujeto bajo prueba.

Experimento de Microsoft sobre identificación de estados mentales genéricos a través de un scanner portátil

El experimento consistió en acertar en qué estado mental se encontraban un grupo de voluntarios que tenían colocado un un escáner EEG portátil cuyos electrodos se posicionaban sobre el cráneo de los voluntarios. El escáner conectaba con software de procesamiento de señales neurales.

Las funciones cerebrales evaluadas incluían: el estado de relax, la realización de cálculos aritméticos y la rotación mental de objetos

Problema 1: Lector de la teoría de la mente (ToM)

• ¿Podría un sistema de lectura artificial leer las atribuciones mentalistas que una persona

realiza sobre otras?

• ¿Cómo podría determinar lo que alguien piensa que el otro está pensando, sintiendo o

deseando?

Implicancias teóricas del problema

• Leer una metarrepresentación (ie. el pensamiento sobre lo que otro está pensando)

supone previamente la posibilidad de leer una representación de primer nivel.

•Adicionalmente, supone poder distinguir entre la representación atribuida a otro

(segundo nivel) y la representación del sujeto atribuyente (primer nivel)

•El descubrimiento de las neuronas espejo, que estarían implicadas en la imitación y en la

identificación empática con acciones de otros organismos observados, resulta insuficiente

para comprender las atribuciones mentalistas de carácter no conductual.

Conclusión preliminar: La posibilidad de un lector de la teoría de la mente resulta baja en Virtud de los actuales conocimientos teóricos implicados.

Problema 2: Lector musical mental

¿Podría un sistema artificial leer "música mental"?

Dado el evento de pensar internamente una melodía o canción, ¿podría el sistema

determinar esa música y reproducirla?, ¿cómo?

Implicancias teóricas del problema• Leer la “ejecución” de una melodía mental (ie. Identificar y reproducir una música reproducida y escuchada internamente) supone considerar la existencia de: a) archivos mentales musicales ó memorias musicales; b) un mecanismo de reproducción interno equivalente a la evocación de otras modalidades mentales; c) un mecanismo de escucha interior u oído interno.

Conclusión preliminar: •Dada la existencia de un sistema de memoria musical y de un sistema de reproducción/producción musical, la posibilidad de existencia de un lector musical capaz de identificar melodías mentales parecería análoga a la de un lector de pensamiento lingüístico.

Problema 3: Lector de imágenes visuales

• ¿Podría un sistema artificial leer imágenes visuales y sus transiciones?

•Dado el evento de pensar internamente un diseño visual, ¿podría el sistema determinar

esas imágenes y reproducirlas?, ¿cómo?

Implicancias teóricas del problema• Varios experimentos demostraron la posibilidad de identificar imágenes visuales percibidas. No obstante, el desafío mayor es determinar la posibilidad de identificar las mismas imágenes pero asociadas al acto mental de imaginarlas. Y otro desafío mayor radica en la posibilidad de distinguir entre una imagen percibida de otra pensada.•Como con otros problemas, si se trata del universo de la “telepatía activa”, la solución del problema radica en la creación de algún género de alfabeto mental, en este caso de naturaleza visual.•Otro desafío importante radica en determinar si es posible construir un alfabeto visual componencial donde que parta de un número finito de categorías visuales básicas a partir del cual puedan elaborarse representaciones visuales complejas que pueden decodificarse.

Conclusión preliminar:La posibilidad teórica de un sistema de lectura artificial de imágenes visuales depende de la posibilidad de sortear el escollo teórico que diferencia las imágenes percibidas de las imaginadas.

Problema 4: Lector del intérprete mental•Suponiendo la existencia de un intérprete mental cuya función fuera leer la masa informe de pensamientos pre-verbales y emociones para luego traducirlos en palabras: ¿podría un sistema de artificial del pensamiento determinar la actividad misma de tal intérprete mental?, ¿Cómo?

Implicancias teóricas del problema• La invocación de un intérprete mental, capaz de codificar lingüísticamente en tiempo real el contenido bruto de una experiencia prelingüistica, representa un postulado teórico para dar cuenta de la transición de pensamiento al lenguaje.•Capturar un fragmento de dicho proceso equivale a identificar un momento específico en que el pensamiento se transforma en un acto verbal intencional de naturaleza verbal.•Lo anterior conduce a una especie de aporía teórica de corte solipsista: si el sistema lograra identificar el momento del pensamiento preverbal, tal vez el resultado obtenido sería ininteligible para un observador interno. Pues solo el propio sujeto podría darle un significado cabal.

Conclusión preliminar:La posibilidad teórica de identificar el funcionamiento de un intérprete mental parece chocar contra un límite teórico.

Problema 5: Lectores de conciencias enclaustradas: •¿Podría un sistema artificial leer los eventuales contenidos mentales de personas en estado de coma, vegetativo o afines?, ¿cómo?.

Implicancias teóricas del problema• La noción de conciencia enclaustrada refiere al estado de un sujeto consciente que no puede expresarse ni comunicarse debido a limitaciones de su sistema motor y expresivo.•En rigor, correspondería al caso de un síndrome de enclaustramiento total.•El hecho de que exista una conciencia enclaustrada no determina su tipo. Una conciencia enclaustrada podría resultar similar a la conciencia vigil ordinaria. Pero también una conciencia de tipo oniroide. La naturaleza del tipo de conciencia podría resultar crucial a los efectos de una eventual comunicación con el exterior.•Si existiera la posibilidad de desarrollar algún género de alfabeto mental artificial, entonces una conciencia enclaustrada emitir mensajes.

Conclusión preliminar:La posibilidad teórica comunicarse con una conciencia enclaustrada podría derivarse del desarrollo previo de un alfabeto mental compartido.

Problema 6: Lectores oníricos:•¿Podría un sistema artificial leer los sueños de una persona y mostrarlos en una pantalla?, ¿cómo?

Implicancias teóricas del problema•Traducir el contenido de un sueño como si se tratara de un film supone que la experiencia onírica es absolutamente visual y/o conductual, desconociendo los componentes de pensamiento y afectivo-emocional del soñante.•Supone además que los fragmentos visuales son un despliegue total en dicho formato y no representaciones visuales con algún componente abstracto.

Conclusión preliminar:Aunque el lector de los sueños aparece como uno de los ejemplos más espectacular de los lectores mentales, su concreción choca contra un sinnúmero de limitantes téoricas.

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Federico González Fede1234@gmail.com

Muchas gracias!!!!