RED NEURONAL FOTÓNICA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

Muchos creen que las redes neuronales son una representación de nuestro cerebro. Para que fuere cierto, tendríamos que conocer el funcionamiento del cerebro y no sabemos todavía lo suficiente. No es la primera vez que ocurre. La analogía en procesos, fenómenos o denominación es usual en la Historia de cualquier disciplina, incluida la social. Cuando se construyó el primer ordenador se le apellidó durante mucho tiempo “cerebro electrónico” con lo que se le otorgó una componente antropomórfica, eso sí, electrónica.  El estigma estuvo durante mucho tiempo a las espaldas de la floreciente computación y sus herramientas más genuinas. Con otras parcelas pasó algo parecido. La incorporación del concepto de dimensión en número superior a las cotidianas y asimiladas tres dimensiones de nuestro mundo aprehensible, con motivo de la época en que se transitaba de la geometría euclídea a la rienmaniana, provocó otra convulsión en la segunda mitad del siglo XIX que, entre otras cosas, alentó la corriente espiritista que manejaba con una soltura increíble la cuarta dimensión, nunca asimilada por los humanos en toda su extensión, aunque no han sido pocos los intentos de doblegarla. Ahí está el Arco de la Defense parisino que materializa un cubo en cuatro dimensiones en las tres usuales; el Cristo de Dalí en una cruz cuatridimensional, para la que tuvo la asistencia de un matemático balcánico más de seis meses para lograrlo, o la pintura cubista proyectando sus puntos de vista de más dimensiones de las usuales.

Con las redes neuronales ha ocurrido algo parecido. Muchos piensan, que pensamos tal como funcionan las redes neuronales, sin reparar que de ser así, sabríamos lo suficiente como para que el cerebro resultase un objeto asequible y sus ocultos secretos desvelados, localizados los emplazamientos de esas componentes inmateriales que, por mucho que se intenten explicar, no acaban de encontrar una certera explicación, creíble, plausible y coherente. Las redes, como tantas otras cosas, anteriormente mencionadas, son sumamente útiles, proporcionan la asistencia que requieren las personas y algunas de ellas nos han cambiado la vida y costumbres y son dignas de calificarlas como innovadoras.

Nuestras neuronas, se puede conjeturar que se comportan como compuertas lógicas. Capturan señales promediadas del entorno en el que se sitúan y en función del resultado se disparan o no lo hacen. En las redes neuronales artificiales este proceso se simula empleando multiplicación de matrices, aunque la tarea puede consumir mucho tiempo y recursos de ordenador. Soljacic y Englond, Investigadores del MIT han evidenciado que las operaciones matriciales que subyacen al cálculo que llevan a cabo las redes neuronales artificiales pueden llevarse a cabo de forma más rápida y eficiente empleando circuitos fotónicos que incluyen desdobladores de haces de fotones y modificadores de fase programables que permiten manipular las señales de entrada a una matriz de neuronas y calcular los valores de determinadas respuestas neuronales. Los guía-ondas se pueden acoplar y ajustarse para imitar las conexiones neuronales fuertes y las débiles que corresponden a procesos de aprendizaje realistas. Con estos circuitos construyen redes neuronales profundas incluyendo varias capas de neuronas artificiales que se entrenan para reconocer voces simples. Se registraron hasta 180 casos de cuatro vocales diferentes pronunciadas por unas voces diferentes y la red neuronal las clasificó correctamente acertando hasta en un 75% de los casos. Incluyendo más neuronas es de esperar que se mejoren los resultados.

Una red conceptual incluye hasta cuatro por capa en la actualidad, pero el estado del arte tecnológico permite la nano-fabricación de miles de ellas. Hay una cierta inercia en el tratamiento de las redes y  la electrónica convencional sigue empleándose en el disparo de las neuronas. Si se incorporaran disparadores ópticos con colorantes no lineales o semiconductores, por ejemplo, el empleo de la electrónica convencional quedaría limitada a la etapa de entrenamiento solamente. Una vez entrenada la red sería capaz de efectuar los cálculos hasta dos órdenes de magnitud más rápido. Láseres y fotónica revolucionan día a día las expectativas de las técnicas convencionales. Los procesos más rápidos, como los que realizan los actuales computadores, se ven enfrentados a alternativas de mejora sustancial con la incorporación de la luz a las tareas básicas de transporte y compuertas que siguen configurando a los ordenadores convencionales. El futuro se muestra esplendoroso