C.H.von der Becke

ENTENDER EL CEREBRO ELECTRONICO A PARTIR DEL CEREBRO BIOLOGICO.

Los apuntes siguientes están inspirados parcialmente en textos de A. Newell (Unified Theories of Knowledge) y de D. Dennett (Consciousness Explained).

1. SISTEMAS, MAQUINAS Y COMPUTADORAS

Comencemos con una noción general de un sistema A. Se trata de una región más o menos aislable del mundo físico donde la complejidad es manifiesta (sistema solar, sistema de ciclista y su bicicleta) y cuya descripción requiere un conjunto de variables interactuantes entre sus elementos componentes (subsistemas: planetas, ciclista, etc.). Cuanto mayor sea la diferencia entre la suma de los elementos de un dado sistema y la descripción completa más alla de dicha suma, más facil será considerar como sistema a una región o caja A, candidata a serlo.

CAJA A = ¿sistema?

Una caja de broches para papel no es un sistema. En cambio ciclista y bicicleta si lo es, ya que las propiedades del ciclista sin bicicleta sumadas a las propiedades de la bicicleta sin ciclista, son inferiores a las propiedades de los dos interacciónando como un conjunto.

Si el sistema A tiene entradas E (inputs) y salidas S (outputs) tendemos a definirlo como máquina. El sistema solar no es una máquina, salvo que lo perturbemos (satelites artificiales). En cambio, la bicicleta es una máquina, en este caso que transporta al ciclista desde una posición E a otra posición S.

        E-------------> CAJA A = máquina --------------->S

                S = f (E, A)

Una máquina produce sus salidas S a partir de las entradas E, lo cual va mas alla de lo que es una simple función f, la cual también vale para correlaciones y correspondencias (p. ej., relación entre velocidad de planeta y radio de giro).

Un sistema computaciónal (más brevemente, una computadora), es una máquina que puede producir una variedad de funciones, según cual especificación se le imponga. O sea

        E-------> CAJA A = computadora --------> S
                         ^
                         !
                         !
                  ESPECIFICACIONES P

                  S = f(E, (f'(A)))
                  A = f"(P)

donde A es un parametro función de las especificaciones P, en lugar de ser simplemente el segundo argumento de la función f(E, A). Lo característico de la computadora es tener una f" muy amplia.

Un ejemplo simple de la influencia de P se aprecia en una calculadora de bolsillo, digamos con nomenclatura polaca inversa. Dos numeros son su entrada, por ejemplo 3 y 5. La salida aun no esta predetérminada. Con un adecuado pulso sobre algun boton, se obtiene ya sea 8, -2, 15 o 0,6, una suma, una resta, una multiplicación o una división. El ejemplo muestra la naturaleza arbitraria de la codificación usada, ya que tres esquemas alternativos llevan al mismo resultado, postfijo (3 5 +), prefijo (+ 3 5) o infijo (3 + 5). En nomenclatura polaca inversa se usa el postfijo. La caja A puede estar cableada para una suma, una resta, etc. y su salida es función de la especificación P. En este caso f" abarca solo 4 casos. En el caso general el numero de funciones computables es enorme, por lo cual se dice que f" es muy amplia, limitada en general por el tiempo disponible para programar nuevas funciones.

A veces aparecen matices que deben ser aclarados. Por ejemplo, un monitor tiene un ajuste de brillo. Esto ciertamente es una entrada adiciónal que altera la relación entre E y S. Pero en lugar de pensar que el monitor es tambien una computadora por derecho propio, en lugar de pensarlo como un cambio en la función S= f(E) del sistema total, preferimos decir que estamos haciendo el ajuste fino del monitor. De esa forma se rescata que el monitor en si mismo no sea una computadora. Es una máquina perfecciónada, con capacidad de ajuste fino. Cuanto más amplia es la función que liga a S con E, tanto más diremos que la máquina se parece a una computadora, caso limite de existencia de enorme amplitud de posibilidades de muchisimos ajustes diferentes, gruesos y finos.

Estudiaremos ahora un supra-sistema, en este caso la computadora más sus perifericos. Introducimos el concepto de transformación o codificación de E' en E (las señales en las puertas de entrada) y de transformación o descodificación de la salida S (las señales en las puertas de salida) en S', según el siguiente esquema

      E'                                     S'
      -                                      ^
transformación                          transformación
codificación                            descodificación
      !                                      !
      !                                      !
      E------- CAJA A = computadora -------- S
                         ^
                         !
                         !
                ESPECIFICACIONES P

                 S = f(E, (f'(A)))
                 A = f"(P)

Se nos ocurre inventar una supra-máquina que produzca S' arbitrario de igual contenido que S, pero diferente de la entrada que le proveemos E'arbitrario. La computadora no esta hecha para procesar E' o mejor, al encenderla no sabe cómo procesar E'. En cambio si sabe como procesar E con especificaciones P introducidas luego de encenderla. La computadora posee puertas de entrada (input ports) tales que permitan la adaptación de las señales E' incomprensibles para A, pero comprensibles por un periferico de entrada (ubicado físicamente ya sea cerca o lejos) fuera de la puerta, en señales E comprensibles por A, una vez transitada la puerta. también posee puertas de salida (output ports) donde las señales habituales de salida S son conducidas a perifericos que las transforman en la forma de salida' S', que puede estar en las antipodas del planeta. La tarea que realiza la transformación de la salida de S a S' es capturar la información S de la computadora, convertirla sin cambiar su contenido en S' y despacharla a la distancia. El orden de conversión primero y despacho despues puede ser revertido sin problema. Se dice asi que la salida' S' seleccióna, trasporta y transduce (cambia la forma representaciónal sin cambiar el contenido) a la salida de la puerta S.

Ocultando el resto del esquema con un trapo negro, diremos que se obtiene S' a partir de E'.

1.a. ¿Por qué una caja de fosforos es un sistema?

1.b. ¿En qué sentido un sistema encefalico (cerebro+sentidos fisiologicos) es o no una máquina? ¿En qué sentido el cerebro sin sus sentidos es o no una máquina?

1.c. Una mountain bike con regulación del diametro del piñon ¿es un sistema, una máquina o una computadora?

1.d. ¿Por qué nuestro sistema solar perturbado por un satelite artificial es una máquina?

1.e. ¿Por qué la potencialidad de tener arquitectura con postfijo, prefijo o infijo es secundaria en una calculadora?

1.f. Ocultando un sistema con un trapo negro, excepto E y S, ¿es válido tapar P? Explicar.

1.g. Criticar la visión del cerebro como solamente relación entre E' y S', teniendo en cuenta que el cerebro procesa simbolos que no aparecen en la grafica que relacióna E' con S' (ver parágrafo 13).

2. TRES INSPIRADORES

Los grandes inspiradores de la computadora moderna cubren una lista que arranca dos siglos y medio atras. Aqui, simplificando, nos restringiremos a dos matematicos y su inspirador comun: sus propios cerebros.

De esta suerte la computadora del siglo XX tiene tres antecedentes:

a) el cerebro humano sobre cuya base se arquitecturó

b) el britanico Alen Turing, que pese a ser un notable práctico, elaboró la teoria de la asi llamada máquina de Turing, hermoso descubrimiento con que resumió, como pensador sumamente organizado, su propio modo de ver acerca de lo fundamental de la forma cómo opera un cerebro. Probó, además, el así llamado teorema de Turing, por el cual una máquina universal de Turing se puede adaptar a imitar cualquier máquina incluso con una amplitud de clases muy grande (máquinas químicas, biológicas, etc.).

c) el húngaro (naturalizado estadounidense) Johann von Neumann, que pese a ser un notable teórico, elaboró el diseño ingenieril de la así llamada arquitectura de von Neumann, que caracteriza a casi todas las computadoras contemporáneas funcionando.

Tambien él usó como inspiración el cerebro. Cuando usted, en el futuro, programe una computadora con arquitectura de von Neumann, su pregunta podría ser "¿Qué podría yo hacer, si fuese esta máquina computadora, para tratar de resolver el problema que estoy encarando?". Su respuesta: primero haria esto, luego aquéllo,.. porque la arquitectura de von Neumann es enteramente intuitiva. Todo lo contrario sucede con las arquitecturas que no son de von Neumann, las de los así llamados procesadores en paralelo. Usted en ese caso no tendría (salvo que usted sea una excepción genial) familiaridad alguna que le permitiera contestar qué podría hacer, procesando pensamientos en paralelo. El único acceso a lo que sucede en nuestro propio cerebro viene con el formato secuencial, que es la recordable arquitectura de von Neumann (ver también 2.a)

2.a. Se ejemplifican las computadoras en paralelo diciendo que al multiplicar un vector [a b] por una matriz cuadrada
|c d|
|e f| 
no es necesario saber lo que sucede con a para calcular lo que sucede con b. Explique una computadora en paralelo realizando estas operaciones a través de los computos de dos computadoras en serie. ¿Es intuitivo para un cerebro esto que nos proponemos? ¿Por qué?

2.b. Explicar cómo Turing y von Neumann usaron su cerebro como modelo de una máquina y de una arquitectura, respectivamente.

3. ELABORACION DE LA MAQUINA DE TURING

Tanto una computadora como nuestro cerebro, tienen una arquitectura fija o precableada, pero también una enorme plasticidad para adaptarse a otras situaciones gracias a la memoria.

En la computadora y el cerebro, la memoria puede guardar tanto programas si es una computadora, como entrenamientos si es un cerebro; y también datos, que son patrones transitorios que permiten seguirle la pista a cualquier cosa que se desee representar. En el momento del encendido de una computadora o en el del nacimiento de un dado cerebro, ambos están incompletamente cableados y diseñados. Con flexibilidad se adaptan a cablearse más completamente, de diversas maneras.

La flexibilidad la usan como un medio apto para crear arquitecturas más disciplinadas, que son máquinas con diversos propósitos concretos. Ingresan a ellos inputs (disparos sensoriales - sensores fisiologicos - en el caso del cerebro, o disparos electronicos provenientes de teclados, ratón, modem, microfono, señales con el dedo sobre la pantalla, etc., en el caso de la computadora).

Esos estímulos del ambiente externo, con las arquitecturas adquiridas despues del encendido o nacimiento, se procesan a través de los cableados originales o posteriores, para resultar eventualmente en respuestas o outputs (si son cascadas de alarmas biologicas, aparecen movimientos musculares de todo el cuerpo, emisión de voces y gestos, etc. y si son cascadas de cifras, aparecen pantallas de monitores, impresoras en funcionamiento, alarmas acústicas y visuales activadas, etc., según el caso).

Se acaba de mencionar "cableados" dos veces. Pero hay estructuras transitorias que se visualizan no tanto como cables (aunque lo son, pero transitorios) sino como reglas. En computación se les llama máquinas virtuales a esas estructuras transitorias. Partimos de una gran plasticidad previa. Le superimponemos un conjunto de reglas con cierto patrón implicito. Esas reglas son ya sea disposiciones, ya sea órdenes para efectuar transiciones de un estado a otro. Como resultado de introducir ese conjunto surge una máquina virtual. Un procesador de textos es una máquina virtual, un juego de video es otra máquina virtual, una planilla de cálculos también.

E' S' - ^ transformación transformación codificación descodificación ! ! ! ! / \ Ea CAJA A = máquina virtual a S ^ ! ! ESPECIFICACIONES P S = f(E, (f'(A))) A = f"(P)

Las especificaciones P de una dada planilla de cálculo son diferentes de las P de un dado juego de video. Por analogía, en el ser humano, los estímulos/respuestas que nos llevan a las conductas exhibidas al viajar en tren, al leer un diario, o al verificar una cuenta de almacén, son otras tantas máquinas virtuales del cerebro que al nacer no fue diseñado para ninguna de esas actividades, sino solo para procesar cascadas de alarmas en cuya salida suele participar, con gestos y voces, todo el cuerpo.

Lo que teorizó Turing, la máquina universal de Turing, tiene por el teorema del mismo autor, la potencialidad de transformarse en cualquier máquina virtual que se nos pudiera ocurrir (o sea procesar funciones computables arbitrarias). Casi igual que el cerebro de un creativo, modelo que en su momento iluminó a Turing.

3.a. ¿Tendrán cableados transitorios las máquinas virtuales y cableados definitivos las máquinas reales? Ver el símil de un teléfono en 7.

3.b. Imaginar y explicar al cerebro primitivo como activador de alarmas elementales. Partir, por ejemplo, de las descargas de adrenalina (por músculos de la médula suprarrenal) que embellecen al recién nacido en el momento del parto vaginal. Esa respuesta facilita la vinculación entre madre e hijo en la primera hora de vida y disminuye la probabilidad de abandono. El mecanismo cerebral y glandular que genera esa situación es temporal y desaparece después del alumbramiento. (Lagercrantz y Slotkin, Las tensiones del nacimiento, Investigación y Ciencia, junio 1986, p.80). Discutir esos datos en conjunto con la pregunta 3.a.

3.c. Explicar la secuencia de gráficos presentados ahasta ahora en el parágrafo 1 y en éste.

4. VIRTUALIDAD Y MIMICA

Marcel Marceau, un mimo francés muy famoso, nos podría servir como ejemplo. Alguien se ha roto un brazo y le han puesto un molde de yeso. Marceau lo estudia y lo imita en sus movimientos. El yeso le frena las posibilidades al brazo y el cuerpo adopta posiciones complementarias al desajuste introducido. Como el mimo es bueno, le vemos el yeso aunque no lo tenga: tiene un molde de yeso virtual que nos parece real. Casi visible.

Un procesador de textos se ha dicho que es una máquina virtual, asi como el juego de video, o la planilla de calculos. Todas son máquinas virtuales alojadas en una máquina real universal única (la computadora), que es mimo de muchísimas cosas. Los diseñadores de esas mímicas se esfuerzan por hacerlas muy distintas unas de otras, por ejemplo, para evitar confusiones. Y así el aspecto en pantalla de un juego no es el aspecto de una planilla de cálculo. Podrían ser iguales mostrando cascadas de cifras 1 y 0.

4.a. Explicar cómo una cascada de cifras puede ser también la salida de una máquina virtual.

4.b. ¿Es útil una salida consistente en cifras? Argumentar que sí, releyendo el parágrafo 1.

4.c. ¿Es igual una máquina virtual a una máquina que hace la mimica de otra máquina?

5. PROCESO REAL DEL CUAL SE QUIERE HACER UNA MIMICA

Esto se debe ver con un detalle mayor. Turing ideó una máquina que era mimo del flujo mental durante la actividad de resolver problemas, o mejor dicho, que buscaba lo esencial en sus formas, que buscaba el componente principal, podando las sutilezas menores.

El proceso real es hiperintelectual e hiperracional. En este texto se afirma que es, evolutivamente, un descendiente de cascadas de alarmas. El proceso mimetizado tiene una cascada de cinco componentes principales:

(1) es un proceso estrictamente secuencial (los eventos ocurren de a uno por vez, como los cuadros de una pelicula cinematográfica), que (2) ocurre en un espacio de tarea muy restringido, donde (3) acceden tanto datos como instrucciones cuya fuente es (4) una memoria inerte muy confiable y que (5) están sujetos a un conjunto finito de operaciones o funciones primitivas.

Allen Newell ha hecho un listado de las funciones primitivas en su Fig 15, en el caso del modelo del cerebro humano. Las operaciones primitivas segun Turing se pasan a considerar a continuación.

En la época en que Turing imaginó su máquina, supuso que en el espacio de tarea (2) había un lector mecanico o escáner, que miraba de a uno por vez un cuadro de una larga serpentina de papel (1) y que reconocía que tenía anotado ya sea un 1 o un 0. Esos, según (3), eran datos o instrucciónes provenientes de una memoria (4), en este caso consistente en toda la serpentina de papel.

Según la instrucción que estaba obedeciendo, el lector ya sea borraba el símbolo superado y ponía el opuesto, ya sea lo dejaba tal como estaba. Estas son operaciones primitivas que pueden ser reinterpretadas como (5). Por supuesto, según (1), esto se repite cuadro a cuadro, siempre gobernado por alguna entre las diversas operaciónes primitivas (5).

A Turing se le ocurrio empobrecer lo más posible esas operaciones primitivas, de tal manera que un excelente ingeniero pudiese volver factible esa máquina. Las operaciones primitivas eran leer, borrar, imprimir, mover un espacio y muy pocas mas.

5.a. Explicar la posición adoptada por Le Penseur - el Pensador - de Rodin (la estatua del pensador ubicada en la plaza del Congreso) como vestigios y trazas de formas primitivas de contribuir al entrenamiento del cerebro.

5.b. Como la memoria humana es frágil, ¿qué artificios usa el hombre para recordar mejor? ¿Es útil tener una memoria de alta calidad?

5.c. ¿Están presentes las operaciones primitivas enumeradas en la computadora moderna?

5.d. Los marcos de posibles cambios contenían solamente un cero o un uno- ¿No es posible, por ejemplo, que el marco contenga una cascada de seis dígitos binarios, que simulen comodamente desde el 0 al 9 y desde la A a la Z?

6. CEREBRO, EXPLICITADOR DE ALARMAS Y COMPUTADORA, TRITURADORA DE CIFRAS

El cerebro humano primitivo fue hecho para el análogo neuronal de reconocer y procesar alarmas de supervivencia. Era un descubridor y explicitador de condiciones de alarma y creador de nuevas formas de exteriorizar alarmas, en el sentido de usar todo el cuerpo, si fuera necesario, para hacer inconfundible la respuesta cerebral a la alarma: explicitar claramente la alarma tenia ventajas comparativas de supervivencia. Queda dicho que en general, las alarmas resultan ser fuertemente pasionales.

    * Segun la escuela psicoanalítica la más característica de las alarmas sería la relacionada con la íntima sexualidad.
    * Segun la tercera escuela psicológica vienesa de Victor Frankl, las paleoemociones más relacionadas con las alarmas serían la esperanza de supervivencia y la pulsión por sobrevivir.
    * Segun nuestro enfoque, las respuestas físico- psicológicas que sentimos frente a las pulsiones alarmantes nos permitirían reconocer y clarificar el misterio de cómo estamos construídos y qué características subconcientes están en la base de nuestras vidas.

Se sobreentiende que entre las alarmas más útiles están las alarmas de no dejar pasar de largo oportunidades favorables.

Esas alarmas fueron procesos neuroquimicos, gestos y gritos y luego palabras combinadas de mil maneras imaginativas, máquinas virtuales como lo son una canción de cuna o un poema épico. Hay que ser muy perspicaz para reconocer dónde quedaron las alarmas y sus pasiones, ocultas en nuestro flujo de pensamientos y sentimientos, mezcla entre racionales e irracionales.

En expresiones metafóricas, las cascadas de alarmas se trituran y mimetizan en otras conductas sobre la base de alarmas elementales. Con ellas resultan cosas en apariencia mágicas.

La función del cerebro superior es alojar múltiples máquinas virtuales basadas en cascadas de alarmas elementales mimetizadas como objetos distintos.

Ahora cambiamos de tema para seguir con lo mismo. En los comienzos de la computación se observaba a la computadora como una digeridora de cifra, de ceros y unos, que acumulaba en la tarea de hacer cálculos complejos. Pero esta trituradora de cifras, a lo que se ve, además de comer cifras y más cifras, está digiriendo como cifras todo tipo de objetos e instrucciones, combinados de mil maneras imaginativas, para crear nuevas máquinas virtuales. Lo son los procesadores de textos y los juegos de video, donde hay que ser muy perspicaz para descubrir qué cifras está siendo manipuladas. Pero es cierto que es asi.

Las computadoras no fueron hechas para otra cosa que para acumular cifras y seguir instrucciones binarias, a veces autogeneradas por sistemas expertos o redes neurales incorporados en las mismas. (Lo demás es una añadidura mimetizada, de apariencia mágica).

La función de la computadora es alojar multiples máquinas virtuales basadas en cascadas de cifras elementales mimetizadas como objetos distintos.

6.a. Hacer un resumen del papel de las cascadas de alarmas elementales del cerebro y de las cascadas de cifras elementales de la computadora de Turing.

6.b. Explicar el por qué de la posición de Le Penseur (ver 5.a) y el por qué del habla, supuesto que haya aparecido ya por evolución. ¿Hay nuevas mimetizaciones virtuales de la actitud de pensar y de hablar en los usos humanos del presente? ¿Cuáles? 7. ESTRUCTURA O ARQUITECTURA CONCRETA

Johann von Neumann tomó las ideas de Turing y creo la arquitectura ahora llamada de von Neumann para la primera máquina factible de ser construída, segun la gráfica siguiente

MEMORIA CPU PERIFERICOS 00 10 ... ACUMULAR TECLADO 01 11 ... INSTRUIR LECTOR (SCANNER) 02 12 RECORDAR POSICión MOUSE 03 13 LLAMAR SENSOR 04 14 ALMACENAR MICROFONO 05 15 APILAR PANTALLA SENSIBLE AL DEDO 06 16 OUTPUT DISQUETERA 07 17 INPUT IMPRESORA 08 18 ... TABLERO CON RELAYS 09 19 MODEM 0A 1A PARLANTE 0B ... ... 0C 0D 0E 0F ...

ARQUITECTURA DE von NEUMANN. CPU significa Central Processing Unit. Nótense los diversos puntos suspensivos.

A la izquierda aparece la Memoria RAM, memoria de acceso aleatorio, o sea muy accesible y de muy buena calidad e inconfundible. RAM significa Random Access Memory. En esa memoria se guardan datos e instrucciónes, como cascadas de digitos binarios (sinónimo, bits), del tipo 00011011 o 10100010. El proceso secuencial de Turing ocurre en el espacio de tarea consistente en dos registros identificados como registro acumulador y registro de instrucciones. En el registro de instrucciones se graba electronicamente una cascada de digitos binarios que ha codificado a las instrucciones, gatillando la obediencia a ellas. Si, por ejemplo, la instrucción en castellano indica borrar el acumulador, la máquina pone un 0 en el acumulador. Si, en cambio, indica sumar los contenidos (cualquier cascada de bits) del registro de memoria 07 en el acumulador, la máquina rescata o llama al contenido de 07, abre un circuíto capaz de sumar y lo usa para acumular la suma sobre el dato acumulativo previo. Y así siguiendo.

¿Cómo es eso de abrir un circuíto capaz de sumar? Digamos que el codigo de suma es 1011 y el de resta es 1101. Imaginemos un telefono que con 1011 abre un circuíto y con 1101 abre otro y opera de alguna de dos maneras. Son el circuíto sumador y el circuíto restador, respectivamente.

7.a. Explicar la ruta de la acumulación y la instrucción en el esquema de arquitectura presentado.

7.b. ¿En la memoria 08 siempre estará alojado 08?

7.c. ¿Se cumple el requisito de empobrecer las tareas a realizar para poder construír realmente una máquina universal de Turing?

7.d. La disquetera para introducir diskettes ¿está fuera o dentro de la arquitectura de von Neumann?

8. CUELLO DE BOTELLA DE VON NEUMANN

Ahora se puede entender el "cuello de botella de von Neumann". Los dos registros con cifras, el registro para Acumular y el registro para Instruir, constituyen la unica región donde se vuelve efectiva toda la capacidad del sistema. Antes del cuello de botella se establece una larga fila india de ceros y unos esperando turno. Los sistemas que ahora se consideran obsoletos los leen de 16 en 16 (antes de 8 en 8).

8.a. Los sistemas Windows95, OS/2 y Power, entre otros, operan con 32 bits en cada marco analizado. Explicar cómo puede ser físicamente y que ventajas resultan para evitar el cuello de botella.

8.b. ¿Qué ventajas derivarían de saltar de 32 a 64 bits? ¿Quedan así obsoletos los programas basados en el análisis de un dígito binario por vez?

9. SOPORTES LOGICO, FISICO Y BIOLOGICO.

En una computadora moderna, millones de estas operaciones ocurren por segundo. La magia de lo que se ve en pantalla, no es magia, es velocidad.

A cualquier arquitectura que soporta a un soporte logico o software se la denomina soporte fisico o hardware. En el ser humano, por analogía, se habla de soporte biológico, o con buen humor, húmedo ("irrigado con sangre") o wetware, que tambien brinda soporte al flujo de ideas. Ha quedado en claro que en casi todos los casos, salvo las computadoras analogicas y las de arquitectura en paralelo, el "soporte fisico" (hardware) de todas las computadoras digitales es descendiente directo de Turing y de von Neumann, que a su vez se han inspirado en los componentes principales del "soporte humedo" (wetware) biologico.

A esta altura del analisis de parecidos entre hardware y wetware surge la poca compatibilidad entre las operaciones primitivas de von Neumann, sesgadas hacia las acumulaciones aritméticas y el flujo normal de nuestras ideas mentales, sesgadas hacia las alarmas que mueven todo el cuerpo. Cuando pensamos en Buenos Aires, en el aroma del azahar, el gusto del ajo o un sitio de vacaciones futuras, estamos lejos de una alarma concreta, o tambien de sumar y de restar. Pero combinemos esto con lo visto sobre un mimo como Marcel Marceau. Lo que les interesaba en sus empobrecidas secuencias de accion, a Turing y a von Neumann, se concentraba en que, "en principio", el flujo de pensamientos - racional e irracional - se podia mimetizar como secuencias de operaciones primitivas, digamos alarmas o cifras elementales. Y esto se logra cuando los anatomistas nos enseñan que la arquitectura del cerebro es vastamente en paralelo (redes neuronales). Esto no niega que por intuición reconozcamos que el flujo consciente de pensamientos opera en serie. ­A tal punto lo es, que ello sirvio de inspiración a las máquinas de von Neumann! Existe un flujo de pensamientos a la manera del hombre. Existe un flujo de digitos a la manera de la computadora digital.

¿Es teoricamente importante esa diferencia? Argumentaremos aqui que nó, por lo menos en el sentido de Turing. La mayor contribución entre todas las aportadas por Turing, fue la de probar que una máquina universal de Turing puede volver a computar cualquier funcion, que haya ya computado cualquier computadora con cualquier arquitectura arbitraria. La máquina de Turing es el perfecto camaleon matematico, que tritura cifras y cifras. La máquina universal de mímica (digamos con buen humor, la máquina Marcel Marceau) es el perfecto camaleón de actitudes humanas, que trituran alarmas y alarmas.

    9.a. Imaginar cómo es una arquitectura vastamente en paralelo (ver 2.a).

    9.b. Completar el razonamiento sobre el parecido de un flujo de pensamientos con un flujo de dígitos de 16 en 16 o de 32 en 32, etc.

10. MIMOS DE MIMOS

Marceau se propone imitar perfectamente cualquier descripción de otro ser humano. La máquina de Turing se propone imitar perfectamente cualquier descripción de lo que hace otra máquina. Marceau es virtualmente el ser humano imitado. Nuestra nomenclatura será que el ser imitado es el real y la mímica de Marceau es el ser virtual. De igual manera, la máquina de Turing es virtualmente la máquina imitada.

Un programa de procesamiento de texto, o de juego de video, o de planilla de cálculos, o de cualquier otra función o atributo, es una lista de instrucciones primitivas. Es también la descripción de una máquina imitada. Al disponer de una computadora de von Neumann, se pueden anidar en ella otras máquinas. Cada máquina anidada, puede anidar por lo menos otra más. Y asi, como las cajas chinas que encajan justo una dentro de la otra, el resultado puede ser, más o menos, el de usted imitando a un borracho que imita a Marceau imitando a una persona con el brazo enyesado. Usted puede encender su computadora Macintosh que imita a una PC con Windows95 que imita el DOS, que anida un directorio Juegos donde hay incorporado un archivo que imita la ejecución manual del juego ruso Tetris. Cada máquina virtual se le va presentando con su propia 'interface con el usuario', de manera que, si eso le interesa, usted está enterado de cuál nivel de mímica es el que ha logrado establecer. Usted, tambien, se podria hacer construir una máquina que fuese un descendiente de esa máquina virtual del juego ruso y que solamente sirviera para eso. En ese sentido, es claro que importa poco que el flujo de pensamientos humano sea a simple vista muy distinto de un flujo de operaciones primitivas. En general, importa poco cuantas capas nos conectan entre dos regularidades distintas.

10.a. Explicar como una computadora puede imitar una calculadora de bolsillo con nomenclatura polaca inversa, tipo Hewlett Packard.

10.b. Explicar como se podria imitar el flujo de pensamientos derivados de alarmas mediante una máquina de Turing donde fluyen cascadas de digitos binarios.

11. LISTA DE VIRTUALIDADES

Queda claro que una máquina virtual de computación es una caja o soporte físico transformador de entradas en salidas que internamente posee un conjunto temporario de regularidades muy fuertemente estructuradas con la ayuda de un programa. El programa (o software o soporte logico), a su vez, es una receta estructurada consistente en centenares y miles de instrucciones que fuerzan al hardware a reacciónar bajo el formato de un gigantesco conjunto interrelaciónado de habitos que son respuestas a diversos estímulos. Como el telefono de un ejemplo previo, se abren y cierran circuitos a toda velocidad y se abre la ruta para una operación primitiva. Si usted se asoma a curiosear los microdetalles de esas instrucciones fluyendo por el registro para instruir, el bosque no le permitira ver al arbol. Si usted las mira de lejos, emerge una estructura funciónal a partir de las microtareas que antes lo confundian.

Son bloques de texto, cursores, borradores, pinceladas desparramadoras de pintura, archivos, todos ellos objetos virtuales.

Son también directorios, menues, pantallas, shells (envolventes), todos ellos sitios virtuales.

Están conectados entre si por habilidades tales como "ESCapar a DOS" o "entrar al menu IMPRIMIR a partir del menu PRINCIPAL", todas ellas rutas virtuales (virtual paths).

Permiten lograr que se encuentre una dada palabra en un archivo, o que se agrande un rectangulo de la pantalla, todos ejemplos de operaciónes virtuales de importancia.

11.a Discutir que quiere decir (a) la computadora es una máquina real de computación con una ancha f" (b) es la concreción de la máquina universal de Turing; (c) es una máquina que se puede mimetizar en muchas máquinas virtuales distintas; (d) con el soporte logico adecuado, pasa a ser una o varias máquinas virtuales.

11.b Discutir si una ruta virtual no es otra cosa que un cableado transitorio reemplazable, en otro momento, por un cableado diferente.

11.c Discutir por que no se afirma que un directorio conteniendo archivos es un sitio real, afirmandose, en cambio, que es un sitio virtual.

12. COMO EL CEREBRO HA INSPIRADO LA IDEA DE UNA MAQUINA SECUENCIAL UNIVERSAL.

El cerebro parece secuencial y es en realidad una arquitectura fuertemente en paralelo. Empecemos al revés.

¿Cómo se logra que una máquina de a una sola cosa por vez simule ser una máquina de muchas cosas todas al mismo tiempo? La respuesta propone un proceso como el del tejido, con el cual una hebra de lana basicamente monodimensiónal pasa a ser una trama o tejido bidimensiónal, que va avanzando, mientras se lo teje, de hilera en hilera por las dos agujas de tejer. De esa manera una máquina de von Neumann realiza tareas similares a las de la máquina cerebral, con una red neuronal enormemente interconectada, esto es, en paralelo. El teorema de Turing prueba que con una máquina universal de Turing, cualquier imitación computable es factible de ser encarada, pero no se propone decir en cuanto tiempo se la logra hacer términar. En este caso sigue siendo cierto que cualquier máquina de proceso en paralelo, puede ser imitada con una "máquina" capaz de tejer secuencialmente una tela, por ejemplo con agujas de tejer. Pero la tarea de tejer dura así mucho tiempo y es ineficiente.

En principio, una máquina universal en serie puede imitar perfectamente a una en paralelo. Pero debido al tiempo que tarda, resulta muy ineficiente.

Ahora se puede dar vuelta la idea como si fuera una media. Si la máquina secuencial de Turing imita a un cerebro en paralelo, también es cierto que la máquina cerebral o wetware que la evolución genero para nosotros, aunque paralela, es una máquina virtual que más o menos eficientemente nos permite un procesamiento en serie, procesamiento que nos lleva a la noción de un flujo de pensamientos tipo von Neumann.

Ida: El cerebro ha servido de inspiración a la computadora en serie de von Neumann.

Vuelta: La computadora de von Neumann, como máquina universal, permite conocer algo de como es el cerebro.

12.a. Explicar con argumentos de este parágrafo, el impacto provocado por la aparición de la computadora.

12.b. Resumir una contestación a la pregunta del titulo de este parágrafo.

13. LOS CEREBROS ELECTRONICOS Y BIOLOGICOS, ¿SON MAQUINAS IDEALES DE TURING?

ARQUITECTURA DEL CEREBRO FACTIBLE DE SER INTRODUCIDA EN UNA MAQUINA UNIVERSAL DE TURING. ESTE ESQUEMA ES EL DEL PROYECTO SOAR DE A. NEWELL.

Desde su origen, la computadora fue la concreción ingenieril de la máquina universal de Turing, reinterpretada segun la arquitectura de von Neumann. Asi que es sinonimo de la máquina universal de Turing, mimo universal para cualquier tarea lograda por cualquier otra máquina no biologica arbitraria. Turing no exigia tiempo alguno para lograr la computabilidad de cualquier función computable. Pero al ingeniero le urge de por si la eficiencia en la tarea. Con lo cual la idea ingenieril sigue siendo un ideal al cual los diseñadores de computadoras, en unión con los diseñadores de programas, pretenden que ellas se aproximen. Para lograrlo, el aparato se vuelve un mecanismo extraordinariamente complejo que aun, en estas décadas, se sigue "colgando", p. ej., cuando las tareas que se le encomiendan llegan a un límite (ver parágrafo 14). En cuanto a la lista de las innumerables funciones computables factibles de ser traducidas en programas, esta de suyo incompleta. Aun se esta lejos, por ejemplo, de conseguir que algunas funciones de la inteligencia natural pasen a ser funciones computables (caso de imitación del sentido comun, imitación del reconocimiento instantaneo de imagenes, imitación de la decisión acerca de la aceptación o no de un dado invento culinario, o el test de Turing consistente en el reconocimiento a la distancia de si un ser humano dado es varon o mujer, partiendo de la hipotesis de que pudieran aparecer contestaciones a preguntas de la computadora, que lleven al engaño). Tambien es válido preguntarse si el cerebro natural se acerca o no al ideal ingenieril asociado con una máquina universal de Turing. Por lo pronto, si queremos tener una noción de como podria ser la arquitectura de nuestro cerebro, podríamos modificar el esquema que relacione E' con S', definidos en el parágrafo 1, por este otro, con varias novedades:

E'(señales ambientales percibidas S'(señales fisicobiológicas de los por los sentidos fisiológicos)  los sistemas motores que cambian       al ambiente) | | E (señales Caja A = memoria de tarea S (señales subsimbólicas) operando secuencialmente subsimbólicas) | ^ Codificación Descodificación | P (producciones ===a Cognición central, ===a P' (producciones codificadas) (producciones cognitivas)       descodificadas) señales simbolicas señales simbólicas señales simbólicas operando en paralelo

ESQUEMA DEL PROYECTO SOAR DE A. NEWELL. Se puede introducir en una máquina universal de Turing. Se entiende que desde el renglón inferior suben "especificaciones" hacia la "Caja A". Las novedades son las de la Ley de Representación o Gran Salto de Newell.
La principal diferencia con los esquemas previos reside en que la actividad intelectual humana es un sistema simbólico operando en paralelo y en serie-paralelo (renglón final del esquema). Esta operación se debe imaginar más bien como un sistema híbrido donde participan componentes lógico - simbólicos, sumados a la inserción de redes neurales específicas del tipo del modelo de los homunculi tontos (lo cual no es la idea original de Newell). Con esas manipulaciones y símbolos, los cerebros humanos son capaces de emular a una máquina universal de Turing. Los ceros y unos digitales humanos son neuronas apagadas y encendidas y ciclos resonantes capaces de ser reconocidos. Ya se han experimentado secuencias subsimbólicas que pueden ser reconocidas por seres humanos ciegos como letras y figuras (Dobelle). Las "máquinas de Turing" humans suelen operar lentamente, en apariencia por defectos de memoria, dado que se deben memorizar los estados intermedios. Si esperamos lo suficiente, pueden llegar a realizar las operaciones de una máquina universal. Ademas de la frágil memoria, están limitados por la corta duración de sus vidas o sea por el numero de operaciones que son capaces de hacer para probar que pueden emular el funcionamiento de cualquier máquina. Gracias al empleo del nivel simbólico, el ser humano se hace notar por su adaptación, síntoma supremo de inteligencia. Inventa deportes y juegos a carradas, inventa nuevos trabajos, inventa programas computacionales que los codifican y si es un hacker, inventa virus para destruir esos mismos programas. Todos involucran nuevas funciones de respuesta, tipicamente como lo hace con los nuevos juegos de naipes que promueve. Los seres humanos no solo comen, tambien preparan comida, inventan recetas, miles de ellas, cada una siendo una nueva función de respuesta. No solo bailan, tambien inventan nuevos pasos cada baile e inventan nuevos bailes cada generacion. No solo hablan, tambien inventan palabras, conversaciones, dialectos, nuevos significados a viejas expresiones. Tienen funciones intelectuales superiores. Cada una de las cuales es una nueva función de respuesta. Es entonces casi una máquina universal de Turing en accion, es casi una máquina que todo lo imita. Es imposible enumerar todas las adaptaciones etologicas del ser humano a su ambiente, porque empezando la lista, ella bifurca explosivamente: cada ser humano es irrepetible. Estas maravillas no se pueden dar a un nivel subsimbolico: el ser humano tiene una mente no solo subsimbolica, sino ademas netamente simbolica, quizas incluso suprasimbolica. Esta nomenclatura, debida a Piaget, intenta visualizar cómo es el lenguaje de los disparos electricos encontrados en los electroencefalogramas cerebrales, disparos que conducen información para procesar significados (sememas), palabras (fonemas), imagenes (grafemas), alarmas, etc. Tambien aqui la biologia presenta falencias, que son mas evidentes si se traen a colación datos practicos de logros de la informatica electronica. Tal es el caso de falencias de memoria. Con una computadora se pueden cargar en un tiempo muy corto las instrucciones de un programa, ya existentes en un diskette, con lo cual, activado, genera nuevas "costumbres" o habilidades con respecto a las que tenia al ser encendida. En cambio, en el ser humano el programa para nuevas costumbres, no exhibidas al nacer, es un programa educativo que no se carga enseguida y que requiere entrenamiento; el motivo del retardo en la tarea mental de aprender cosas nuevas es que en general la memoria humana es mala y fragil, por lo cual solamente con trucos tales como repetir y repetir, usar reglas mnemotecnicas, etc., se disimulan las fallas de soporte humedo. Como conclusion, el cerebro humano casi se aproxima al ideal ingenieril de una máquina universal de Turing. Le falta rapidez y buena calidad. Si la computadora con sus programas tambien compite por serlo, es sin duda porque los programas hasta ahora han sido programados por seres humanos. A este respecto, cabe afirmar que se esta logrando terminar los proyectos de un programa por el cual la computadora pueda generar su propio programa a partir de datos reales de entrada y salida de otras máquinas, ya sean reales o virtuales. Pero esa autonomia es restringida dado que el originador de dicho programa, como asi tambien de casi todas las máquinas reales y virtuales conocidas, es el cerebro humano.

13.a. Detallar las diferencias y la secuencia de mayores complejidades entre los esquemas del paragrafo 1 y los del presente paragrafo.

13.b. Resumir la idea de máquina universal de Turing en sus propios terminos y agregarle luego busquedas de eficiencia.

13.c. Discutir la autonomia de un cerebro natural y de uno electronico.

13.d. "Reconocer las relaciones entrada/salida" es la definición de "identificar". ¿Cómo un programa arbitrario podria identificar al modelo matematico de cualquier máquina? 13.a. Detallar las diferencias entre los esquemas del parágrafo 1 y los del presente parágrafo. 13.b. Resumir la idea de máquina universal de Turing en sus propios términos y agregarle luego busquedas de eficiencia. 13.c. Discutir la autonomia de un cerebro natural y de uno electronico. 13.d. "Reconocer las relaciones entrada/salida" es la definición de "identificar". ¿Como un programa arbitrario podria identificar al modelo matematico de cualquier máquina? 14. COMPLEJIDAD MANIFIESTA El análisis de las tareas que debe realizar en forma confiable una computadora esconde un sinnumero de complejidades. Por ejemplo, la región asociada con el cuello de botella. No debe descomponerse por nada, debe ser de gran calidad y debe tener alarmas que cuelguen al sistema antes de que la fila india esperando turno llegue a hacer mal la tarea (por ejemplo, mediante control de paridad; o alarma por mal funciónamiento del ventilador). Otro ejemplo: el disco rigido, que gira a digamos 3000 rpm, en el cual las fallas logicas (lectura erronea al pasar a dicha fila india, archivos corrompidos, direcciones que indican la ubicación donde se hallan componentes logicos indispensables para seguir-FATs alteradas) compiten con las fallas mecánicas (rotura, desgaste). Esa complejidad que muestra nuestro emulo mecanico de la máquina universal de Turing, requiere, por parte del usuario, la disciplina mas alta de realizar todas las tareas de manutención clasicas (existencia y uso de diskettes de booteo, uso periodico de Scandisk, Defrag, etc., limpieza de cabezales de disketteras) como asi también las asociadas con los inventos de los hackers denominados virus, que plagan de a miles los sistemas informaticos. 14.a. Preparar un listado de las tareas de manutención de una computadora. 14.b. ¿Cuales partes moviles tiene una computadora?

actualizado 6.dic.2000