Neurociencia e inteligencia artificial, un proyecto interdisciplinar

Miguel Aguilera ha obtenido una de las cuarenta competitivas becas La Caixa Postdoctoral Junior Leader – Incoming Fellow 2023

El investigador Miguel Aguilera ha sido seleccionado como beneficiario de la prestigiosa beca La Caixa Postdoctoral Junior Leader Fellowship - Incoming 2023. Veinticinco nuevos becarios Incoming de la Fundación La Caixa han sido seleccionados entre todas las solicitudes. Esta beca ofrece a cuarenta investigadores e investigadoras, 25 becas Incoming y 15 Retaining, la oportunidad de seguir desarrollando sus carreras científicas y crear ciencia innovadora y pionera en España y Portugal.

Tras varios años de becas postdoctorales, Miguel Aguilera se unió al Basque Center for Applied Mathematics – BCAM en 2022 como Ikerbasque Research Fellow en la línea de investigación Mathematical, Computational and Experimental Neuroscience (MCEN). En palabras de Aguilera “por primera vez, tengo la posibilidad de construir un plan de investigación con objetivos a más largo plazo, y las Junior Leader Fellowships son una gran oportunidad para que las y los jóvenes investigadores avancen en esa dirección”.

El proyecto de Miguel Aguilera pretende explorar la conexión entre los modelos transformadores - la tecnología que está detrás de los recientes avances revolucionarios en grandes modelos lingüísticos como el chat GPT- y la neurociencia - en particular, la cuestión de cómo los circuitos del hipocampo codifican la información espacial dependiente de la experiencia-. “En ambos casos, es muy difícil estudiar cómo se comportan las redes neuronales (artificiales o biológicas) en interacción con cambios dinámicos en los flujos sensoriales y los estados internos”, destaca Aguilera. Mediante la utilización de métodos de la física estadística de no equilibrio, desarrollará descripciones matemáticas simplificadas de la interacción continua de las redes neuronales y sus entornos en continuo cambio.

Esta investigación ayudará a una mejor comprensión de los modelos de la inteligencia artificial (IA) como de los circuitos neuronales biológicos. Los métodos que utilizará Aguilera pueden ayudar a proporcionar una comprensión más profunda de las observaciones experimentales grabadas en el laboratorio a través de tecnologías de adquisición de datos de gran capacidad que capturan la activación de miles de neuronas en animales en movimiento. “En cuanto a la IA, a largo plazo, encontrar aproximaciones matemáticas al comportamiento de grandes redes neuronales podría ayudar a reducir el enorme consumo de energía y la huella de carbono que supone entrenar y ejecutar modelos con miles de millones de parámetros” explica el investigador Miguel Aguilera. Por último, hallar conexiones entre el modo en que las redes artificiales y biológicas procesan la información de forma adaptativa puede aportar nuevos conocimientos sobre el funcionamiento del cerebro y la mente humana.

 Fig.1 Comparison between symmetric (left) and asymmetric (right) Hopfield networks and transformer models.

La beca de La Caixa ofrece un entorno de investigación estimulante y de vanguardia para los investigadores, así como la oportunidad de trabajar en estrecha colaboración con algunos de los principales expertos en su campo. Miguel Aguilera colaborará estrechamente con las y los investigadores del grupo de investigación MCEN que cuenta con personal experto en topología algebraica, “espero que al analizar los datos de los circuitos del hipocampo podamos utilizar estos conocimientos para establecer conexiones entre las propiedades topológicas de los modelos de redes neuronales y las propiedades del espacio por el que navega el animal”, comenta el investigador de BCAM.

“Comparto intereses comunes con investigadores e investigadoras de BCAM en temas que van desde la física estadística sin equilibrio hasta los métodos de inferencia en redes neuronales en aprendizaje automático que están directamente relacionados con este proyecto y que podrían dar lugar a colaboraciones apasionantes. Además, espero colaborar con investigadores e investigadoras de otros centros vascos como Biofisika o Biocruces”, añade Aguilera. Los y las beneficiarias de la beca tienen acceso a la red de centros de investigación más destacados de España, y trabajan en proyectos que abarcan una amplia variedad de disciplinas, desde la biotecnología hasta la física.

La Caixa Postdoctoal Fellow Junior Leader es una de las prestigiosas becas que ofrece la Fundación La Caixa y está diseñada para atraer a investigadores e investigadoras más talentosas y prometedoras de todo el mundo para trabajar en España. Miguel Aguilera presentó su candidatura con un proyecto interdisciplinar “cuando me presenté, me preocupaba que quizás el proyecto fuera demasiado interdisciplinar para recibir una buena evaluación”, comenta. Tras la evaluación, el tribunal elogió de manera positiva este aspecto del proyecto, “no siempre es así, pero dada la respuesta positiva, yo aconsejaría a los candidatos que no tuvieran miedo de explorar ideas audaces y creativas en sus propuestas. Por supuesto, hay cierto riesgo en hacerlo, pero creo que cada vez más paneles de evaluación entienden el valor de proyectos científicos transdisciplinares. Como candidatos, creo que también tenemos el poder de cambiar poco a poco el sistema y contribuir a que la ciencia sea apasionante y esté impulsada por la curiosidad”, concluye Aguilera.