viernes, 2 de diciembre de 2011

Diversión, ciencia y patrones

Por lo visto, lo que hace al cerebro del ser humano tan especial es que es una máquina espectacular en el reconocimiento de patrones. Hoy hablaré sobre nuestra capacidad de reconocimiento de patrones, y su relación con el mundo, la ciencia, y los juegos. 

Patrones visuales
El ejemplo más típico es el de los patrones visuales: Todos somos capaces de reconocer la misma letra en todas estas formas:
De un rápido vistazo sabemos qué es lo que sobra en la secuencia
En esa serie de letras enseguida nos damos cuenta de que hay una diferente, aunque analizándolas individualmente, son todas diferentes. Esto es debido a que nuestro cerebro está entrenado para reconocer el patrón "A", al igual que está entrenado para el reconocimiento de caras, y podemos ver una cara en multitud de imágenes que poco tienen que ver con una cara, como este smiley :-)

No sólo reconocemos caras en sitios donde no las
hay, sino que incluso percibimos emociones en ellas.
Muchas ilusiones ópticas nos muestran cómo el cerebro humano percibe los patrones visuales, y puede ser confundido a menudo por ello.

No es de extrañar, dada esta capacidad para el reconocimiento de patrones, que se encuentren muchos libros sobre ello en la actualidad: Tenemos libros sobre patrones visuales, patrones de diseño, patrones de software, patrones de arquitectura... El mundo académico es un experto en clasificar patrones para expresarlos y describirlos formalmente.

SanIsidroMadrid1.JPG
El cerebro humano encuentra patrones
por  todas partes, como San Isidro,
patrón de Madrid. Todos los barcos
tienen también un patrón que los
dirige.
Plasticidad cerebral
Cuesta diferenciar un lemur de otro,
¿verdad? Pues parece ser que a los
niños pequeños no les cuesta nada.
Pero lo más interesante del cerebro es su capacidad de aprendizaje. A medida que vamos creciendo y nuestro cerebro se desarrolla, va adaptándose para reconocer unos patrones u otros. Se han realizado estudios con bebés, y estos son capaces de diferenciar las caras de animales muy parecidos, cosa que muchos adultos no pueden hacer. Esto se debe a que a lo largo de nuestra vida, vamos entrenando al cerebro para reconocer caras humanas (sobretodo las de nuestra raza, ya que son las que vemos más a menudo, por eso oímos frases como "Los chinos son todos iguales"), sin embargo, nuestra capacidad para diferenciar caras de animales va siendo desechada con el tiempo, ya que no se usa.

Al igual que entrenamos nuestro cerebro para diferenciar una serie de patrones visuales, pasa lo mismo con casi cualquier cosa que percibimos, por ejemplo la música o sonidos, comportamientos, movimientos, etc.  

El que un tipo de música o una canción en concreto nos encante o nos rechine, sólo depende de que nuestro cerebro reconozca o no el patrón que subyace en ella. Y al igual que con todo lo demás, el cerebro se entrena para ello. Esta es la razón por la que un tipo de música que no nos había gustado nada en un principio, acabe gustándonos tras escucharlo varias veces.

Un ejemplo de esta capacidad de adaptación es un "experimento" que realizamos mi hermano y yo con mi madre años atrás: Mi madre usa mucho el ordenador, y tenía en su PC una lista de canciones para WinAmp, llena de zarzuelas, coplas y música folclórica varia (inaguantable, mi cerebro no está adaptado nada a esta música). Un día decidimos introducir en su lista, sin que se diera cuenta, la canción "Cuando nada vale nada" de Soziedaz Alkholika, que es un estilo un poco distinto como podréis observar. Obviamente, cuando le llegó el turno a la canción intrusa por primera vez, se oyeron los quejidos en toda la casa, sin embargo, ya sea por pereza o porque no sabía, no quitó la canción de la lista. Meses después, para mi sorpresa, encontré a mi madre tarareando alegremente "Cuando nada vale nada" como si fuera su canción favorita, y cuando ella misma se dio cuenta de la situación, tan sorprendida como yo, se dirigió a mi indignada: ¡Idiota! ¡Mira lo que me has hecho! En realidad no había sido yo, sino su cerebro el que por fin había encontrado el patrón subyacente de la canción y ya podía catalogarla como música y no ruido de igual manera que lo hacía con las zarzuelas.

Este fenómeno de adaptación de nuestro cerebro a nuevos patrones se denomina plasticidad neuronal, y se debe a que las neuronas que componen el cerebro tienen la capacidad de realizar conexiones nuevas entre ellas y descartar las antiguas que ya no son necesarias. Una vez formadas las conexiones necesarias para tratar un nuevo patrón, no nos cuesta ningún esfuerzo utilizarlo, y eso es lo que hace que con un poco de práctica podamos montar en bicicleta, nadar, leer, escribir, escuchar reggaeton, comer espinacas, o jugar al Super Mario Bros. A veces, incluso registramos en nuestro cerebro patrones inexistentes, como que al darle un golpe a un aparato lo arreglaremos, o que apretando más fuerte el botón del mando a distancia de la tele podemos cambiar de canal aunque no tenga pilas.

Redes neuronales artificiales
Las redes neuronales artificiales, modelan en una máquina ésta capacidad del cerebro para el aprendizaje y el reconocimiento de patrones (o lo intentan). Aunque suena muy a ciencia ficción para los que no están familiarizados, su uso es muy corriente hoy en día. No entraré mucho al detalle del funcionamiento, porque hay mucha literatura sobre el tema (que no me he leído), pero básicamente, se trata de un "sistema" con entradas y salidas que se puede entrenar para dar una salida determinada a una entrada concreta, simulando la conexión entre neuronas.

Una aplicación frecuente de las redes neuronales es el reconocimiento de caracteres. Por ejemplo podemos utilizar como entrada fotografías o imágenes de números distintos, y especificando el resultado que debería dar cada una de ellas, entrenar la red neuronal. Esta irá "aprendiendo" y configurándose adecuadamente minimizando el error en la salida, y, una vez está lista, podrá decirnos con más que aceptable criterio el número que aparece en cualquier imagen que le pasemos. Si alguna vez os preguntáis por qué en el ticket del parking viene impreso el número de vuestra matrícula, resulta que antes de imprimirlo se realiza una foto al coche, que es procesada por una red neuronal que obtiene las cifras. A la salida se hace lo mismo para comprobar que el ticket introducido corresponde con el coche que quiere salir.

Diversión, ciencia y patrones
Según explica Raph Koster en su libro (A theory of Fun), nuestro cerebro disfruta enormemente cuando encuentra un patrón que resuelve un problema o situación. Y esa es la principal razón de que los juegos sean divertidos: Alimentan a nuestro cerebro con una situación nueva que analizar y descomponer para encontrar un patrón en ella. Una vez encontrado ese patrón, si no nos ofrece nada nuevo, nos cansaremos del juego, mientras que si nos ofrece demasiadas cosas nuevas acabaremos por no poder seguir el ritmo de aprendizaje y nos frustraremos. El equilibrio es la clave para que el juego nos enganche.

Este hecho de que obtengamos placer al descubrir patrones nuevos es también la clave de nuestro aprendizaje constante a lo largo de nuestra vida. El ser humano siempre está hambriento de aprendizaje.

Como muchos sabréis, el método científico se basa en obtener predicciones sobre el universo en general (y sobre muchas otras cosas en particular) basándose en experiencias y razonamientos. La ciencia se apoya en las matemáticas, que básicamente son otra forma de expresión formal de patrones. En definitiva, el método científico no es más que una búsqueda de patrones en el funcionamiento del universo, lo que es bastante lógico dado como trabaja nuestro cerebro. De esta forma se forma  un curioso círculo vicioso: Como nuestro cerebro funciona buscando patrones hemos encontrado el patrón de que nuestro cerebro funciona buscando patrones. Y eso es otro patrón más dentro de este mundo.

Sacad vuestras propias conclusiones (patrones), pero parece ser que toda nuestra historia está y estará dirigida por este placentero fenómeno de encontrar patrones.


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