Las neuronas y el mundo cuántico
¿Qué es la conciencia? La pregunta por fin tiene respuesta
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Viernes, 17 de Enero 2025
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La conciencia humana es uno de los grandes misterios de la ciencia. No es solo que no sepamos cómo surge, es que ni siquiera nos ponemos de acuerdo en cómo definirla. ¿Es esa vocecita en tu cabeza que no para de hablar? ¿La sensación de que existes, de ser ‘tú’? ¿O la capacidad de disfrutar con el rojo del atardecer o el sabor del café?
En el último año hay hallazgos que apuntan a que la conciencia sería un fenómeno cuántico. Google prepara el experimento definitivo que lo demostraría
Y es que el enigma de la conciencia obsesiona desde hace siglos a filósofos, neurocientíficos, psicólogos, físicos… Pues bien, ahora estamos más cerca que nunca de resolverlo. Al menos, eso es lo que opinan (y desean) los que investigan el asunto.
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¿Máquinas ‘conscientes’? El laboratorio cuántico de Google, en California, ya trabaja con la posibilidad de que la inteligencia artificial desarrolle concienca.
La conciencia es la expresión que usan los expertos para referirse a cómo la experiencia subjetiva emerge de la actividad coordinada de los 86.000 millones de neuronas que chisporrotean en tu cerebro. En el último año se han publicado varios hallazgos que apuntan a una explicación sorprendente: la conciencia sería un fenómeno cuántico. (Ten paciencia, te lo explicaremos enseguida, ¡y lo vas a entender!). Y Google acaba de anunciar que prepara el experimento definitivo que demostraría esta teoría. Pero no solo estamos ante una búsqueda académica que ocupa a universidades y laboratorios de todo el mundo… Hay compañías tecnológicas, entre ellas Intel (el mayor fabricante de chips), que apuestan a que las aplicaciones de la conciencia cuántica pueden convertirse en el próximo gran negocio y están invirtiendo millones en desarrollarlas.
¿Y si las máquinas estuvieran desarrollando su propia conciencia?
Porque, además, hay prisa. Mucha prisa. Y por una buena razón: los modelos de lenguaje, como ChatGPT, ya son capaces de pasar el famoso test de Turing, una prueba que propuso el matemático británico Alan Turing para determinar si una máquina podía fingir que es humana en una conversación. Y cuando un chatbot puede conversar como si fuera tu amigo, bromear… la frontera entre inteligencia artifi cial y humana se vuelve cada vez más difusa. ¿Y si las máquinas estuvieran empezando a desarrollar, sin que lo sepamos, algún tipo de conciencia rudimentaria cuando nosotros ni siquiera entendemos aún cómo funciona la nuestra?
Parece una pregunta de ciencia ficción. Pero un grupo de científicos y filósofos acaba de publicar en Nature un llamamiento urgente para que tomemos medidas ante la posibilidad de que los sistemas de IA desarrollen conciencia. ¿Su preocupación? Si estas entidades llegan a ser conscientes y, por tanto, capaces de experimentar sufrimiento, necesitaremos protocolos éticos para su cuidado. ¿Te parece una locura? Pues ya hay tecnológicas considerando incorporar a ‘psicólogos de robots’ en sus plantillas. De hecho, una de ellas, Anthropic, ya contrató en octubre a Kyle Fish, el primer especialista en ‘bienestar de la IA’ de la historia. Su misión: detectar si Claude, su chatbot, se vuelve consciente. Y, si esto sucede, defender sus derechos, protegerlo de posibles abusos y establecer un canal de negociación (pacífica) entre humanos y máquinas.
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Un visionario cuántico. Hartmut Neven, el físico alemán que fundó el observatorio cuántico de Google.
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En el fragor de esta carrera contrarreloj ya ha irrumpido el Google Quantum AI Lab, el mismo equipo que en 2019 demostró que su computadora cuántica Sycamore podía resolver en doscientos segundos un problema matemático que un supercomputador clásico tardaría diez mil años en resolver. Google acaba de presentar Willow, su último chip cuántico, que resuelve en cinco minutos una tarea que un superordenador tardaría cuatrillones de años, o sea, muchas, muchísimas veces la edad del universo. Y detrás de estos hitos está el alemán Hartmut Neven, el visionario que fundó el laboratorio cuántico de Google. «Si queremos entender la conciencia –declaró Neven a New Scientist en diciembre–, necesitamos herramientas que operen bajo las mismas reglas que el cerebro. Y cada vez hay más evidencia de que esas reglas son cuánticas».
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¿Su plan? Conectar un organoide cerebral (un ‘minicerebro’ biológico del tamaño de una lenteja) cultivado en laboratorio con su procesador cuántico. «Si la consciencia emerge de procesos cuánticos en el cerebro –explica Neven–, deberíamos poder detectar esos procesos si entrelazamos las neuronas con nuestros cúbits (bits cuánticos)». Entiéndase entrelazamiento cuando dos partículas quedan tan íntimamente conectadas que el estado de una influye instantáneamente en la otra, sin importar la distancia que las separe. Este fenómeno, que Einstein llamaba ‘acción fantasmal a distancia’, es uno de los aspectos más extraños de la mecánica cuántica.
El cerebro es más complejo que cualquier tecnología… excepto una: la cuántica
Vale. Hagamos un alto para coger aire… A lo largo de la historia, los científicos han intentado comprender el funcionamiento del cerebro mediante analogías con las tecnologías más avanzadas de cada época. En la antigua Grecia, lo comparaban con un sistema hidráulico: nuestros pensamientos discurrían por tuberías y canales. Durante la Revolución Industrial, la máquina de vapor, que transforma el calor en movimiento, era el modelo para explicar el sistema nervioso: sus válvulas y pistones convierten los estímulos en respuestas… Desde mediados del siglo XX, el cerebro se ha comparado con un ordenador clásico: los procesos mentales serían operaciones computacionales.
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Un genio en busca de la conciencia. El físico y matemático Roger Penrose, promotor de la ‘teoría de la coherencia cuántica orquestada’.
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Hoy en día, sin embargo, se considera que el cerebro es mucho más complejo que cualquier tecnología que hayamos creado, excepto una… la computación cuántica, que se rige por las leyes físicas que dominan lo infinitamente pequeño. Al fin y al cabo, nuestras células, incluidas las neuronas, están formadas a su vez por billones de partículas elementales. De ahí que se esté imponiendo un nuevo paradigma. El cerebro ya no se considera un superordenador biológico que procesa información en bits, es decir, en unos y ceros. Sería un ordenador cuántico y, por lo tanto, capaz de procesar los famosos cúbits. Estos bits cuánticos pueden estar en varios estados a la vez gracias a otra rareza llamada ‘superposición’. Es como cuando le preguntas a tu pareja dónde quiere ir a cenar y te responde «donde tú quieras»: el plan de cena existe en una superposición de todos los restaurantes posibles hasta que alguien toma una decisión. Y tantas posibilidades hacen que la capacidad de computación se eleve exponencialmente.
El sabio que lo predijo antes que nadie: Roger Penrose
La idea de que el cerebro podría ser un computador cuántico no es nueva. Se le ocurrió al matemático y físico Roger Penrose en los años noventa. Penrose estaba obsesionado con Kurt Gödel, un genio que revolucionó la lógica cuando demostró que incluso las matemáticas tienen límites, y que hay verdades (bastante obvias y de sentido común, muchas de ellas) que no se pueden demostrar. Y no solo axiomas matemáticos… Imagina un comentario como «qué gran idea» dicho con un tono despectivo. Un ordenador lo interpretaría como un cumplido, mientras que un humano capta el sarcasmo. «Si los humanos podemos entender estas cosas antes que un ordenador, entonces nuestra mente debe operar con algo más que simple computación clásica», reflexiona Penrose. Y ese ‘algo más’, propuso, tenía que ser la mecánica cuántica.
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Gödel, dicho sea de paso, desarrolló una paranoia que lo llevó a su trágico fin: murió de inanición en 1978, pesando apenas 29 kilos, pues dejó de comer convencido de que lo querían envenenar. Sin llegar a tales extremos, la comunidad científica siempre consideró a Penrose otro sabio excéntrico (el Premio Nobel le llegó mucho después, en 2020, por sus investigaciones sobre agujeros negros) y reaccionó con escepticismo ante su propuesta. Y no sin buenos motivos: los efectos cuánticos son muy frágiles, necesitan condiciones ultraprecisas y temperaturas cercanas al cero absoluto; la más mínima vibración los desbarata. Y el cerebro es un órgano «caliente, húmedo y ruidoso». Además, si ya cuesta ‘sintonizar’ a unos pocos átomos, ¿cómo poner de acuerdo a millones de células para que generen esa experiencia subjetiva, por ejemplo, de nuestra propia existencia?
Una de las claves podría estar en unas estructuras dentro de las neuronas, los microtúbulos, encargados de transmitir la conciencia
La idea podría haberse quedado en una humorada de Penrose si no hubiera sido por Stuart Hameroff, un anestesiólogo que llevaba años preguntándose por qué ciertas moléculas ‘apagan’ la conciencia. Los médicos llevan desde 1846 aplicando la anestesia general y, por increíble que parezca, todavía no entendemos cómo funciona. Hameroff propuso que los microtúbulos, unas estructuras microscópicas dentro de las neuronas, podrían ser el lugar donde ocurren estos procesos cuánticos. Los microtúbulos son como pequeños interruptores.
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Cuando algo bloquea su funcionamiento (como un anestésico) es como si se apagara la luz. Los patrones fractales (repetitivos) de estas estructuras multiplican las posibilidades de que el apagón se generalice. En este punto ocurre lo que los físicos cuánticos llaman ‘el colapso de la función de onda’, un momento mágico descrito por Schrödinger donde todas las posibilidades cuánticas se reducen a un único estado, y el legendario gato, encerrado en una caja junto a una cápsula de cianuro, deja de estar en una superposición (es decir, vivo y muerto simultáneamente).
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Volviendo al cerebro anestesiado, tus neuronas siguen funcionando, esto es, siguen controlando tus constantes vitales, el pulso, la respiración… Pero dejan de producir una experiencia unificada: pensamientos, dolor… Ni siquiera sueñas.
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La propuesta de Penrose-Hameroff se conoce como la ‘teoría de la coherencia cuántica orquestada’. Y los científicos llevan treinta años intentando demostrarla. Hasta que, en abril de 2024, investigadores de la Universidad de Howard (Washington) descubrieron que en los microtúbulos se produce superradiancia. ¿Y eso qué es?
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Otro fenómeno ‘loquísimo’ de la mecánica cuántica; es cuando un montón de moléculas se sincronizan como el público de un estadio haciendo la ola. Los microtúbulos están llenos de triptófano: cuando se los excita con luz ultravioleta, las moléculas de triptófano emiten luz visible de forma coordinada. De paso, esta peculiaridad podría resolver otro gran misterio: el problema de la integración.
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Se refiere a cómo el cerebro integra diferentes aspectos de una experiencia sensorial en una percepción unificada. Para entenderlo, imagina lo que sucede cuando muerdes una manzana: diferentes zonas de tu cerebro procesan el sabor, el color, el sonido del mordisco… (Y en un escáner verás iluminarse varias regiones cerebrales por separado). Pero tú los percibes como una única experiencia coherente: «Estoy comiendo una manzana».
También las plantas usan cálculos cuánticos
Los neurocientíficos llevaban décadas atascados con este enigma porque las señales electroquímicas normales son demasiado lentas para coordinar todas estas regiones en tiempo real. La superradiancia podría ser la respuesta: es como si los microtúbulos funcionaran como una red de fibra óptica, pero, en lugar de transmitir datos, transmiten conciencia. Lo más sorprendente es que esto ocurre a temperatura ambiente y en el entorno ‘desordenado’ del cerebro, algo que se creía imposible en física cuántica.
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Todas estas investigaciones, además, están revolucionando la computación cuántica. De momento, estos ordenadores requieren condiciones extremas (temperaturas de –273 °C y entornos totalmente aislados) para evitar que sus frágiles cúbits pierdan su coherencia. Pero Intel prepara el lanzamiento comercial de Tunnel Falls, el primer chip cuántico que se fabricará a escala industrial diseñado para funcionar en condiciones menos extremas. Por otro lado, el grupo sueco BICO está imprimiendo organoides cerebrales en 3D para estudiar cómo la naturaleza logra estos efectos cuánticos.
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Más radical aún es Final Spark, una start-up suiza que cultiva redes de diez millones de neuronas humanas derivadas de la piel para crear procesadores biológicos que consumen mil millones de veces menos energía que los chips de silicio. Su plataforma neuronal ya está disponible en la nube.
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«La naturaleza descubrió la computación cuántica mucho antes que nosotros –resume Jack Tuszynski, de la Universidad de Alberta–. Y la usa para algo tan básico como pensar». Puede que los humanos no seamos tan excepcionales: las plantas usan la superposición cuántica durante la fotosíntesis: cuando un fotón golpea una molécula de clorofila, la energía explora simultáneamente todos los caminos posibles, eligiendo la ruta más eficiente hacia los centros donde se transformará en energía química. Ahora estamos descubriendo que nuestro propio cerebro ha estado haciendo cálculos cuánticos durante cientos de miles de años. ¿Llegaremos a tiempo para comprender los secretos de nuestra propia conciencia antes de que las máquinas despierten y lo hagan por nosotros?
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¿Por qué es tan difícil determinar qué es la conciencia?
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Es subjetiva
La conciencia es una experiencia personal y nadie puede asomarse a tu cabeza. Los científicos pueden observar qué neuronas se activan cuando muerdes un pastel, pero no explicar cómo los impulsos electro-químicos se transforman en sensaciones placenteras: sabor, textura, olor… Y mucho menos cómo se amalgama todo en un estado de ánimo: «Soy feliz».
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Es misteriosa
¿Por qué te sientes como una persona y no como un montón de células? ¿Cómo se forma el yo, ese monólogo interior que nunca cesa, a partir de múltiples fragmentos (estímulos, experiencias…)? Nadie lo sabe. Curiosamente, la mejor forma de estudiar la conciencia es… cuando la perdemos. Los científicos investigan qué pasa en el cerebro durante la anestesia, el coma, bajo el consumo de drogas o la meditación, que la alteran.
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Es compleja y multitarea
Hay tantas neuronas en tu cerebro como estrellas en nuestra galaxia. Y nuestra mente puede gestionar varios estados mentales a la vez, ¿quién no ha tenido pensamientos contradictorios al mismo tiempo? El cerebro no descansa, ni siquiera cuando duermes… ¿Por qué a veces la solución a un problema te llega en la ducha o paseando? Mientras tú te ocupas de una cosa, tu mente sigue procesando problemas en segundo plano.
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Es discutible ¿y cuántica?
Se debate si los animales también son conscientes y si las máquinas podrían serlo. Incluso filósofos muy serios creen que todo tiene un poquito de conciencia, desde una roca hasta una galaxia. ¿De dónde salen las ideas? Según Hartmut Neven, jefe del Google Quantum AI Lab, podrían ser el resultado de tu cerebro operando en modo cuántico. «Tu conciencia jugaría con varias ideas a la vez hasta que una de ellas ‘colapsa’ en tu pensamiento consciente».
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