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del Sitio Web�QuantaMagazine�
traducci�n de
Adela Kaufmann � � � �
RevistaQuanta � � � Una nueva matem�tica muestra c�mo, contrariamente a la opini�n cient�fica convencional, seres conscientes y otras entidades macrosc�picas podr�an tener una mayor influencia sobre el futuro de lo que lo tiene la suma de
sus componentes microsc�picos.�
En su obra 1890,�Principios de Psicolog�a,�William James�invoca a Romeo y Julieta para ilustrar lo que hace a los seres conscientes tan diferentes de las part�culas que los componen.
Erik Hoel de 29 a�os de edad, neuro-cient�fico te�rico y escritor, cit� el pasaje en un ensayo reciente (Agent Above, Atom Below - How agents causally emerge from their underlying microphysics) en la que present� su nueva explicaci�n matem�tica de c�mo surgen la conciencia y la mediaci�n. � La existencia de agentes - seres con intenciones y comportamiento orientado a metas - ha parecido siempre en profunda contradicci�n con el supuesto reduccionista que todo comportamiento surge de las interacciones mec�nicas entre part�culas. � La mediaci�n no existe entre los �tomos, y as� el reduccionismo sugiere que no existen en absoluto mediadores: que los deseos de Romeo y estados psicol�gicos no son las causas reales de sus acciones, sino que simplemente se aproximan a las desconocidas y complicadas causas y efectos entre los �tomos en su cerebro y sus alrededores. � La teor�a de Hoel, llamada "emergencia causal" rechaza rotundamente esta hip�tesis reduccionista.
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Erik Hoel, Neurocient�fico te�rico
de la Universidad de Columbia.� � � Usando el lenguaje matem�tico de la teor�a de la informaci�n, Hoel y sus colaboradores afirman que demuestran que las nuevas causas - cosas que producen efectos - pueden emerger a escalas macrosc�picas. � Dicen que los estados macrosc�picos de grano grueso de un sistema f�sico (como el estado psicol�gico de un cerebro) pueden tener m�s poder causal sobre el futuro del sistema de que una descripci�n m�s detallada, de grano fino del sistema pudiera posiblemente tener. � Los estados macrosc�picos, tales como deseos o creencias,
Hoel y sus colaboradores han estado desarrollando las matem�ticas detr�s de su idea desde 2013. � En un art�culo de mayo (When the Map is Better Than the Territory) en la revista�Entrop�a, Hoel coloca la aparici�n causal sobre una base te�rica m�s firme al mostrar que las escalas macro ganan poder causal exactamente de la misma manera, matem�ticamente, y que los�c�digos de correcci�n de errores�aumentan la cantidad de informaci�n que puede ser enviada a trav�s de canales de informaci�n. � Al igual que los c�digos reducen el ruido (y por lo tanto la incertidumbre) en los datos transmitidos - la perspectiva de 1948 de�Claude Shannon�que form� la base de la teor�a de la informaci�n - Hoel afirma que los estados macro tambi�n reducen el ruido y la incertidumbre en la estructura causal de un sistema, fortaleciendo las relaciones causales y haciendo m�s determinista el comportamiento del sistema.
Ellis piensa que la aparici�n causal podr�a explicar muchos fen�menos emergentes, tales como�la superconductividad�y las fases topol�gicas de la materia.� � Los sistemas colectivos como bandadas de aves y super-organismos - e incluso las estructuras simples como los cristales y las olas - tambi�n podr�an exhibir aparici�n causal, dijeron los investigadores. � El trabajo sobre la emergencia causal a�n no es ampliamente conocido entre los f�sicos, que durante siglos han tenido una visi�n reduccionista de la naturaleza y en gran medida han evitado una mayor reflexi�n filos�fica sobre el asunto.�Pero en las interfaces entre la f�sica, la biolog�a, la teor�a de la informaci�n y la filosof�a, donde afloran los rompecabezas, las nuevas ideas han generado entusiasmo. � Su utilidad final para explicar el mundo y sus misterios - incluyendo la conciencia, otros tipos de emergencia, y las relaciones entre los niveles micro y macro de la realidad - se reducir� a si Hoel ha clavado la notoria y dif�cil noci�n de la causalidad:
� � �Una teor�a de la Causa� En un accidente fatal por conducir ebrio �cu�l es la causa de la muerte? � Los m�dicos dir�n que la causa es la ruptura de un �rgano, mientras que un psic�logo culpar� a una capacidad deteriorada de toma de decisiones y un soci�logo se�alar� las actitudes PERMISIVAS del alcohol. � Bi�logos, qu�micos y f�sicos, a su vez, ven causas cada vez m�s elementales.
Las verdaderas causas, para un f�sico, son las fuerzas fundamentales actuando entre las part�culas;�todos efectos en cadena a partir de ah�.� � De hecho, estas fuerzas, cuando pueden ser aisladas, aparecen perfectamente deterministas y fiables - los f�sicos pueden predecir con gran precisi�n los resultados de las colisiones de part�culas en el�Gran Colisionador de Hadrones, por ejemplo. � En este punto de vista, causas y efectos son dif�ciles de predecir a partir de primeros principios s�lo cuando hay demasiadas variables para realizar un seguimiento. � � Es algo audaz hablar de las matem�ticas de la causalidad. Simon DeDeo � � Por otra parte, los fil�sofos han argumentado que el poder causal existente en dos escalas a la vez ser�a el doble de lo que el mundo necesita;�para evitar la doble contabilizaci�n, el "argumento de exclusi�n" dice que todo poder causal debe originarse en el nivel micro. � Pero es casi siempre m�s f�cil hablar de causas y efectos en t�rminos de entidades macrosc�picas. � Cuando buscamos la causa de un accidente automovil�stico fatal, o la decisi�n de Romeo a comenzar a subir,
Amable y de complexi�n larga, Hoel creci� leyendo libros en Jabberwocky, la librer�a de su familia en Newburyport, Massachusetts. � Estudi� escritura creativa como estudiante y ten�a previsto convertirse en escritor�(todav�a�escribe ficci�n�y ha comenzado una novela.) Pero tambi�n puso de relieve la cuesti�n de la conciencia - lo que es, y por qu� y c�mo la tenemos - porque lo vio como un tema cient�fico inmaduro que permit�a la creatividad. � Para la universidad, se fue a Madison, Wisconsin a trabajar con�Giulio Tononi�- la �nica persona en ese tiempo, seg�n Hoel, que ten�a una verdadera teor�a cient�fica de la conciencia. � Tononi concibe la conciencia como informaci�n: bits que est�n codificados, no en los estados de neuronas individuales, sino en la compleja red de neuronas, que se enlazan juntas en el cerebro en conjuntos m�s y m�s grandes. � Tononi argumenta que este especial "informaci�n integrada" corresponde al estado unificado e integrado que experimentamos como conciencia subjetiva.�La teor�a de la informaci�n integrada ha ganado importancia en los �ltimos a�os, como ha sido derivado de debates acerca de si es un poder preciso y suficiente para la conciencia. � Pero cuando Hoel lleg� por vez primera a Madison en 2010, s�lo dos de ellos estaban trabajando en ello all�. � �
Giulio Tononi, un neur�logo y psiquiatra de la Universidad de Wisconsin, Madison,
muy conocido por sus investigaciones sobre el sue�o y la conciencia.� � � Tononi le dio a Hoel la tarea de la exploraci�n de la relaci�n matem�tica entre las escalas generales y la informaci�n. � Los cient�ficos se centraron m�s adelante en c�mo la cantidad de informaci�n integrada en una red neural cambia a medida que asciende la jerarqu�a de escalas espacio-temporales, viendo los v�nculos entre los grupos cada vez mayores de neuronas. � Ten�an la esperanza de averiguar qu� tama�o de conjunto podr�a estar asociado con el m�ximo de informaci�n integrada - y por lo tanto, posiblemente, con pensamientos y decisiones conscientes.�Hoel se ense�� a s� mismo la teor�a de la informaci�n y se sumergi� en los debates filos�ficos alrededor de la conciencia, el reduccionismo y la causalidad. � Hoel pronto vio que entendiendo que la forma en la que la conciencia emerge a escalas macro requerir�a una forma de cuantificar el poder causal de los estados cerebrales. � �l se dio cuenta, dijo, que,
Tambi�n ley� las obras del cient�fico de la computaci�n y fil�sofo�Judea Pearl, que desarroll� un lenguaje l�gico para estudiar las relaciones causales en la d�cada de 1990 llamada c�lculo causal. � Con�Larissa Albantakis�y Tononi, Hoel formaliz� una medida del poder causal llamada "informaci�n efectiva", que indica el grado de eficacia que un estado particular influye en el estado futuro de un sistema. � (La informaci�n efectiva puede ser utilizada para ayudar a calcular la informaci�n integrada, pero es m�s simple y m�s general y, como la medida del poder causal, no se basa en las ideas de otros Tononi sobre la conciencia.) � Los investigadores demostraron que en los modelos simples de redes neuronales, la cantidad de informaci�n eficaz aumenta cuando usted ve magnificadas las neuronas en la red - es decir, trata a grupos de ellos como unidades individuales.�Los estados posibles de estas unidades interconectadas forman una estructura causal, donde las transiciones entre estados pueden ser modeladas matem�ticamente usando las denominadas cadenas de Markov. � A una cierta escala macrosc�pica, la informaci�n efectiva aumenta:�
Al aumentar la magnificaci�n, usted comienza a perder detalles importantes sobre la estructura causal del sistema. � Tononi y sus colegas plantean la hip�tesis de que la escala de la causalidad pico debe corresponder, en el cerebro, a la escala de las decisiones conscientes;�basado en los estudios de im�genes del cerebro, Albantakis adivina que esto podr�a suceder en la escala de microcolumnas neuronales, que consiste en alrededor de 100 neuronas. � � La causalidad es lo que se necesita para dar estructura al universo. Larissa Albantakis � � El surgimiento causal es posible, explic� Hoel, debido a la aleatoriedad y la redundancia que afecta la escala b�sica de las neuronas. � Como un simple ejemplo, dijo que imaginemos una red consistiendo en dos grupos de 10 neuronas cada uno.�Cada neurona en el grupo A est� vinculada a varias neuronas en el grupo B, y cuando una neurona en el grupo A se dispara, por lo general causa que una de las neuronas B se dispare tambi�n. � Exactamente qu� es lo que vincula el disparo de las neuronas es impredecible.� � Si, por ejemplo, el estado del grupo A es {1,0,0,1,1,1,0,1,1,0}, donde 1 y 0 representan las neuronas que se activan y las que no se activan, respectivamente, dando como resultado el estado del grupo B puede tener posibles combinaciones innumerables de 1s y 0s. � En promedio, seis neuronas en el grupo B se disparan, pero cu�les seis es casi al azar;�el micro estado es irremediablemente indeterminista. Ahora, imagine que magnificamos de nuevo a trav�s del sistema, por lo que esta vez, agrupamos todas las neuronas A juntas y simplemente contamos el n�mero total que se disparan.�El estado del grupo A es {6}. � Este estado es altamente probable que lleve al estado del grupo B tambi�n como siendo {6}.�El estado macro es m�s fiable y eficaz;�los c�lculos muestran que tiene informaci�n m�s efectiva. � Un ejemplo del mundo real cimenta el punto.
Para cualquier sistema dado, la informaci�n efectiva alcanza su mejor momento en la escala con la estructura causal m�s grande y confiable. � Adem�s de los agentes conscientes, Hoel dice que esto podr�a escoger las escalas naturales de las rocas, los tsunamis, los planetas y todos los dem�s objetos que normalmente notamos en el mundo.
Los experimentos de im�genes cerebrales est�n siendo planeados en Madison y Nueva York, donde el Hoel se ha unido al laboratorio del neurocient�fico de Columbia�Rafael Yuste. � Ambos grupos examinar�n los cerebros de los organismos modelo para tratar de catalogarlos en escalas espacio-temporales en las que tienen un control m�s causal sobre el futuro.�La actividad cerebral a estas escalas debe predice con mayor fiabilidad la actividad futura. � Como lo expres� Hoel,
Si los datos apoyan su hip�tesis, van a ver los resultados como evidencia de un hecho m�s general de la naturaleza.
� � � Nuevo Pensamiento Filos�fico� Sara Walker, una f�sico y astro-bi�loga de la Universidad del Estado de Arizona, que estudia los or�genes de la vida, espera que las medidas como la informaci�n efectiva y la informaci�n integrada ayudar�n a definir lo que considera la escala de grises que conduce entre la no-vida y a la vida (con los virus y los ciclos celulares en alg�n lugar del �rea gris). � Walker ha estado colaborando con el equipo de Tononi en estudios de ciclos celulares reales y artificiales, con indicaciones preliminares de que, integrando la informaci�n, esto podr�a correlacionarse con estar vivo. � En�otros trabajos recientes, el grupo Madison ha desarrollado una forma de medir la aparici�n causal llamado "caja-negra" que dicen que funciona bien para algo as� como una sola neurona. � Una neurona no es simplemente el promedio de los �tomos que lo componen y por tanto no es susceptible a la magnificaci�n. � Poner en Caja-negra es como poner un cuadro alrededor de una neurona y medir las entradas y salidas generales de la caja, en lugar de asumir nada acerca de su funcionamiento interno. � Poner en "caja-negra" es la verdadera forma general de emergencia causal y es especialmente importante para los sistemas biol�gicos y de ingenier�a", dijo Tononi en un correo electr�nico. � Walker es tambi�n un fan de la nueva obra de Hoel que rastrea el eficaz seguimiento de la informaci�n y el surgimiento causal con los fundamentos de la teor�a de la informaci�n y el teorema de los canales de Shannon.
Robert Bishop, un fil�sofo y f�sico en el Wheaton College, dijo,
La medida de Hoel tiene el encanto de ser simple, y refleja solamente la fiabilidad y el n�mero de relaciones causales, pero de acuerdo con Bishop, podr�a ser uno de los varios sustitutos de la causalidad que aplican en diferentes situaciones. � Las ideas de Hoel no impresionan a�Scott Aaronson, un cient�fico te�rico inform�tico de la Universidad de Texas, Austin.�Dice que el surgimiento causal no es radical en su premisa b�sica. � Despu�s de leer ensayo reciente de Hoel del Instituto de Preguntas Fundamentales, "Agente Arriba, �tomo Abajo" (en el que se habla de Romeo y Julieta), Aaronson dijo,
No parec�a tan obvio para otros, teniendo en cuenta c�mo el argumento de exclusi�n ha obstaculizado los esfuerzos para conseguir manejarse en la causalidad de nivel superior. � Hoel dice que sus argumentos van m�s all� de lo que reconoce Aaronson, mostrando que,
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Larissa Albantakis, Neurocient�fico te�rico
en la Universidad de Wisconsin, Madison.� � � Por otra parte, la aparici�n de causalidad no es meramente una afirmaci�n acerca de nuestras descripciones o "historias causales" sobre el mundo, como sugiere Aaronson. � Hoel y sus colaboradores tienen como objetivo demostrar que las causas de nivel superior, - as� como los agentes y otras cosas macrosc�picas - existen ontol�gicamente. � La distinci�n se refiere a lo que el fil�sofo�David Chalmers�dice acerca de la conciencia:
Ella dice que es posible que la informaci�n efectiva podr�a,
La cr�tica que golpea Hoel y Albantakis el m�s duro es uno f�sicos a veces hacen al o�r la idea:
Una r�plica es que el conocimiento perfecto del universo no es posible, ni siquiera en principio. � Pero incluso si el universo podr�a ser pensado como una sola unidad que evoluciona de forma aut�noma, esta imagen no ser�a informativa.
La Causalidad,
El tratamiento de causas es necesaria como herramienta real, para dar sentido al mundo. � Tal vez de alguna forma lo sab�amos desde el principio, como sostiene Aaronson, que las escalas m�s altas arrebatan el control de las escalas inferiores. � Pero si estos cient�ficos tienen raz�n, entonces el surgimiento causal podr�a ser la forma en que esto funciona, matem�ticamente.
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