La red biológica es esa idea de interconexión entre todo lo vivo: ecológicas, sociales, neuronales... todo está regido por una tendencia a crear una jerarquía y no una comunidad en la que todo es igual y está conectado de la misma manera. Es decir, existen niveles superiores e inferiores, así como un orden establecido y unas conexiones con sus correspondientes direcciones inamovibles. A la biología le gusta la jerarquía, sin duda. Pero, ¿por qué? ¿Qué tiene este ordenamiento para regir el orden de todo lo que respira en nuestro pequeño planeta? Según un reciente estudio, la respuesta está en el coste.
La presión evolutiva
Pero entendamos mejor este sistema. Cuando hablamos de una jerarquía nos referimos a una red modular organizada por niveles. En ésta la conexión va de menos a más con "módulos" separados e independientes sólo conectados a su nivel superior. Para que lo visualicemos mejor, esta es la forma de organizarse que tiene, por ejemplo, un ejército, donde todos dependen de un mismo oficial y cada escuadrón, a su vez, es independiente (y autónomo) de los otros escuadrones. También ocurre, por ejemplo, en las manadas de muchas especies, donde un solo individuo dirige a todo el grupo aunque cada núcleo familiar es independiente del resto. Pero bajando varios niveles más, esto también ocurre en las redes neuronales.
Allá donde haga falta un sistema organizativo para transmitir información y gestionar el comportamiento de muchas unidades (individuos, células...) la biología elige una jerarquía. ¿Por qué? Tal y como señalan las últimas evidencias, la biología no es amante de las redes jerárquicas por una cuestión de eficiencia. Probablemente otro tipo de interconexiones sean más eficientes a la hora de desarrollar un trabajo o hacer funcionar un sistema. La cuestión real de que se elija esta organización en vez de otra es... el coste. Aunque este estudio sólo resulta la punta del iceberg, parece indicar que la evolución juega un papel fundamental presionando el sistema hacia un menor coste.
Las conexiones son caras de crear y aún más de mantener. Una red que se mantenga interconectada en todas direcciones es prohibitiva.
Las conexiones son caras de crear y aún más de mantener. Una red que se mantenga interconectada en todas direcciones es prohibitiva y no se sostiene por sí misma. Al menos evolutivamente hablando. Eso es a lo que apunta el estudio del que hablábamos, el cual pone de manifiesto el absurdo coste de las conexiones. Así, la evolución serviría de "filtro", como en muchas otras cuestiones, seleccionando los sistemas con menos conexiones, derivando en los sistemas jerárquicos, más autónomos y "baratos".
La magia de las redes neuronales
Para poder llevar a cabo este estudio, los investigadores se han basado en los sistemas de redes neuronales con los que comprobar el funcionamiento de esta presión evolutiva. Los resultados, aunque todavía escuetos, apuntan sin duda a confirmar la evidencia de la necesidad de un menor coste en las conexiones. Por ejemplo, para comprobar la tendencia condicionada por el coste, los investigadores eliminaron los costes de la organización. El resultado mostró que cuando a un sistema le quitas estos costes de conexión deja de tener tendencia a evolucionar de forma jerárquica. En vez de eso, evoluciona interconectándose entre todos los puntos, creando una red de distribución de trabajo más potente.
Esta información no es solo una cuestión puramente teórica. Comprender como se forman este tipo de conexiones nos proporciona el conocimiento necesario para crear redes neuronales mejores, más realistas y menos costosas. Las redes neuronales son las estructuras básicas de los últimos avances en supercomputación, capaces de operar con una eficiencia y una velocidad que jamás habríamos imaginado. Para poder mejorarlas, entonces, ¿qué mejor que tratar de comprender los sistemas de redes neuronales que mejor funcionan en el mundo? Al igual que las inspiración de los primeros diseños, es la naturaleza de la biología la que guarda los principales secretos de estas estructuras.
Los niveles y la modularización, explican los investigadores, son el núcleo duro del funcionamiento
El motor evolutivo alimentado por el coste es el que promueve la aparición de módulos independientes y conexiones puntuales en una red neuronal, al igual que en otros sistemas biológicos. De esta manera, el procesamiento de los datos aprovecha al máximo la estructura del sistema. Ambas propiedades, los niveles y la modularización, explican los investigadores, son el núcleo duro del funcionamiento. Así, con una evidencia más de los mecanismos y entresijos que dominan la evolución de los sistemas biológicos, nos acercamos un poco más a poder simularlos mejor.