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Agentes autocontenidos y microcircuitos corticales

Sobrevivir a largo plazo no exige más capacidad. Exige recordar la amenaza un poco más.

Un nuevo concepto de IA construido con elementos del córtex de mamíferos (microcircuitos, áreas corticales, competencia lateral y una asimetría temporal inspirada en la amígdala) muestra, en un agente simulado, que una sola área cortical nueva con histéresis resuelve la supervivencia de largo horizonte. El cuello de botella del agente autocontenido resulta ser temporal, no representacional.

Nidos completados: 0 de 30 ensayos sin el área nueva, 30 de 30 con ella.

Ver la simulación en vivo Cómo funciona N+4

Oscar Chang y Jonathan Pérez, investigadores independientes, Caracas, Venezuela.

Percepción π(t) Alerta A(t) en N+4

El problema del depredador fantasma

Un agente en un entorno hostil debe responder a amenazas inmediatas mientras persigue recompensas diferidas. Las arquitecturas reactivas resuelven bien lo primero y mal lo segundo: la evidencia que justifica huir es inmediata y saliente; la que justifica construir es intermitente.

Si la amenaza se codifica solo como una variable espacial, la señal cae a cero en el instante en que el depredador sale del radio de percepción. El agente retoma su tarea y es emboscado cuando el depredador regresa.

Enfoque dominante
Añadir capacidad representacional: más sensores, más memoria, más capas, más parámetros.
Supuesto oculto
Que el cuello de botella de la autonomía a largo plazo es representacional. Rara vez se pone a prueba.
Hipótesis del trabajo
El cuello de botella es temporal. Al agente no le falta representar al depredador, sino seguir representando la amenaza después de que el depredador dejó el campo perceptivo.

Un sustrato cortical modular

El controlador se organiza en áreas corticales (CA), cada una con 25 microcircuitos (CM) sintonizados a una dirección preferida θi = 2πi/N. La competencia dentro de cada área se resuelve por relajación softmax, la aproximación de campo medio del equilibrio de una red de inhibición lateral tipo Amari. Las áreas se pueden añadir o retirar sin rediseñar las demás, lo que hace la arquitectura apta para estudios de ablación.

Dinámica de cada área, ecuación (3)
aa ← (1 − αa) aa + αa softmax(Ea / Ta)
α: velocidad de relajación. T: temperatura; cuanto más baja, más se acerca a un único ganador. Ningún paso pregunta cuál es el máximo.
N+1
Motor
Integra hambre, déficit de seguridad y el vector de amenaza inmediata en un comando direccional.
N+2
Navegación
Evita las paredes del estanque según el estrés de borde b.
N+3
Construcción del nido
Busca material y lo lleva al nido, modulado por la carga continua L y el instinto de desarrollo I.
N+4
Histéresis de amenaza
El área antes sin asignar. Mantiene una alerta A que sube rápido y baja lento, y empuja la huida en dirección opuesta al depredador.
N+5, N+6…
Latentes
Áreas reservadas que, según la hipótesis del despertar progresivo, podrían asignarse en el futuro.

Integrador con constantes de tiempo asimétricas

Cuando el depredador está dentro del radio de percepción (π = 1), A sube casi de inmediato. Cuando sale (π = 0), A decae con constante τN4. Esa persistencia es lo que le faltaba a la línea base.

La dinámica de subida rápida y bajada lenta tiene precedente en las vías de condicionamiento del miedo de la amígdala lateral.

Alerta, ecuación (7)
Ȧ = krise π(t) (1 − A) − (A / τN4) (1 − π(t))
Percepción continua, ecuación (8)
π(t) = σ( (rpercept − ‖p − ppred‖) / ε )
Energía de huida en N+4, ecuación (9)
Ei = A wi cos(φpred + π − θi) + εi
rpercept = 0.45, krise = 0.9, τN4 = 16 frames

La criatura, en vivo

Una versión para navegador de Creature_N4.py, con la misma dinámica continua: sin argmax ni controles booleanos. Compare la criatura con N+4 activa frente a la línea base que solo percibe la amenaza mientras ve al depredador.

Criatura Depredador Comida Hogar Material y nido Fantasma: última posición vista
Corteza: MOT y NAV arriba, N+4 y N+3 abajo
Condición actual
Nido 0 de 9. Instinto 0.00
Alerta A (N+4)0.00
Percepción del depredador π0.00
Hambre h0.00
Déficit de seguridad s0.00
Carga de material L0.00
0
Nidos completados
0
Capturas
—
Capturas por nido
—
Frames medios hasta el nido

Demostración ilustrativa: cada ejecución es estocástica y no reproduce los 30 ensayos por condición del artículo.

Una transición cualitativa

Con 30 ensayos por condición, la línea base nunca completa el nido por emboscadas repetidas. Con N+4, lo completa siempre. La ablación sobre τN4 muestra que el cambio ocurre en una ventana estrecha.

Línea base frente a N+4 (30 ensayos cada una)
Medida Línea base N+4
Nidos completados0 / 3030 / 30
IC Wilson 95 %[0.00, 0.11][0.89, 1.00]
Capturas medias8.3 ± 2.70.4 ± 0.7
Tiempo hasta completarno aplica4 127 ± 612 frames

Prueba exacta de Fisher, p = 1.7 × 10−17. Capturas: Welch t = 15.5, p = 1.1 × 10−16.

Tasa de nidos completados según τN4 (tabla 1 del artículo). La línea discontinua marca el punto medio del ajuste logístico, τc = 7.1 ± 0.9 frames. El triángulo sigue al control deslizante.
100 %
50 %
0 %
23 %
60 %
87 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
0
4
8
12
16
20
24
28
32
τN4 (frames)

Co-diseño entre expertos humanos y un LLM

El mecanismo de N+4 se identificó en un diálogo restringido: los expertos fijaron el espacio de diseño biológico y el modelo de lenguaje propuso soluciones dentro de él.

  1. 1
    Fijar restricciones
    El experto delimita el espacio: CMs organizados en CAs, competencia softmax, impulsos homeostáticos. Excluye soluciones externas como memorias no corticales.
  2. 2
    Articular el modo de fallo
    A partir de la arquitectura base y trayectorias fallidas, el LLM nombra el problema del depredador fantasma y propone candidatos; se elige el integrador asimétrico.
  3. 3
    Implementar y validar
    Los autores implementan el código, ejecutan las simulaciones y realizan todos los análisis cuantitativos. El LLM no ejecutó código.

La hipótesis del despertar progresivo

Los autores conjeturan que capacidades cognitivas de orden superior no se desbloquean agrandando las áreas existentes, sino asignando progresivamente áreas latentes (N+5, N+6…) mediante co-diseño guiado por expertos.

N+4 es la prueba de concepto: escalar la autonomía cortical quizá no requiera más cómputo, sino asignación funcional de áreas disponibles.

Estado de la afirmación

Es una conjetura que el trabajo presente no pone a prueba. Lo demostrado se limita a N+4 en este agente y este entorno.