Historias de la IA: Frank Rosenblatt, el inventor de los perceptrones

Uno de los precursores de las redes neuronales fue el perceptrón, desarrollado fundamentalmente por Frank Rosenblatt. Vamos a recordar su figura y hallazgos en esta entrada.

¿Qué es un perceptrón? No es más que un algoritmo para el aprendizaje, pero limitado a clasificadores binarios. Un clasificador binario es una función que puede decidir si una entrada, representada por un vector de números, pertenece o no a una clase específica (por ejemplo, si se trata de reconocer una X, el perceptrón dirá que algo lo es o no). Para ello usa una función predictora lineal que combina un conjunto de pesos con el vector de características que introducimos en el sistema.

Frank Rosenblatt fue un psicólogo estadounidense, nacido en New Rochelle (New York) el 11 de julio de 1928 y fallecido prematuramente en Chesapeake Bay el 11 de julio de 1971, a la edad de 43 años, en un accidente naútico. Por sus trabajos con los perceptrones. Muchos le consideran el padre del aprendizaje profundo.

Estudió en la Universidad de Cornell, licenciándose en 1950 y doctorándose en 1956. A continuación, se trasladó al Laboratorio Aeronáutico de Cornell en Búfalo, Nueva York, donde fue sucesivamente psicólogo investigador, psicólogo sénior y jefe de la sección de sistemas cognitivos. En 1959 llegó al campus de Cornell campus de Cornell en Ithaca como director del Programa de Investigación de Sistemas Cognitivos y también como profesor del Departamento de Psicología. En 1966 se incorporó a la Sección de Neurobiología y Comportamiento dentro de la recién creada División de Ciencias Biológicas, y simultáneamente se convirtió en profesor asociado.

En 1958 describió su Perceptrón, un dispositivo electrónico construido de acuerdo con principios biológicos y que demostraba capacidad de aprendizaje. Desarrolló y amplió este enfoque en numerosos artículos y en un libro, Principles of Neurodynamics (Principios de neurodinámica).

Para analizar los datos en su tesis doctoral, construyó un ordenador a medida, el Electronic Profile Analyzing Computer (EPAC). Estos datos se recogieron a partir de una encuesta remunerada de 600 preguntas realizada a más de 200 estudiantes universitarios de Cornell. En el Laboratorio Aeronáutico de Cornell llevó a cabo los primeros trabajos sobre perceptrones, que culminaron en 1960 con el desarrollo y la construcción del hardware del Mark I Perceptron, esencialmente el primer ordenador capaz de aprender nuevas habilidades mediante ensayo y error.

Rosenblatt demostró que los perceptrones elementales pueden resolver cualquier problema de clasificación si no hay discrepancias en el conjunto de entrenamiento y probó la convergencia del algoritmo de aprendizaje si esta realización del perceptrón elemental puede resolver el problema. También estudió el problema de la generalización: dado un modelo que ha aprendido a reconocer un patrón, el modelo debería seguir reconociendo el patrón bajo traslación o rotación, o alguna otra transformación.

El entusiasmo inicial con los perceptrones disminuyó cuando, en 1969, otros dos personajes esenciales de la IA, Marvin Minsky y Seymour Papert, publicaron el libro «Perceptrons», en el que mostraron las limitaciones de los perceptrones. El libro tuvo unan gran influencia y tras la muerte inesperada de Rosenblatt, la investigación en los perceptrones decayó. Sin embargo, el interés resurgió en la década de 1980, con las redes neuronales.

Rosenblatt fue un hombre interesado por muchos temas. A partir de 1963, comenzó a estudiar como funciona la memoria humana. También realizó experimentos sobre la transferencia de comportamientos aprendidos a través de extractos del cerebro de ratas. Rosenblatt demostró de forma convincente que los informes iniciales sobre efectos más importantes eran erróneos y que cualquier transferencia de memoria era, como mucho, muy pequeña. Otro de sus intereses era la astronomía, convencido de que debería haber vida en otros sistemas solares. Y también por la política, con ideas progresistas. Como comentaron en su obituario en Cornell Stephen T. Emlen, Howard C. Howland, y Richard D. O’Brien:  Rosenblatt “tenía un profundo interés por los asuntos estudiantiles y una preocupación personal que le llevó a ayudar a muchos que tenían dificultades para adaptarse a la vida universitaria. Esta disposición a ayudar era una característica de todas sus relaciones.”

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias, Presidente del ICM2006 Madrid y miembro del Comité Ejecutivo de IOMU (2007-2024) y del Comité Ejecutivo del ISC (2014-2018).