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The approach works so well that we can write purely artificial messages directly to the brain.
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El método funciona tan bien que se puede escribir mensajes puramente artificiales directamente en el cerebro.
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In this example, each electrical impulse, each deflection on the trace, is caused by a brief pulse of light.
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En este ejemplo cada impuso eléctrico, cada desviación de la traza, es causado por un breve pulso de luz.
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And the approach, of course, also works in moving, behaving animals.
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Y el enfoque también funciona en animales en movimiento.
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This is the first ever such experiment, sort of the optical equivalent of Galvani's.
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Este es el primer experimento en su tipo, una especie de equivalente óptico del de Galvani.
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It was done six or seven years ago by my then graduate student, Susana Lima.
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Fue hecho hace 6 ó 7 años por mi, en ese entonces, estudiante de posgrado Susana Lima.
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Susana had engineered the fruit fly on the left so that just two out of the 200,000 cells in its brain expressed the light-activated pore.
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Susana diseñó la mosca de la fruta de la izquierda para que sólo 2 de las 200.000 células del cerebro expresaran el poro fotosensible.
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You're familiar with these cells because they are the ones that frustrate you when you try to swat the fly.
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Uds conocen bien estas células porque son las que los frustran cuando intentan aplastar la mosca.
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They trained the escape reflex that makes the fly jump into the air and fly away whenever you move your hand in position.
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Entrenan el reflejo de escape que las hace saltar por el aire y volar cada vez que uno mueve la mano de su dirección.
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And you can see here that the flash of light has exactly the same effect.
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Y aquí pueden ver que el destello de luz tiene exactamente el mismo efecto.
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The animal jumps, it spreads its wings, it vibrates them, but it can't actually take off because the fly is sandwiched between two glass plates.
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El animal salta, despliega sus alas, las hace vibrar, pero no puede despegar porque la mosca está atrapada entre dos placas de vidrio.
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Now to make sure that this was no reaction of the fly to a flash it could see, Susana did a simple but brutally effective experiment.
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Para asegurarnos de que no se trataba de la reacción de la mosca a un destello que podía ver Susana realizó un experimento simple pero brutalmente eficaz.
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She cut the heads off of her flies.
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Decapitó a sus moscas.
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These headless bodies can live for about a day, but they don't do much.
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Estos cuerpos decapitados pueden vivir un día, pero no hacen mucho.
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They just stand around and groom excessively.
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Sólo se pasean y se pavonean en exceso.
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So it seems that the only trait that survives decapitation is vanity.
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Parece que el único rasgo que sobrevive a la decapitación es la vanidad.
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(Laughter) Anyway, as you'll see in a moment, Susana was able to turn on the flight motor of what's the equivalent of the spinal cord of these flies and get some of the headless bodies to actually take off and fly away.
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(Risas) De todos modos, como veremos en un momento, Susana pudo encender el motor de vuelo del equivalente de la columna vertebral de estas moscas y hacer que algunos cuerpos decapitados realmente despegaran y volaran.
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They didn't get very far, obviously.
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No llegaron muy lejos, obviamente.
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Since we took these first steps, the field of optogenetics has exploded.
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Desde que dimos estos primeros pasos el campo de la opto genética se ha disparado.
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And there are now hundreds of labs using these approaches.
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Ahora hay cientos de laboratorios que usan estos enfoques.
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And we've come a long way since Galvani's and Susana's first successes in making animals twitch or jump.
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Y hemos recorrido un largo camino desde los primeros éxitos de Galvani y Susana en hacer mover a los animales.
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We can now actually interfere with their psychology in rather profound ways, as I'll show you in my last example, which is directed at a familiar question.
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Ahora podemos interferir con su psicología de maneras más profundas como les mostraré en mi último ejemplo, que apunta a una cuestión familiar.
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Life is a string of choices creating a constant pressure to decide what to do next.
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La vida es una serie de opciones que crean una presión constante para decidir qué hacer a continuación.
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We cope with this pressure by having brains, and within our brains, decision-making centers that I've called here the "Actor."
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Hacemos frente a esa presión con el cerebro y dentro del cerebro, con los centros de toma de decisiones que aquí he llamado el Actor.
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The Actor implements a policy that takes into account the state of the environment and the context in which we operate.
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El Actor implementa una política que tiene en cuenta el estado del entorno y el contexto en el que operamos.
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Our actions change the environment, or context, and these changes are then fed back into the decision loop.
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Nuestras acciones cambian al medio ambiente o contexto, y estos cambios retroalimentan luego el circuito de decisión.
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Now to put some neurobiological meat on this abstract model, we constructed a simple one-dimensional world for our favorite subject, fruit flies.
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Para poner un poco de carne neurobiológica en este modelo abstracto, construimos un mundo simple unidimensional para nuestro sujeto favorito, la mosca de la fruta.
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Each chamber in these two vertical stacks contains one fly.
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Cada cámara en estas dos pilas verticales contiene una mosca.
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The left and the right halves of the chamber are filled with two different odors, and a security camera watches as the flies pace up and down between them.
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La mitad izquierda y la derecha de la cámara se llenan con dos olores diferentes, y una cámara de seguridad mira cómo las moscas se pasean entre ellas.
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Here's some such CCTV footage.
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Aquí hay algunas tomas del CCTV.
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Whenever a fly reaches the midpoint of the chamber where the two odor streams meet, it has to make a decision.
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Cada vez que una mosca llega al medio de la cámara donde se juntan los dos olores tiene que tomar una decisión.
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It has to decide whether to turn around and stay in the same odor, or whether to cross the midline and try something new.
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Tiene que decidir si dar la vuelta y quedarse en el mismo olor, o si cruzar la línea del medio y probar algo nuevo.
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These decisions are clearly a reflection of the Actor's policy.
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Estas decisiones son claramente un reflejo de la política del Actor.
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Now for an intelligent being like our fly, this policy is not written in stone but rather changes as the animal learns from experience.
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Para un ser inteligente como nuestra mosca, esta política no es algo rígido, sino que cambia a medida que el animal aprende de la experiencia.
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We can incorporate such an element of adaptive intelligence into our model by assuming that the fly's brain contains not only an Actor, but a different group of cells, a "Critic," that provides a running commentary on the Actor's choices.
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Podemos incorporar un elemento tal de inteligencia de adaptación al modelo suponiendo que el cerebro de la mosca contiene no sólo un Actor, sino un grupo diferente de células, una Crítica, que ofrece comentarios continuos sobre la elección del Actor.
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You can think of this nagging inner voice as sort of the brain's equivalent of the Catholic Church, if you're an Austrian like me, or the super-ego, if you're Freudian, or your mother, if you're Jewish.
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Puede pensarse esta voz interior incesante como un equivalente cerebral de la Iglesia Católica para un austríaco como yo, o del superego para los freudianos, o de la madre para los judíos.
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(Laughter) Now obviously, the Critic is a key ingredient in what makes us intelligent.
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(Risas) Ahora, obviamente, la Crítica es un ingrediente clave de lo que nos hace inteligentes.
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So we set out to identify the cells in the fly's brain that played the role of the Critic.
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Así, nos propusimos identificar las células del cerebro de la mosca que desempeñaban el papel de la Crítica.
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And the logic of our experiment was simple.
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Y la lógica de nuestro experimento era sencilla.
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We thought if we could use our optical remote control to activate the cells of the Critic, we should be able, artificially, to nag the Actor into changing its policy.
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Si podíamos usar nuestro control remoto óptico para activar las células de la Crítica, podríamos, artificialmente, fastidiar al Actor para que cambie su política.
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In other words, the fly should learn from mistakes that it thought it had made but, in reality, it had not made.
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En otras palabras, la mosca debería aprender de los errores que pensara que había cometido, pero que en realidad no cometió.
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So we bred flies whose brains were more or less randomly peppered with cells that were light addressable.
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Así que criamos moscas cuyos cerebros fueron salpicados más o menos al azar con células direccionables por la luz.
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And then we took these flies and allowed them to make choices.
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Y luego tomamos estas moscas y les permitimos tomar decisiones.
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And whenever they made one of the two choices, chose one odor, in this case the blue one over the orange one, we switched on the lights.
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Y cada vez que elegían una de las dos opciones, elegían un olor, en este caso el azul sobre el naranja, encendíamos las luces.
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If the Critic was among the optically activated cells, the result of this intervention should be a change in policy.
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Si la Crítica estaba entre las células ópticamente activas, el resultado de esta intervención debía ser un cambio de política.
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The fly should learn to avoid the optically reinforced odor.
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La mosca debía aprender a evitar el olor ópticamente reforzado.
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Here's what happened in two instances: We're comparing two strains of flies, each of them having about 100 light-addressable cells in their brains, shown here in green on the left and on the right.
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Esto es lo que sucedió en dos casos. Estamos comparando dos cepas de moscas, cada una con unas 100 células direccionables en sus cerebros, mostradas aquí en verde a izquierda y derecha.
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What's common among these groups of cells is that they all produce the neurotransmitter dopamine.
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Lo común entre estos grupos de células es que todas producen el neurotransmisor dopamina.
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But the identities of the individual dopamine-producing neurons are clearly largely different on the left and on the right.
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Pero la identidad de las neuronas individuales productoras de dopamina son muy diferentes a la izquierda y a la derecha.
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Optically activating these hundred or so cells into two strains of flies has dramatically different consequences.
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La activación óptica de estas cientos de células en dos cepas de moscas, tienen consecuencias radicalmente diferentes.
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If you look first at the behavior of the fly on the right, you can see that whenever it reaches the midpoint of the chamber where the two odors meet, it marches straight through, as it did before.
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Si miran primero el comportamiento de la mosca de la derecha se puede ver que cada vez que llega al medio de la cámara donde se encuentran los dos olores, sigue derecho como lo hacía antes.
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Its behavior is completely unchanged.
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Su comportamiento no cambia.
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But the behavior of the fly on the left is very different.
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Pero el comportamiento de la mosca de la izquierda es muy diferente.
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Whenever it comes up to the midpoint, it pauses, it carefully scans the odor interface as if it was sniffing out its environment, and then it turns around.
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Cada vez que llega al medio, se detiene analiza con cuidado la interfaz de olor, como si estuviera olfateando su entorno, y luego da la vuelta.
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This means that the policy that the Actor implements now includes an instruction to avoid the odor that's in the right half of the chamber.
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Esto significa que la política que implementa el Actor ahora incluye una instrucción para evitar el olor que está en la mitad derecha de la cámara.
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This means that the Critic must have spoken in that animal, and that the Critic must be contained among the dopamine-producing neurons on the left, but not among the dopamine producing neurons on the right.
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Esto significa que la Crítica debe haber hablado a ese animal, y que la Crítica debe estar contenida entre las neuronas productoras de dopamina de la izquierda, pero no en las productoras de dopamina de la derecha.
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Through many such experiments, we were able to narrow down the identity of the Critic to just 12 cells.
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A través de muchos experimentos, pudimos reducir la identidad de la Crítica a sólo 12 células.
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These 12 cells, as shown here in green, send the output to a brain structure called the "mushroom body," which is shown here in gray.
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Estas 12 células, como mostramos en verde, envían el resultado a una estructura cerebral llamada cuerpo de hongo que está aquí en gris.
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We know from our formal model that the brain structure at the receiving end of the Critic's commentary is the Actor.
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Sabemos por nuestro modelo formal que la estructura del cerebro en el extremo receptor de los comentarios de la Crítica es el Actor.
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So this anatomy suggests that the mushroom bodies have something to do with action choice.
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Esta anatomía sugiere que los cuerpos de hongos tienen algo que ver con la elección de la acción.
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Based on everything we know about the mushroom bodies, this makes perfect sense.
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En base a todo lo que sabemos sobre los cuerpos de hongos, esto tiene mucho sentido.
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In fact, it makes so much sense that we can construct an electronic toy circuit that simulates the behavior of the fly.
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De hecho, tiene tanto sentido que podemos construir un circuito electrónico de juguete que simule el comportamiento de la mosca.
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In this electronic toy circuit, the mushroom body neurons are symbolized by the vertical bank of blue LEDs in the center of the board.
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En este circuito electrónico de juguete las neuronas del cuerpo de hongo son simbolizadas por la hilera vertical de LED azul del centro del tablero.
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These LED's are wired to sensors that detect the presence of odorous molecules in the air.
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Estos LEDs están conectados a sensores que detectan la presencia de moléculas de olor en el aire.
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Each odor activates a different combination of sensors, which in turn activates a different odor detector in the mushroom body.
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Cada olor activa una combinación diferente de sensores, que a su vez activa un detector de olores diferente en el cuerpo de hongo.
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So the pilot in the cockpit of the fly, the Actor, can tell which odor is present simply by looking at which of the blue LEDs lights up.
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Así que el piloto en la cabina de la mosca, el Actor, puede decir qué olor está presente simplemente mirando qué luz del LED azul está encendida.
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What the Actor does with this information depends on its policy, which is stored in the strengths of the connection, between the odor detectors and the motors that power the fly's evasive actions.
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Lo que hace el actor con esta información depende de su política que se almacena en los puntos fuertes de la conexión, entre los detectores de olores y los motores que alimentan las acciones evasivas de la mosca.
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If the connection is weak, the motors will stay off and the fly will continue straight on its course.
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Si la conexión es débil, los motores se quedarán apagados y la mosca seguirá derecho en su curso.
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If the connection is strong, the motors will turn on and the fly will initiate a turn.
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Si la conexión es fuerte, los motores se encenderán y la mosca iniciará un giro.
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Now consider a situation in which the motors stay off, the fly continues on its path and it suffers some painful consequence such as getting zapped.
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Consideren ahora una situación con los motores apagados, la mosca sigue su camino y sufre una consecuencia dolorosa cercana a la muerte.
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In a situation like this, we would expect the Critic to speak up and to tell the Actor to change its policy.
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En una situación como esa esperaríamos que la Crítica se expida y le diga al Actor que cambie de política.
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We have created such a situation, artificially, by turning on the critic with a flash of light.
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Hemos creado tal situación de manera artificial activando la Crítica con un destello de luz.
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That caused a strengthening of the connections between the currently active odor detector and the motors.
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Eso provocó un refuerzo de las conexiones entre el detector de olores activo actual y los motores.
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So the next time the fly finds itself facing the same odor again, the connection is strong enough to turn on the motors and to trigger an evasive maneuver.
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Así, la próxima vez que la mosca se encuentra ante el mismo olor de nuevo, la conexión es lo suficientemente fuerte como para encender los motores y disparar una maniobra evasiva.
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I don't know about you, but I find it exhilarating to see how vague psychological notions evaporate and give rise to a physical, mechanistic understanding of the mind, even if it's the mind of the fly.
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No se ustedes pero a mí me resulta emocionante ver cómo nociones psicológicas vagas se evaporan y dan lugar a una comprensión física, mecánica, de la mente incluso si es la mente de una mosca.
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This is one piece of good news.
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Esta es una buena noticia.
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The other piece of good news, for a scientist at least, is that much remains to be discovered.
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La otra buena noticia, al menos para un científico, es que aún queda mucho por descubrir.
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In the experiments I told you about, we have lifted the identity of the Critic, but we still have no idea how the Critic does its job.
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En los experimentos que les conté hemos revelado la identidad de la Crítica, pero todavía no tenemos idea de cómo hace su trabajo la Crítica.
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Come to think of it, knowing when you're wrong without a teacher, or your mother, telling you, is a very hard problem.
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Si lo pensamos, saber cuándo uno se equivoca sin un maestro, o una madre que nos lo diga, es un problema muy difícil.
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There are some ideas in computer science and in artificial intelligence as to how this might be done, but we still haven't solved a single example of how intelligent behavior springs from the physical interactions in living matter.
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Hay algunas ideas en ciencias de la computación y en la inteligencia artificial de cómo podría hacerse pero todavía no hemos resuelto un ejemplo simple de cómo el comportamiento inteligente surge de las interacciones físicas en la materia viva.
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I think we'll get there in the not too distant future.
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Creo que lo haremos en un futuro no muy lejano.
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Thank you.
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Gracias.
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(Applause)
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(Aplausos)
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Well, there's lots to talk about, but I think I'm just going to play to start off.
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Bueno, hay mucho de qué hablar pero creo que voy a comenzar cantando.
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So, I wanted to do something special today.
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Hoy quería hacer algo especial.
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I want to debut a new song that I've been working on in the last five or six months.
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Quiero estrenar una canción en la que he estado trabajando en los últimos 5 ó 6 meses.
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And there's few things more thrilling than playing a song for the first time in front of an audience, especially when it's half-finished.
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Y hay pocas cosas más emocionantes que tocar una canción por primera vez frente a una audiencia, especialmente si está a medio terminar.
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(Laughter) I'm kind of hoping some conversations here might help me finish it.
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(Risas) Espero que las conversaciones aquí en TED me ayuden a terminarla.
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Because it gets into all sorts of crazy realms.
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Porque incursiona en todo tipo de locuras.
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And so this is basically a song about loops, but not the kind of loops that I make up here.
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Esta es básicamente una canción sobre los ciclos, pero no el tipo de ciclos que invento aquí.
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They're feedback loops.
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Son bucles de retroalimentación o acoples.
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And in the audio world that's when the microphone gets too close to its sound source, and then it gets in this self-destructive loop that creates a very unpleasant sound.
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Y, en el mundo del audio, es cuando el micrófono se acerca demasiado a su fuente de sonido, y entra en este bucle autodestructivo que crea un sonido muy desagradable.
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And I'm going to demonstrate for you.
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Se los voy a demostrar.
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(Laughter) I'm not going to hurt you. Don't worry.
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(Risas) Nos les voy a hacer daño. No se preocupen.
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And I've been thinking about how that applies across a whole spectrum of realms, from, say, the ecological, okay.
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Y he estado pensando cómo aplicar eso en un espectro más amplio, por ejemplo, en ecología.
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There seems to be a rule in nature that if you get too close to where you came from, it gets ugly.
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Parece haber una regla en la Naturaleza que si uno se acerca demasiado a la fuente de procedencia lo arruina.
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So like, you can't feed cows their own brains or you get mad cow disease, and inbreeding and incest and, let's see, what's the other one?
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Ejemplos: No se puede alimentar a las vacas con su propio cerebro, porque tendríamos la enfermedad de la vaca loca, Otors como endogamia e incesto y, veamos, ¿qué más?
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Biological -- there's autoimmune diseases, where the body attacks itself a little too overzealously and destroys the host, or the person.
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Biológicas... hay enfermedades autoinmunes, el cuerpo se ataca a sí mismo con demasiado celo y destruye al anfitrión, a la persona.
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And then -- okay, this is where we get to the song -- kind of bridges the gap to the emotional.
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Y entonces, bueno, aquí es donde llegamos a la canción que de alguna manera enlaza con lo emocional.
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Because although I've used scientific terms in songs, it's very difficult sometimes to make them lyrical.
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Porque aunque he usado términos científicos en las canciones es muy difícil a veces hacerlas poéticas.
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And there's some things you just don't need to have in songs.
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Hay algunas cosas que no es necesario tener en las canciones.
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Subsets and Splits
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