Redes neuronales y el backprop del artista compresor

¿Cómo describirías tu pieza musical favorita?

De tratar de hacerlo, tal vez empezaría por describir los sonidos en relación a categorías, géneros. Pero lo más importante para mi es el aspecto emocional e intelectual. Al final, la música la percibo más allá de mis sentidos. La satisfacción de consumir arte no sucede en los receptores del cuerpo humano, sino en el procesamiento de esta información. Al percibir una obra de arte, esa información es transformada y modificada de tal forma que nuestra mente la interprete de acuerdo a la informacion contextual y las memorias que tenemos disponibles. El resultado es una respuesta emocional que se traduce en activación hormonal u otros procesos fisiológicos.

¿Cómo sucede esta síntesis de información que el artista plasma en una obra?

La obra de arte contiene una cantidad finita de información que provoca reacciones muy complejas en diferentes individuos. El artista parte del conocimiento de arquetipos y símbolos colectivos. Hasta cierto punto, el artista tiene la capacidad de predecir respuestas de individuos que comparten un marco cultural. Estos símbolos se expresan principalmente a través del contenido de la obra. El qué nos dice la obra. El cómo es algo más complejo. La yuxtaposición de contenido y forma es lo que provee la estructura que activa diferentes reacciones neuronales que terminan en una respuesta en el receptor del arte.

En el campo de machine learning existen una familia de algoritmos conocidos como neural networks o redes neuronales. Estas redes consisten en una serie de operaciones no-lineales que transforman un input para producir un output. Las redes se usan como emuladores de otros procesos mucho más costosos. Por ejemplo, los convolutional neural networks (CNN) se usan para reconocer imágenes. Uno de estos CNNs puede ser calibrado para identificar entre gatos y perros. En la práctica, el algoritmo sería presentado con una imagen y éste determinaría si se trata de un gato o un perro.

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El algoritmo es agnóstico: no tiene conocimiento de lo que significa ser un perro o un gato. Pero al ser calibrado, se convierte en capaz de determinar las características más fundamentales que hacen un perro a un perro. En teoría, los cerebros humanos hacen algo similar. Podemos describir con palabras a un perro o a un gato pero díficilmente podríamos encontrar una clara delimitación entre estos dos, en base a sus características visuales. Sin embargo, hay transformaciones de las imagenes de estas dos categorías en las que es posible demarcar una diferencia clara. En matemáticas hay algo conocido como manifold hypothesis que alude a este concepto: todas las formas, bajo transformaciones homeomórficas, son separables. Imaginen un nudo. En teoría, hay transformaciones isotópicas que deshacen este nudo. Una vez que un objeto ha sido sujeto a estas transformaciones, el nudo es separable. En el ejemplo del clasificador, los dos lazos del nudo son gato y perro.

A mi me parece que nuestros cerebros procesan el mundo de una forma similar a una red neuronal. La complejidad del cerebro humano es mucho, mucho mayor a la de los algoritmos. Sin embargo, nuestro cerebro toma algo tan complejo como una obra de arte y produce algo que entendemos y que trasciende las palabras. Es decir, nuestro lenguaje no ofrece esa transformación adecuada para describir el significado del arte. El significado se esconde bajo algo más fundamental que sólo se vislumbra en una serie de transformaciones que parten de un marco referencial único a cada individuo.

Pero lo más increíble es la compilación que hace el artista. El artista toma ese marco de referencia individual en el que puede conceptualizar sus emociones o sus ideas y lo traduce a una representación física que es capaz de transmitir esta información a otro ser humano. Es decir, el artista, de alguna forma, ejecuta la acción inversa a la de interpretar el arte.

La clasificación entre gatos y perros de la que hemos hablado sucede en un proceso llamado forward propagation. Durante este proceso, la imagen del gato es transformada para ser separable y clasificable. Sin embargo, cuando se calibra la red neuronal, se hace a través de algo conocido como back propagation (backprop). Este proceso consiste en calcular gradientes del output con respecto a los filtros o kernels del algoritmo. Es decir, calibra los parametros de estos filtros para realizar las transformaciones adecuadas para identificar entre un perro y un gato.

El artista, me parece, ejecuta un backprop. Calibra la forma y el contenido de su obra de tal forma que produzca la respuesta que él o ella desea. Todo esto sucede sin que el artista lo haga conscientemente. Probablemente sea a través de la intuición o de mecanismos que no entendemos o no conocemos. Pero el resultado de una obra de arte efectiva es un impulso de información sintetizada que al interactuar con nuestros receptores neuronales, produce respuestas que el artista transmite, pero en formas que el artista jamás pudo predecir porque carece del marco referencial del receptor. Esta cuota de información debe ser interpretable por otros humanos. De ahí que sea necesaria una gran sensibilidad para generar la encriptación adecuada.

Jurgen Schmidhuber tiene una serie de teorías en las que trata de explicar el arte, el humor, el placer, etc. Schmidhuber parte del principio de complejidad informática de Kolmogorov que habla de la información comprimida más pequeña que es computable. Algo así entiendo el papel del artista. La obra de arte más efectiva es esa compresión de informacion intransmitible a través del lenguaje, pero que es descomprimible por nuestra red neuronal biológica.

No pretendo comparar el nivel de complejidad de los algoritmos que utilizamos en machine learning a los mecanismos biológicos. Sólo creo que podemos entendernos a nostros mismos a través de las formas creativas en que utilizamos matemáticas para transformar el mundo perceptible (y también aquel que no lo es).

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Call Me By Your Name: Sobre La Belleza

Call Me By Your Name de Luca Gudagnino puede ser resumida como una película sobre el primer amor. La historia es bastante simple: un estudiante de posgrado (Oliver) visita Italia para estudiar arqueología y durante su breve estadía se enamora de Elio, el hijo del profesor con el que trabaja.

Pero la ventaja del arte es aquella de dotar de verdad a esas cosas que con tanta facilidad podemos expresar. Es fácil describir la historia pero es mucho mas díficil transmitirla. Guadagnino lo hace magistralmente. La obra de arte que el director italiano ha creado es una que trata de exploración y de la belleza asociada con ese descubrimiento.

Hay bastantes elementos que trabajan en conjunto en el contexto de Call Me By Your Name. El tema de estudio de los personajes es la arqueología. En específico se enfocan en la exploración del arte griego en Italia. Es decir, la busqueda de la belleza antigua. La escultura griega se caracteriza por la idealización del cuerpo humano. Las formas, a veces anatómicamente imposibles, exhuberan belleza platónica. Lo platónico es aquello inalcanzable, aquello fuera del mundo material. En estas formas griegas, sus artistas plasmaron una belleza efímera. Ahora la descubrimos deteriorada, olvidada y exaltada a través de su descubrimiento. Es decir, la obra de arte no es infinita: se materializa y decae hacia una muerte temporal de la que despierta cuando es re-descubierta. Una vez que vuelve a la vida, la obra de arte tiene un nuevo significado. Ahora liberada de su espacio-tiempo, adquiere mil nuevos significados. ¿Entonces era realmente platónica?

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El otro punto contextual importante es el lenguaje. El lenguaje está estrechamente ligado a la arqueología. Y en el caso de las lenguas occidentales, las raíces las trazamos al griego y al latín principalmente. En una escena, los personajes discuten el origen de la palabra albaricoque (chabacano) y la evolución de la misma a través de los siglos. El punto es que el lenguaje evoluciona, se adapta y se transforma según su contexto. Los grafemas son constantemente re-interpretados. En una expresión del zeitgeist, las palabras adquieren nuevos significados. Al igual que el arte, el lenguaje es re-descubierto constantemente y, en un ejercicio postestructuralista, el significado de las palabras es fluido.

Ahora pues, podemos ver que en el trasfondo, Guadagnino sitúa esta idea de evolución de las cosas. Además, nos prepara para entender a la belleza como algo efímero destinado a entenderse con la distancia del tiempo.

Cuando conocemos a Oliver, la primera impresión de Mr. Perlman es que Oliver es una figura imponente. Esta idea de Oliver como algo más que un humano se construye a través de las tomas de Oliver. Una y otra vez, cuando Elio y Oliver comparten escenas, vemos a Oliver desde abajo, como veríamos una escultura. El físico de Oliver es también el de una escultura griega. Pero la verdadera belleza yace en la relación de Elio y Oliver. Para Elio, todo es un acto de descubrimiento. Si bien, Oliver es esa obra de arte que Elio descubre, el arte sucede cuando los dos se unen, aludiendo a esa idea postestructuralista de la dependencia del significado del objecto de un significador. La construcción del amor en este filme se hace de esta forma: Elio y Oliver participan en una dialéctica semiótica en la cual Elio descubre el amor a través de Oliver. El resultado, la relación entre estos, es la obra de arte. La belleza de las imágenes del filme es indescutible. La fotografía es impecable y ese valor artístico eleva esta historia a un nivel contemplativo.

La relación entre estos dos termina. Como el arte que estudian los personajes, el tiempo pone un ultimátum a esta obra. Y una vez que termina, es muy doloroso. La película termina con esta muerte del amor entre Elio y Oliver. La última escena tiene a Elio frente al fuego llorando mientras repite en su mente, una y otra vez, esta historia que acaba de concluir. Su expresión nos dice que a través de ella, solo encuentra dolor, ante la ineludible realidad de la conclusión. Is it a video, is it a video repite una y otra vez Sufjan Stevens en el fondo en la canción Visions of Gideon. Esta es la clave. Su primer amor, esa obra de arte, se ha convertido en otro objeto que ha decaído y deberá ser re-descubierto en un futuro. Sólo al verlo como un video en el futuro, Elio podrá apreciar su belleza. En este momento, el objeto que fue esa historia de amor sólo significa sufrimiento porque ha terminado. Pero el tiempo, la madurez y la evolución de Elio le darán un nuevo significado. Tal como las raíz de las palabras, esta experiencia del primer amor es raíz de muchas otras cosas en la vida de Elio. Tal como el arte griego, estaba destinado a ser efímero. Pero también es platónico, porque persiste en esencia, aunque su significado sea fluido.

El final es triste pero no trágico. La audiencia, con la ventaja de una perspectiva más objetiva, puede aceptar el valor de lo que Elio ha vivido, aun si no podemos negar el dolor que le ocasiona en el instante. Al final, toda esta retórica que he escarbado de Call Me By Your Name es transparente. Es decir, no obscurece el valor más grande de la pelicula: la narrativa. La historia es contada con naturalidad, llevada a cabo por las increíbles actuaciones de todo el elenco. Mi película favorita del este año.

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