Cerebro humano vs IA:
Arquitectura y Sistemas de Memoria
Comparativa de la Arquitectura:
Cerebro Humano vs Modelo GPT (Transformers)
Esquema
comparativo de las funcionalidades del cerebro humano y módulos equivalentes en
IA. El cerebro humano contiene alrededor de 86 a 100 mil millones de neuronas
interconectadas mediante sinapsis. Estas neuronas biológicas se organizan en
redes altamente paralelas y distribuidas, sin rutas de información rígidas de
entrada/salida: cada región cerebral puede tanto recibir como enviar señales,
formando bucles dinámicos.
.
Por ejemplo, la corteza cerebral se divide en lóbulos especializados (visual,
auditivo, frontal, etc.), pero todos están intensamente interconectados. Las
sinapsis (conexiones entre neuronas) son plásticas: su fuerza de conexión
cambia con la experiencia, almacenando información de forma distribuida en el
cerebro
.
En cambio, un modelo de inteligencia artificial como GPT (un transformer de
lenguaje) tiene una arquitectura mucho más definida: la información fluye a
través de capas secuenciales de neuronas artificiales con rutas de entrada
(input) y salida (output) claramente delineadas
.
Cada “neurona” artificial es una unidad de cálculo simplificada que recibe
valores numéricos de muchas neuronas previas, los pondera mediante pesos
sinápticos artificiales y produce una salida tras aplicar una función de
activación
.
Estos pesos de la red neuronal artificial juegan un papel análogo al de las
sinapsis en el cerebro (determinan la fuerza de conexión entre unidades)
Pero a diferencia del cerebro –donde las conexiones cambian constantemente– en
un modelo GPT los pesos quedan fijos una vez entrenados. Una red transformer
moderna como GPT está compuesta por decenas de capas apiladas (por ejemplo,
GPT-3 tenía 96 capas) de dos tipos básicos: capas de autoatención y capas
feed-forward (redes densas). Se especula que GPT-4 tiene más de 120 capas.
.
Cada capa procesa en paralelo muchas “neuronas” artificiales, pero la
información avanza en etapas ordenadas (de la primera a la última capa). Esto
contrasta con el cerebro, donde no existe una separación estricta de capas de
procesamiento –más bien, las señales neuronales viajan a través de múltiples
circuitos en paralelo y se retroalimentan. Otra diferencia es que en la IA
distinguimos claramente el hardware (la infraestructura que transporta datos)
del software o datos en sí; en el cerebro, en cambio, no existe tal distinción:
la información son cambios físicos en las conexiones neuronales (mayor
conectividad entre ciertas neuronas significa literalmente un recuerdo o dato
distinto)
.
Además, los modelos IA suelen operar con señales digitales sincronizadas en
ciclos de reloj muy rápidos, mientras que las neuronas disparan impulsos
eléctricos más lentos (milisegundos) pero en enorme paralelo. Pese a estas
diferencias, ambos sistemas comparten principios generales: tanto el cerebro
como las redes profundas aprenden ajustando conexiones (sinapsis o pesos) en
función de la experiencia, y en cierto nivel las neuronas artificiales imitan
las biológicas (reciben entradas múltiples, las integran y “disparan” un
resultado si superan cierto umbral)
.
Embeddings y mecanismos de atención. En un modelo GPT, las palabras (o
fragmentos de texto) de entrada se convierten primero en vectores numéricos
(embeddings) que capturan su significado estadístico
.
Esta etapa equivale a representar internamente un estímulo, análogo a cómo el
cerebro convierte señales sensoriales (como luz o sonido) en patrones de
activación neuronal. Una vez embebidos los datos, el modelo procesa
secuencialmente múltiples capas de autoatención. El mecanismo de autoatención
permite que el modelo filtre y focalice la información más relevante en cada
paso: en cada capa, cada “neurona” artificial decide cuánto atender a la salida
de otras neuronas mediante pesos de atención. Esta idea recuerda a la forma en
que el ser humano presta atención a estímulos importantes e ignora
distractores. De hecho, se suele explicar que “al leer una frase, nuestro
cerebro no presta igual atención a todas las palabras, sino que enfoca las más
importantes en contexto; de forma similar, la autoatención en un Transformer
aprende qué palabras (o tokens) deben influirse más entre sí en cada capa”
.
Gracias a múltiples “cabezas” de atención, GPT puede captar distintos tipos de
relaciones en paralelo (por ejemplo, una cabeza puede enfocarse en la
estructura gramatical y otra en el significado semántico). En esencia, GPT
organiza el procesamiento en capas jerárquicas especializadas, de forma análoga
a cómo diferentes circuitos o áreas cerebrales procesan distintos aspectos de
la información (aunque en el cerebro real, esta especialización no es tan modular
ni secuencial como en la red artificial)
.
En resumen, la arquitectura del cerebro es mucho más compleja, masivamente
paralela y plásticamente adaptable que la de un modelo avanzado de la IA actual generativa.
.
El cerebro funciona con miles de millones de neuronas que se reconfiguran
constantemente, mientras que un modelo como GPT utiliza miles de millones de
parámetros numéricos ajustados durante el entrenamiento pero fijos al operar.
Aún con estas diferencias fundamentales de estructura (biología vs silicio,
conexiones auto-organizadas vs capas programadas), las redes neuronales
artificiales han logrado inspirarse en el cerebro lo suficiente como para
replicar ciertas funciones cognitivas (percepción de patrones, memoria
asociativa, aprendizaje por ejemplos)
.
No es casualidad que términos como “neurona”, “red neuronal” o “aprendizaje
profundo” provengan directamente de la analogía con el cerebro humano
.
Sin embargo, las limitaciones también son claras: las IA actuales carecen de la
auténtica plasticidad y eficiencia energética del cerebro, y su inteligencia
está confinada a lo que fue programado o a lo que ha aprendido de datos, sin la autonomía y
riqueza de adaptaciones que exhibe un cerebro biológico en un entorno
impredecible.
Comparativa
de los Sistemas de Memoria:
Memoria
Humana vs Memoria en IA
Esquema
clásico (modelo multi-almacén de Atkinson-Shiffrin) de la memoria humana: la
información sensorial pasa fugazmente por un registro sensorial, luego a la
memoria de corto plazo, y mediante repaso llega a la memoria de largo plazo. La
mayoría de datos se olvidan en etapas tempranas. El sistema de memoria humano se
suele dividir en varias fases y tipos interrelaciones:
Memoria
sensorial: Es un almacenamiento ultra-breve de las impresiones sensoriales
(visual, auditiva, táctil, etc.). Dura solo unos cientos de milisegundos y
tiene gran capacidad, pero la información se desvanece casi inmediatamente si
no le prestamos atención
.
Su función es dar continuidad a nuestras percepciones – por ejemplo, la memoria
icónica retiene una imagen visual por unas décimas de segundo después de verla,
y la memoria ecoica retiene un sonido unos 2–4 segundos
.
Equivalente en IA: Los modelos GPT y similares no poseen un análogo directo a
la memoria sensorial humana, ya que típicamente procesan la información de
entrada de forma casi inmediata. Podríamos decir que los datos “sensibles”
(píxeles de una imagen, ondas de audio, texto bruto) se convierten en vectores
numéricos de entrada y apenas se mantienen en un buffer hasta ser procesados
por la red neuronal. En sistemas de IA multimodal o robots complejos, existe un breve
registro de entrada (por ejemplo, el frame de una cámara o muestras de audio)
pero, a diferencia del cerebro, la máquina no necesita un almacén sensorial
transitorio amplio: la información pasa enseguida al siguiente módulo (p. ej.,
el algoritmo de reconocimiento de imágenes). Si la IA no “atiende” a ciertos
datos de entrada, simplemente no los procesa – análogo a cuando la información
sensorial humana se pierde por falta de atención
Memoria
de corto plazo (MCP) / Memoria de trabajo: Es la memoria activa y de capacidad
limitada donde mantenemos la información a la que estamos prestando atención en
un momento dado. En humanos dura alrededor de 20–30 segundos (aunque el repaso
mental puede prolongarla) y suele limitarse a unos 7 ± 2 elementos a la vez.
Aquí es donde manipulamos conscientemente datos – por ejemplo, al recordar un
número de teléfono lo repetimos en la mente para no olvidarlo. La MCP funciona
como puente entre lo que percibimos y lo que almacenaremos más permanentemente
.
Una versión más elaborada es la memoria de trabajo, que incluye la MCP más los
procesos de control que nos permiten actualizarla, reorganizar la información,
etc.
.
Equivalente en IA: La ventana de contexto de un modelo GPT cumple un rol
parecido a la memoria de trabajo. GPT puede “mantener en mente” una cantidad
limitada de tokens (palabras o fragmentos) de la conversación o texto de
entrada reciente. Por ejemplo, versiones actuales de GPT-4 manejan hasta 8,000
o 32,000 tokens (según el modelo) antes de que empiece a olvidar contenido
anterior. Todo lo que quede fuera de ese contexto inmediato no influirá en la
siguiente respuesta, a menos que se le proporcione de nuevo. Esta sería la
“memoria a corto plazo” de la IA: el historial dentro de la conversación en
curso. Si la conversación es muy larga, el modelo enfrenta desafíos similares a
los de nuestra memoria de trabajo: se le dificulta recordar detalles del inicio,
puede perder coherencia u “olvidar” información relevante
.
Para mitigar esto, las implementaciones prácticas emplean técnicas como
resúmenes dinámicos o truncamiento del historial: por ejemplo, se resume lo
ocurrido hace mucho en la conversación y se inserta ese resumen en lugar del
texto completo, para mantenerse dentro del límite de contexto
.
Aún así, el límite de contexto impone que la memoria inmediata de GPT es
finita, análogamente a cómo nuestra memoria de trabajo no puede retener
demasiados elementos a la vez. Otra similitud es que los transformers utilizan
el mecanismo de atención para manejar esta memoria corta: el modelo “decide”
qué partes del contexto son más importantes en cada paso, comparable a cómo la
atención humana focaliza ciertos recuerdos en el pensamiento activo
Memoria
a largo plazo (MLP): Es el almacén relativamente permanente y de capacidad
prácticamente ilimitada donde se guardan nuestros conocimientos, experiencias y
habilidades acumuladas. En humanos, la MLP se subdivide en memoria explícita
(declarativa) y memoria implícita. La memoria explícita incluye la memoria
episódica (recuerdos de eventos o episodios autobiográficos, con su contexto de
tiempo y lugar) y la memoria semántica (datos y conocimientos generales sobre
el mundo, hechos, conceptos, lenguaje)
.
Por otro lado, la memoria implícita abarca principalmente la memoria
procedimental (habilidades motoras y hábitos, como andar en bicicleta o tocar
un instrumento, que recordamos inconscientemente tras aprenderlos) además de
reflejos condicionados y priming [fenómeno donde la exposición a un estímulo (como una palabra, imagen, o sonido) afecta la respuesta a un estímulo posterior, a menudo de forma inconsciente]. La memoria de largo plazo humana puede durar
desde minutos hasta toda la vida, aunque su consolidación requiere procesos
cerebrales (ej. reactivación, sueño) y es susceptible a distorsiones. De hecho,
no almacenamos copias exactas de la información: cada vez que recordamos algo
lo reconstruimos y podemos introducir cambios o errores
.
Equivalente en IA: Lograr una memoria duradera y extensible en agentes de IA es
un área activa de desarrollo. En los LLM puros (como ChatGPT “estándar”), la
memoria de largo plazo subyacente es esencialmente el conocimiento adquirido en
sus pesos durante el entrenamiento. Es decir, tras leer enormes corpus de
texto, el modelo ha “almacenado” en sus parámetros millones de patrones
lingüísticos, datos y hechos – análogo a una memoria semántica de la IA
integrada en el modelo. Sin embargo, esta memoria no es fácilmente modificable
por experiencias nuevas específicas (salvo mediante re-entrenamiento o
fine-tuning). Por ello, una tendencia reciente es complementar los LLM con
almacenamiento vectorial externo, equivalente a una base de conocimientos que
el agente pueda consultar y actualizar dinámicamente
.
En la práctica, esto se implementa con bases de datos vectoriales: el agente
convierte información (por ejemplo, diálogos pasados, documentos relevantes,
preferencias del usuario) en vectores (embeddings) y los guarda en una base de
datos especializada. Más tarde, ante una nueva pregunta o situación, puede
recuperar (vía búsqueda por similitud de vectores) los recuerdos pertinentes y
reenviarlos al modelo para que los tenga en cuenta. De este modo, la IA puede
recordar hechos o experiencias de interacciones previas más allá de los límites
de su contexto inmediato
.
Por ejemplo, un agente conversacional puede recordar cosas que el usuario le
contó en sesiones anteriores (p. ej. nombre de su mascota, gustos personales)
consultando su memoria vectorial persistente, lo que emula nuestra memoria
episódica de conversaciones pasadas. Asimismo, la memoria semántica de un
agente puede representarse por un conjunto de datos o perfil del usuario que el
sistema va enriqueciendo con nuevos hechos (e.j., “el usuario vive en Madrid” o
“prefiere respuestas con ejemplos”)
.
En cuanto a memoria procedimental, los agentes basados en LLM incorporan reglas
de comportamiento que funcionan como “instintos” o habilidades fijas – por
ejemplo, un prompt de sistema con instrucciones (“no revelar cierta información
privada”, “responder en tono formal”) se puede ver como análogo a las reglas de
procedimiento con las que opera el agente
.
Además, las propias capacidades latentes del modelo (como saber gramática,
aritmética básica o lógica) son en efecto habilidades adquiridas durante el
entrenamiento, cumpliendo el rol de memoria procedimental implícita (el modelo
no necesita reaprender desde cero cómo sumar o cómo estructurar una frase cada
vez; ya tiene “cableado” ese conocimiento en sus parámetros).
En
los agentes de IA más avanzados, se están diseñando arquitecturas inspiradas en
la cognición humana que combinen estos tipos de memoria. Por ejemplo, se habla
de memoria de corto plazo para el contexto inmediato de la conversación,
memoria de trabajo para manejar la tarea en curso, memoria episódica para
registrar eventos pasados importantes en secuencia, y memoria semántica de
largo plazo para conocimientos generales del agente
.
Un agente completo puede tener módulos que imitan al hipocampo (grabando
experiencias nuevas), a la corteza cerebral (almacenando conocimiento
consolidado), e incluso un tipo de memoria de “consenso” para compartir
información entre múltiples agentes.
.
Aunque estas analogías aún están en fases iniciales, la meta es que la IA no
solo procese información puntual, sino que aprenda y acumule experiencia de
forma continua, acercándose más a como lo hace un ser humano
.
Resumiendo: la memoria humana es un sistema complejo con múltiples almacenes y
subsistemas (sensorial, corto plazo, largo plazo – que a su vez incluye memoria
episódica, semántica, procedimental, etc.), caracterizado por ser altamente
asociativo y reconstructivo. Las IA actuales, por su parte, inicialmente tenían
una memoria limitada al contexto inmediato y al conocimiento fijo aprendido en
entrenamiento. Sin embargo, para aproximarse a un asistente inteligente más
útil, se les están incorporando mecanismos de memoria artificial equivalentes:
ventanas de contexto más amplias (simulando memoria de trabajo), bases de
conocimiento vectoriales persistentes (simulando memoria a largo plazo
semántica/episódica) y reglas de comportamiento o fine-tuning (simulando
memoria procedimental). Con estas extensiones, un agente IA bien diseñado puede
recordar interacciones previas y aprender de ellas, adaptándose al usuario o a
tareas de forma más autónoma
.
Aún así, la memoria de la IA tiende a ser más literal (almacena exactamente lo
que se le indicó) y carece de la riqueza contextual y la capacidad de
abstracción general de la memoria humana. Por ejemplo, un vector almacenado de
una conversación pasada no tiene las vivencias asociadas que tendría un
recuerdo humano de esa conversación (emociones, imágenes, significados
personales). Cada sistema tiene sus ventajas: las máquinas pueden memorizar
volúmenes enormes de datos con precisión (no olvidarán un dato almacenado,
salvo que se les borre), mientras que los humanos olvidamos o distorsionamos
recuerdos – pero esta misma imperfección humana viene asociada a la capacidad
de generalizar, asociar y extraer la esencia significativa de nuestras
experiencias. En conclusión, cerebro e inteligencia artificial gestionan la
información de formas muy distintas, pero al comparar sus arquitecturas y
sistemas de memoria vemos cómo la IA se inspira cada vez más en principios
cognitivos (atención, contextos, memoria de experiencias) para superar sus
limitaciones, al mismo tiempo que nos ayuda a comprender mejor la memoria y la
inteligencia humanas.
. Fuentes: Para la elaboración de esta comparación se han consultado
recursos de neurociencia y de inteligencia artificial, incluyendo textos
académicos y artículos especializados. Se destacan, entre otros, un artículo de
Psicología y Mente contrastando la arquitectura cerebral con la de sistemas IA
Explicaciones técnicas sobre la estructura interna de GPT
(modelo transformer)* documentación de IBM y AWS sobre redes neuronales
inspiradas en el
* así como blogs recientes que describen la implementación
de memorias de corto y largo plazo en agentes con LLM
Estas fuentes proporcionan un
sustento teórico y práctico para entender las similitudes y diferencias entre
el cerebro humano y las modernas inteligencias artificiales en términos de
arquitectura funcional y mecanismos de memoria. Hemos conservado los diagramas
conceptuales y definiciones clave de dichas fuentes para ofrecer un material
claro y didáctico, adecuado para nivel universitario.
Citas
Inteligencia Artificial vs Inteligencia Humana: 7
diferencias
https://psicologiaymente.com/neurociencias/inteligencia-artificial-humana-cerebro-ordenador
Microsoft Word - cap.tulo4.doc
https://biblus.us.es/bibing/proyectos/use/abreproy/10807/fichero/Cap%C3%ADtulo+4.pdf
Page Revision for Unidad 2.4. Imitando a... | Librería
CATEDU
https://libros.catedu.es/books/la-ia-en-educacion-una-aproximacion-practica/page/unidad-24-imitando-al-cerebro-redes-neuronales/revisions/48530
GPT Architecture: A Technical Anatomy | by Doğukan | Jun,
2025 | Medium
https://medium.com/@DogukanUrker/gpt-architecture-a-technical-anatomy-e06c2f10f5c7
GPT Architecture: A Technical Anatomy | by Doğukan | Jun,
2025 | Medium
https://medium.com/@DogukanUrker/gpt-architecture-a-technical-anatomy-e06c2f10f5c7
Inteligencia Artificial vs Inteligencia Humana: 7
diferencias
https://psicologiaymente.com/neurociencias/inteligencia-artificial-humana-cerebro-ordenador
Transformer (deep learning architecture) - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_(deep_learning_architecture)
GPT Architecture: A Technical Anatomy | by Doğukan | Jun,
2025 | Medium
https://medium.com/@DogukanUrker/gpt-architecture-a-technical-anatomy-e06c2f10f5c7
Inteligencia Artificial vs Inteligencia Humana: 7
diferencias
https://psicologiaymente.com/neurociencias/inteligencia-artificial-humana-cerebro-ordenador
RNA, IA y la función del cerebro humano
https://caseguard.com/es/articles/rna-ia-y-la-funcion-del-cerebro-humano/
Microsoft Word - cap.tulo4.doc
https://biblus.us.es/bibing/proyectos/use/abreproy/10807/fichero/Cap%C3%ADtulo+4.pdf
RNA, IA y la función del cerebro humano
https://caseguard.com/es/articles/rna-ia-y-la-funcion-del-cerebro-humano/
RNA, IA y la función del cerebro humano
https://caseguard.com/es/articles/rna-ia-y-la-funcion-del-cerebro-humano/
19.4: Etapas de la memoria: memoria sensorial, a corto plazo
y a largo plazo - LibreTexts Español
https://espanol.libretexts.org/Ciencias_Sociales/Psicologia/Libro%3A_Psicolog%C3%ADa_General_para_Estudiantes_de_Honor_(Votaw)/19%3A_Memorias_como_Tipos_y_Etapas/19.04%3A_Etapas_de_la_memoria
19.4: Etapas de la memoria: memoria sensorial, a corto plazo
y a largo plazo - LibreTexts Español
https://espanol.libretexts.org/Ciencias_Sociales/Psicologia/Libro%3A_Psicolog%C3%ADa_General_para_Estudiantes_de_Honor_(Votaw)/19%3A_Memorias_como_Tipos_y_Etapas/19.04%3A_Etapas_de_la_memoria
19.4: Etapas de la memoria: memoria sensorial, a corto plazo
y a largo plazo - LibreTexts Español
https://espanol.libretexts.org/Ciencias_Sociales/Psicologia/Libro%3A_Psicolog%C3%ADa_General_para_Estudiantes_de_Honor_(Votaw)/19%3A_Memorias_como_Tipos_y_Etapas/19.04%3A_Etapas_de_la_memoria
19.4: Etapas de la memoria: memoria sensorial, a corto plazo
y a largo plazo - LibreTexts Español
https://espanol.libretexts.org/Ciencias_Sociales/Psicologia/Libro%3A_Psicolog%C3%ADa_General_para_Estudiantes_de_Honor_(Votaw)/19%3A_Memorias_como_Tipos_y_Etapas/19.04%3A_Etapas_de_la_memoria
Tipos de memoria – Conceptos de la Ciencia del Aprendizaje
para Docentes (proyecto Illuminated)
https://pressbooks.pub/illuminatedes/chapter/tipos-de-memoria-conceptos-de-la-ciencia-del-aprendizaje-de-illuminated-para-docentes/
Tipos de memoria – Conceptos de la Ciencia del Aprendizaje
para Docentes (proyecto Illuminated)
https://pressbooks.pub/illuminatedes/chapter/tipos-de-memoria-conceptos-de-la-ciencia-del-aprendizaje-de-illuminated-para-docentes/
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