O CÉREBRO, O UNIVERSO E A INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

O avanço dos estudos é sempre o resultado do impulsionamento conveniente do mercado, da mesma maneira que os valores das empresas de capital aberto nas bolsas de valores de todo mundo, as pesquisas, majoritariamente, são sempre movidas pelas expectativas de resultado das empresas, e reside aí a importância do fomento público a pesquisa, que fique fora da lógica reinante do mercado. O mercado quando intervém na pesquisa, dando sua diretriz sempre o faz em nome da expectativa dos resultados financeiros que possam refletir no médio e longo prazo no valor do negócio, e aqui não existe nenhuma crítica nesse artigo, mas mera constatação factual.

No universo tecnológico reina nesse momento a expansão espacial pelo desenvolvimento em diversas categorias, seja no turismo espacial ou na comunicação por meio de nano satélites, existe uma corrida prá-la de acirrada pelo domínio do espaço nesse complexo universo, onde muito ainda temos por descobrir.

O desenvolver da inteligência artificial ocorre paralelamente a compreensão do cérebro e é nessa complexidade e ignorância do objeto, que cérebros e o universo se assemelham, onde todos nós tempos uma parcela ínfima do seu conhecimento, por mais interessante e necessário que seja o estudo nesses dois mundos, cérebro e universo.

Vejamos os números, se a Internet (WWW) tem 10 bilhões de conexões, o cérebro tem cem bilhões de neurônios envolvidos em três vezes mais nódulos e sinapses neurais do que toda a rede mundial da Internet, o que já causa espanto quando se fala em complexidade do cérebro e de se imaginar a distância que temos percorrer para maturidade da inteligência artificial.

De fato se observarmos o céu, nos cria uma sobrecarrega com sua imensidade, contemplar um mapa cerebral sobrecarrega na mesma medida, como bem destacou  Óscar Marín, um neurocientista espanhol radicado no Reino Unido, diretor do Centro de Neurobiologia do Desenvolvimento do King’s College London, que em recente entrevista ao Jornal Econômico Espanhol, Expansion, falou sobre a importância do estudo do cérebro, notadamente em nossa infância.

Para ele lembra que, “O cérebro humano se desenvolve ao longo de duas décadas, e entender seu desenvolvimento também significa entender o desenvolvimento de duas décadas de vida”, e  “Tudo o que somos, tudo o que sentimos, é devido ao nosso cérebro”.

Marín, lembra que o córtex cerebral contém 20% dos neurônios do cérebro, a região que evoluiu mais e a mais complexa do cérebro, o que nos permite realizar as funções mais caracteristicamente humanas, mais executivas e adaptativas ao ambiente. “Ele contém centenas de milhares de neurônios em um volume mínimo: saber que o cérebro é como tentar conhecer nossa galáxia”.

Durante a maior parte de nossas vidas, estamos mudando porque nosso cérebro muda; e na maturidade este órgão irá adaptar e eliminar conexões cerebrais que não o serviram anteriormente.

Logo o estudo da inteligência artificial, de forma análogo evolui sempre por um terreno ainda mais complexo e ilimitável. É de se destacar que a coisa mais complexa que nosso corpo faz é desenvolver impulsos sinápticos (impulsos nervosos) ao longo de duas décadas de vida, um mecanismo resultante de dois milhões de anos de evolução da espécie humana para se adaptar ao seu ambiente, e em evolução permanente.

Com isso, não é surpresa que um grande número de patologias neuropsiquiátricas sejam o resultado do desenvolvimento cerebral, de uma doença motora a doenças mentais cuja aparência coincide ou é imediatamente após a fase de desenvolvimento cerebral.

Tal qual o universo, os neurocientistas se debruçam para melhor entender sobre as alterações genéticas que afetam o desenvolvimento cerebral para produzir uma doença. O processo de desenvolvimento cerebral é tão complexo que dá origem a um grande número de doenças neurodesenvolvimentares.

Como Marin destaca “Os leigos da matéria têm a ideia errada de que o cérebro trabalha por zonas segmentadas e especializadas, apesar do que pode parecer, “o cérebro não é como um quebra-cabeça, não é um conjunto de engrenagens como um processador de computador; o dinamismo cerebral é muito mais complexo e se sobrepõe em diferentes camadas, todas plásticas e interconectadas”.

Tal qual o universo o cérebro funciona de forma conectadas, por caminhos muito pouco conhecidos, o que em paralelo nos permite imaginar a longa estrada por percorrer da inteligência artificial.

Pra melhor exemplificar, embora metade dos neurônios estejam no cerebelo, que mal responde por 10% do volume cerebral, casos foram descritos de pessoas que nascem sem essa parte do cérebro que é responsável pelo controle do equilíbrio e outras funções motoras complexas têm sido capazes de desenvolvê-los, com certas dificuldades, desde que o resto do cérebro se adaptou durante as primeiras décadas de vida para compensar a deficiência, no desenho evolutivo e complexo da inteligência cerebral..

O funcionamento do cérebro se assemelha ao de uma orquestra, na qual os músicos produzem som assim como as sinapses neuronais produzem impulsos nervosos elétricos, e o maestro da orquestra carrega o ritmo da orquestra da mesma forma que os axônios neurais conectam alguns sinais com outros para que o cérebro funcione corretamente. E destaca Marín, “E se não tivermos bem os neurônios, a música transborda e a epilepsia aparece, por exemplo.”

O estudo do cérebro, pela sensibilidade da região tem muitas limitações, e para poder melhor estudar, dentro de outros parâmetros os neurocientistas se utiliza, de camundongos, pois curiosamente como cérebros de diferentes tamanhos e complexidades, como os de um rato ou de um humano, têm uma proporção semelhante de neurônios excitatórios e inibitórios, embora de aparência distinta, os circuitos cerebrais (e sequência genética) são semelhantes entre ambas as espécies, o que os torna magníficos modelos para pesquisa cerebral básica em laboratório.

Para entender a rigidez do desenvolvimento cerebral, a pesquisa em animais é fundamental, já que não é possível na medicina realizar pesquisas sobre o cérebro in vivo por ser um órgão muito inacessível, logo em humanos, os estudos são mais psicológicos e psicométricos, mas não temos acesso a circuitos cerebrais.

O evoluir da inteligência digital enfrenta então muitas barreiras, como destacam Brian Christian, Tom Griffiths, Paulo Geiger, na sua obra “ Algoritmos para viver: A ciência exata das decisões humanas” by)”, a  célebre acurada previsão da “Lei de Moore”, feita por Gordon Moore, da Intel, em 1975, de que o número de transistores numa CPU iria dobrar a cada dois anos. O que não se aprimorou nesse ritmo foi o desempenho da memória, o que quer dizer que, em relação ao tempo de processamento, o custo do acesso à memória também está crescendo exponencialmente. Quanto mais rápido você for capaz de escrever seus trabalhos, por exemplo, maior a perda de produtividade decorrente de cada ida à biblioteca. Da mesma forma, uma fábrica que duplique a cada ano a velocidade de sua fabricação — mas continue recebendo do exterior o mesmo número de componentes que lhe são enviados no mesmo ritmo lento, não será muito melhor do que uma fábrica duas vezes mais ociosa. Por algum tempo, pareceu que a Lei de Moore estava rendendo pouco mais do que processadores que paravam de trabalhar cada vez mais depressa, e ficavam assim cada vez mais tempo. Na década de 1990, isso começou a ser conhecido como “barreira da memória”. A melhor defesa dos cientistas da computação contra ir de encontro a essa barreira tem sido uma hierarquia cada vez mais elaborada: caches dentro de caches dentro de caches, ao longo de toda a linha. Os laptops, tablets e smartphones do consumidor moderno têm uma hierarquia na ordem de seis camadas de memória, e gerenciar inteligentemente a memória nunca foi tão importante para a ciência da computação quanto o é hoje em dia. Então, comecemos com a primeira pergunta que vem à mente a respeito de caches (ou de guarda-roupas, nesse caso): o que fazer quando ficam cheios? Logo o que fazemos com tanta informação acumulada nesses novos tempos, sendo a maioria dela uma verdadeira perda de tempo?

“Diz-se que a ciência da memória humana começou em 1879, com um jovem psicólogo da Universidade de Berlim chamado Hermann Ebbinghaus. Ebbinghaus quis ir a fundo para entender como a memória humana funcionava, demonstrando que era possível estudar a mente com todo o rigor matemático das ciências exatas. Assim, começou a fazer experiências consigo mesmo. Todo dia, Ebbinghaus se sentava e memorizava uma lista de sílabas que não tinha qualquer sentido. Depois testava a si mesmo com as listas de dias anteriores. Mantendo esse hábito no decurso de um ano, ele estabeleceu muitos dos mais básicos resultados na pesquisa da memória humana. Confirmou, por exemplo, que praticar com uma lista muitas vezes faz com que ela permaneça mais tempo na memória, e que o número de itens que se podem lembrar com exatidão decresce com o passar do tempo. Seus resultados mapearam um gráfico de como a memória se esvaece com o tempo, conhecido hoje por psicólogos como “a curva do esquecimento”. Os resultados obtidos por Ebbinghaus firmaram a credibilidade de uma ciência quantitativa da memória humana, mas deixaram em aberto algo um tanto misterioso. Por que essa curva em particular? Ela sugere que a memória é boa ou ruim? Qual é a história subjacente a isso? Essas perguntas estimularam a especulação e a pesquisa dos psicólogos durante mais de cem anos.

Muitos acreditam que no curto prazo será possível desenvolver terapias inovadoras, mas é necessário investir em projetos de pesquisa de longo prazo para “nos permitir conhecer o pano de fundo dos problemas.

O estudo da nossa memória caminha e serve de revelação para as ciências da computação, pois acredite que chega uma hora em que, para cada novo conhecimento, você esquece alguma coisa que sabia antes. É da maior importância, portanto, não ter fatos inúteis expulsando os úteis. Nas memórias digitais, quando um cache fica cheio, você obviamente vai precisar abrir nele um espaço se quiser armazenar qualquer outra coisa, e na ciência da computação essa abertura de espaço chama-se “substituição de cache”. Como escreveu Wilkes: “Como o cache só pode ter uma fração do tamanho da memória principal, as palavras que ele contém não podem ser preservadas nele de forma indefinida, e deve-se transferir para o sistema um algoritmo por meio do qual elas são progressivamente sobrescritas”.

Esses algoritmos são conhecidos como “políticas de substituição”, ou “políticas de evicção”, ou simplesmente como algoritmos de inclusão em cache.

A corrida espacial é fomentada por alguns operadores que conseguem ver nela resultados financeiros no médio e curto prazo, e sabidamente o mercado de ações responde com a valorização dessas empresas que estão nessa disputa como a Space X de Elon Musk, e por isso a disputa entre aprofundar os conhecimentos do universo ou do cérebro apesar das semelhanças parecem que nesse instante os que estão explorando o universo através das suas naves leva vantagem, tudo nesse mundo de transformação digital parece se resumir entre quem vende melhor ou pior o seu peixe, sem se importar com o resultado para humanidade no curto e médio espaço de tempo.

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