O inverno e a primavera da Inteligência Artificial

Em 2006, fiz a cadeira de Redes Neurais da UFRJ, como parte do meu mestrado em Processamento Digital de Sinais, motivado pelas tais redes que imitavam o cérebro humano, aprendiam sozinhas e que poderiam nos superar um dia.

Achei decepcionante, na época. As redes pareciam mais uma curiosidade, com pouca aplicação prática, do que algo realmente útil.

Alguns motivos:

– Só conseguíamos criar redes de três, cinco camadas, com poucos neurônios por camada (shalow network)

– Aplicações restritas à interpolação de funções

– O software Estatística tinha algo pronto para redes pequenas. Qualquer aplicação mais complexa, seria necessário pegar toda a matemática e implementar do zero.

Os resultados frios e estéreis eram porque, em 2006, eu estava em pleno “Inverno da Inteligência Artificial”.

Contudo, 10 anos depois, o campo era quente e fértil de inovações: redes de centenas de camadas (daí o termo deep neural network), milhares de neurônios por camada, reconhecimento de imagens, transcrição da linguagem falada, automação de tarefas rotineiras, humanos superados em jogos complexos como o Go…

A curva acima é chamada de “curva S da inovação”.

A maior parte dos conceitos, como o neurônio artificial, a função de ativação, backpropagation, já existia desde a década de 70, e não tinham mudado nada.

Como a IA saiu do inverno para a primavera que vivenciamos nos dias de hoje?

Aponto para três tópicos principais:

– Hardware

– Software

– Dados

1 – Hardware

A evolução da capacidade computacional e o poder do processamento paralelo são dois itens importantes.

1.1 – Lei de Moore

A Lei de Moore diz que o poder computacional dobra a cada 18 meses, para o mesmo custo. A unidade básica de computação é o transístor, basicamente uma chave que pode assumir o valor 0 ou o valor 1.

A Lei de Moore deve-se, basicamente, à miniaturização do transístor. Foi isso que permitiu celulares de bolso mais poderosos do que os supercomputadores mais avançados de décadas atrás.

Do computador que eu tinha em 2006 para 2018, 12 anos, houve um avanço de 256 vezes!

Imagine se o meu rendimento no banco fosse assim…

1.2 – GPU

Outro fator é o processamento paralelo, principalmente devido à GPU (Graphic process unit). Não confundir com a CPU, que é o coração de um computador.

Com a evolução dos computadores, ocorreu uma exigência cada vez maior na parte gráfica, devido aos jogos. A solução foi criar unidades de processamento especializadas em processar gráficos, a GPU (ou seja, os gamers financiaram este avanço na área de IA).

A CPU é como um carro, que se move rápido, porém leva pouca gente. A GPU é como um trem. É mais devagar que a CPU, mas transporta muito mais informação. Se for para transportar milhares de pessoas, é melhor ir de metrô do que alocar vários carros.

A parte mais pesada da rede neural é o algoritmo de treinamento, o backpropagation. Os cientistas da computação criaram meios de ‘enganar’ a GPU: disfarçaram a informação como um gráfico, para ser processada e devolvida à rede.

Hoje em dia, temos até TPU (Tensor process unit). A ideia é a seguinte. A GPU é para computação gráfica, e estava sendo utilizada via gambiarra para processar informação. Que tal uma unidade especialmente projetada para processamento paralelo? É a TPU.

Isso sem contar que, hoje em dia, não precisamos nem comprar o hardware. Dá para utilizar via cloud, alugando o tempo gasto, e o provedor do serviço se encarrega de ter o melhor hardware possível.

2 – Software

Além do hardware, ocorreu um avanço significativo em software.

Em 2019, Yoshua Bengio, Geoffrey Hinton e Yann LeCun ganharam o prêmio Turing, tipo o Nobel da computação, por terem fundado as bases para a IA sair do inverno.

Todo prêmio é injusto, no sentido de que deixa de fora dezenas de pessoas que contribuíram.

Destaco aqui três inovações importantes: erros numéricos, novos truques, pacotes open-source.

2.1 – Erros numéricos

Um backpropagation com dezenas de camadas e milhares de neurônios causa o efeito do “vanishing gradient”. Basicamente, as correções acabam ficando tão pequenas que desaparecem.

Aqui, cabe destacar que houve um avanço nos pacotes de álgebra linear como um todo, possibilitando que a computação seja feita com menor erro numérico e viabilizando a o backpropagation em várias camadas.

2.2 – Novos truques

Com o uso das redes neurais, um arsenal de novas técnicas foi sendo incorporado. Algumas:

Convolutional neural network: é uma camada de rede neural que funciona como uma janela deslizante – esta técnica performou melhor que todos os algoritmos de classificação comuns da época em reconhecimento de escrita

ReLu: é uma função de ativação extremamente simples, (= x se maior que zero, 0 se menor), porém, acrescenta uma não-linearidade interessante, que ajuda no problema do gradiente acima

Dropout: a fim de deixar a rede mais robusta, a cada rodada parte da informação é “jogada fora”. É como ler o mesmo livro várias vezes, porém a cada vez tirando algumas palavras por página – cada treinamento é mais difícil, porém a capacidade de generalização final acaba ficando maior.

Com o saco de truques maior, a própria arquitetura da rede passa a ser extremamente mais complexa. Combinar parte da rede convolucional, camadas com dropout, número de camadas, número de neurônios.

Há tantos hiperparâmetros que o desafio dos dias de hoje é descobrir a arquitetura ideal, não treinar a rede ou programar ela do zero.

2.3 – Poderosos pacotes Open Source

O Google empacotou as inovações citadas acima e lançou o Tensor Flow em 2015. O Facebook fez algo semelhante, com o PyTorch, de 2016, e há outras alternativas existentes. Note o timing, exatamente 10 anos depois do começo da minha pesquisa.

Não há nada melhor para um pacote computacional do que ter uma base grande de usuários engajados na causa: pessoas que vão utilizar, encontrar erros, enviar sugestões etc.

Todos os pacotes acima continuam em desenvolvimento e vão continuar enquanto a primavera da IA continuar.

Para o usuário, é fantástico. Não é necessário programar o neurônio artificial nem os complexos algoritmos de treinamento e arquitetura da rede neuronal, e sim, utilizar o conhecimento best in class do mundo. Grande parte das startups que vemos hoje utilizam pacotes como os citados.

O resultado é o que conhecemos hoje: algoritmos diversos reconhecendo padrões em imagens, sons e vídeos, em carros autônomos, fazendo forecast de falhas, batendo o ser humano em diversas áreas do conhecimento.

3 – Dados

Tão importante quanto software e hardware, são os próprios dados.

Hoje em dia, há uma quantidade praticamente ilimitada de dados digitais: fotos, vídeos, áudio.

Em 2006, as câmeras digitais já existiam, porém não eram onipresentes como é hoje. Eu me lembro de possuir uma câmera analógica na época, pois ainda eram mais baratas e melhores do que as digitais. A internet, idem. A minha era conexão discada. Eu esperava dar meia-noite, para me conectar e pagar apenas um pulso de telefone.

O grande gargalo dos métodos de IA da atualidade são os dados. Eles têm que ter quantidade e qualidade suficientes.

Hoje em dia, bancos de dados como ImageNet tem mais de um milhão de imagens rotuladas. Não consigo nem imaginar a quantidade de dados que o Google ou a Amazon têm à sua disposição.

Menção honrosa ao Mechanical Turk da Amazon. Ela é uma “inteligência artificial artificial”. São seres humanos fazendo trabalhos simples, como reconhecer objetos em imagens e transcrever palavras num áudio (e sendo parcamente remunerados).

O Mechanical Turk permitiu que aos cientistas da computação obterem informações cruciais: dados rotulados. Alguém tem que ensinar o computador que um gato é um gato, e não um copo ou um elefante.

No futuro, teremos mais dados ainda. A Internet das Coisas está chegando. Deve demorar um tempo para se consolidar, mas vai chegar forte um dia.

E qual o futuro da IA?

Houve um avanço extraordinário no campo da inteligência artificial, impulsionada principalmente pelas redes neurais.

Estamos hoje na primavera da IA, com uma miríade de possibilidades surgindo.

A curva S da inovação, olhada a longo prazo, parece mais com a “espiral da inovação”: picos e vales sempre crescentes.

Vale citar a Lei de Amara: “Tendemos a superestimar as inovações a curto prazo, e subestimar a longo prazo.”

Nos primórdios das redes neurais, já se sonhava com dispositivos inteligentes, algoritmos que bateriam a bolsa de valores, robôs que conversariam com o ser humano e dominariam a Terra.

Grande parte dos sonhos dos anos 70 não ocorreram nas décadas seguintes ao previsto. Estão ocorrendo hoje, 50 anos depois!

Vale notar que, embora as conquistas tenham sido extraordinárias, a IA ainda é restrita para casos bastante específicos: automatizar rotinas simples, reconhecer objetos em imagens, transcrever a linguagem falada, criar música nova rearranjando músicas pré-existentes.

Ainda não chegamos na IA geral, aí sim, uma inteligência que realmente competiria com o ser humano em tarefas difíceis: gerenciar, tomar decisões abstratas, programar a si mesmo, criar novos algoritmos, novos jogos.

Provavelmente, a Lei de Amara ocorrerá novamente. O conhecimento atual não será suficiente para chegar na IA geral. Será necessária a evolução de outros campos: hardware, software, dados, computação quântica, computação biológica, chips em 3D, e outros conceitos que não existem ainda.

Passaremos pelo verão, outono, um novo inverno, para alcançar uma nova primavera, daqui a algumas décadas.

Trilha sonora: Vivaldi – Primavera

Vivaldi – Inverno

Outros Links:

https://ideiasesquecidas.com/2017/10/25/a-artificial-inteligencia-artificial/

https://ideiasesquecidas.com/2020/04/17/o-computador-quantico-que-sabe-tudo/

https://www.theverge.com/2019/3/27/18280665/ai-godfathers-turing-award-2018-yoshua-bengio-geoffrey-hinton-yann-lecun

https://en.wikipedia.org/wiki/Vanishing_gradient_problem

https://en.wikipedia.org/wiki/Yann_LeCun

https://www.tensorflow.org/

https://pytorch.org/

6 livros sobre inovação

  1. Inovação e espírito empreendedor. Livro clássico de Peter Drucker, propõe como a inovação pode ser sistematizada. Defende a exploração de oportunidades. O inesperado é uma grande fonte de inovações.

2 – De onde vêm as boas ideias. Saltos ocorrem dentro do “possível adjacente”, e com uma exploração de tentativas com muitos erros. Um bom ecossistema permite inovação.

3 – How innovation works. Matt Ridley traça paralelos entre inovação e evolução. A evolução é contínua: melhora a partir do que existe. A inovação está no ar, e no momento que deve ocorrer, vai ocorrer. O gargalo está na execução: os 99% transpiração x 1% de inspiração de Thomas Edison. A inovação é filha da liberdade e mãe da prosperidade.

4 – The lean startup. Clássico das startups do mundo atual, cunhou termos como MVP (produto mínimo viável para testes), pivotar, teste A/B (lançar duas versões e mensurar a melhor).

5 – De Zero para Um significa uma disrupção. Uma métrica de Thiel é algo 10x melhor que o atual. Quais os fatores de sucesso de uma startup? Peter Thiel lista 7, dentre elas: disrupção, timing, monopólio e pessoas.

6 – O dilema do inovador explica porque grandes corporações têm dificuldade de inovar: por que arriscar com um produto novo e pouco rentável, quando ela já tem a sua vaca leiteira?

Os livros são para inspiração, a transpiração é por sua conta.

O que é um vírus?

Tenho um fascínio por design simples e efetivo. E o vírus é a mais simples e efetiva forma de vida (?) que existe, se este puder ser considerado vivo.

Um vírus é como se fosse uma semente. Não tem metabolismo. Não consome energia. Não se movimenta, não respira, não absorve nada, não expele nada. Não se reproduz sozinho.

Um vírus é basicamente código genético, um invólucro e um mecanismo de acoplamento (para grudar em alguma célula), só isso. Ou, como o imunologista Sir Peter Medawar descreveu:

“Um pedaço de más notícias embrulhado em proteína”

A fim de comparação, uma bactéria tem uma estrutura: parede celular, DNA, capacidade de sintetizar proteínas e se reproduzir sozinha.

 
Uma bactéria tem o tamanho de uns 1000 nm (nanômetros), enquanto um vírus é de uns 10 nm. Um vírus é tão pequeno que passa por filtros que pegam bactérias, e por isso, foi chamado inicialmente de “agente filtrável”.

Comparação do tamanho entre bactéria e vírus


Tal qual uma semente, ele é simplesmente carregada pelo meio em que se encontra (água, sangue, etc). Como não gasta energia, se não tiver nada que o destrua, ele pode ficar anos simplesmente parado, até encontrar um ambiente favorável (no caso, uma célula de um ser vivo). Daí, a ação começa. O mecanismo de acoplamento liga o vírus à célula, e tal como uma seringa, injeta o código genético dentro do invólucro.


O código genético que o vírus carrega pode ser um DNA ou um RNA, tendo algo entre 2 e 200 genes (para comparação, uma pessoa como eu e você tem uns 20 mil genes).

O código genético do vírus sequestra os recursos da célula, fazendo-a reproduzir cópias do vírus, tal qual uma fábrica desenfreada.

Chega num ponto em que as réplicas são tantas que a célula explode, expelindo o vírus por todo ambiente e contaminando outras partes do corpo.

Há várias teorias para o surgimento do vírus. Talvez uma célula sadia que foi perdendo funções, até chegar ao básico do básico. Ou um pedaço de DNA que encontrou um invólucro.

A polêmica sobre o vírus ser vivo ou não. Um vírus não processa energia. Não absorve outras substâncias, nem expele. Ele depende de sequestrar recursos de outras células, para produzir mais vírus. Na verdade, estar vivo ou não depende da própria definição de vida, que é tênue para este caso extremo.

Só encapsular o DNA não basta. Vírus que não tiver alta capacidade de transmissão não vai conseguir se propagar. Outro que não tiver alta capacidade de reprodução não vai ser tão agressivo. Darwinismo puro, quem não consegue se reproduzir fica para trás. Isto inclui outros tratos como resistência a antivirais, atacar ou se esconder do sistema imune. Fazer o hospedeiro tossir, espirrar e salivar, de forma a aumentar a chance de infectar outros.

Ocorre que o vírus é tão simples que pode mutar facilmente o código genético. A taxa de mutação pode ser muito alta. Estima-se 1% de mutação por ano no caso do HIV.

Normalmente temos uma imagem ruim de vírus, que causam doenças. Entretanto, a grande maioria não faz nada. É um jogo muito melhor parasitar o hospedeiro sem ele nem saber. É um jogo muito ruim matar o hospedeiro – pelo menos, matar rápido demais, porque não vai dar tempo dele transmitir a outrem. Há uma diversidade espantosa de vírus, chegando a 100 milhões de tipos diferentes, parasitando tudo quando é forma de vida.

Vírus são muito frágeis para viver fora do corpo do hospedeiro, e não conseguem penetram a camada externa da pele, mas uma abrasão microscópica é suficiente. Ou levar o mesmo à boca, ao nariz.

Sobre vacinas, a primeira tentativa de prevenir contra a varíola (smallpox) foi a inoculação, usada na China e Índia centenas de anos antes de alcançar a Europa nos anos 1700. A técnica envolvia coçar a pele com uma agulha embebida de pus de uma lesão por varíola. Diferente do vírus adquirido por inalação, aquela produzia uma infecção na pele, mas era seguida por uma imunidade de longo prazo.

A técnica acima tinha uma taxa de mortalidade de 1-2%, comparada com uma taxa de 10-20% pela via aérea. Por isso, foi amplamente utilizada, até o desenvolvimento da vacina, no começo do século 19. Esta teve história semelhante: quem pegava a varíola da vaca (cowpox) tinha chance enorme de sobreviver, e ficava imune à forma perigosa da varíola. Os cientistas testaram a teoria, e cultivaram o cowpox em larga escala, a fim de imunizar as pessoas. A vacina foi sendo aperfeiçoada, e a varíola foi erradicada da face da Terra.

Sobre o coronavírus.

Eu acho este extremamente perigoso, por alguns motivos. A taxa de transmissão é alta. A mortalidade é menor que a de outros, como o ebola. Entretanto, ainda assim é considerável.

Alguns subestimam, dizendo que é muito pânico para nada, que doenças comuns matam muito mais gente. Entretanto, eles estão olhando para casos passados e para efeitos de primeira ordem.

Uma doença que mata o hospedeiro rápido demais é relativamente fácil de ser reconhecida, isolada e controlada. Já o novo Covid19 pode passar desapercebida por muitos, que vão continuar transmitindo a mesma.

Na Itália, em três semanas o número de casos passou de 3 pessoas a 10 mil, com 631 mortes. Uma grande percentagem (80%) das pessoas não sente grandes sintomas e podem ficar em casa. 20% precisam ir a um hospital, desses, uns 6% precisam de leitos de UTI. Dos que vão à UTI, uns 4% se recuperam.

Dada a grande velocidade com que isso acontece, 6% é muita coisa!

Por onde passa, o coronavírus lota hospitais. Aquele vídeo da construção do hospital na China não foi por acaso.

Efeitos de segunda ordem: UTIs lotadas, pessoas agonizando nos corredores. Médicos e enfermeiros também estão sendo vítimas deste vírus, desfalcando duplamente a frente de combate.

Os recursos são escassos, portanto pessoas com outras doenças vão ficar sem acesso a tratamento médico.

Outro efeito de segunda ordem é esse vírus mutar para uma variedade mais perigosa ainda (lembra o jogo Plague Inc., é bem interessante).

Se o vírus está causando estragos em países desenvolvidos, imagine no Brasil, com a nossa desorganização! O potencial de estrago real é grande, a curto prazo – depois destas preocupações iniciais, desenvolvimento de vacinas, conhecimento maior do vírus, a tendência é voltar ao normal.

Como diz o filósofo Nassim Taleb, é melhor superreagir do que reagir menos do que o necessário.

Links:

Plague Inc. Neste joguinho, você é uma doença (escolha ser vírus, bactéria, fungo), e tem o objetivo de eliminar a humanidade antes deles te eliminarem. Comece num país populoso de terceiro mundo. Primeiro, seja muito transmissível sem sintomas. Vá desenvolvendo resistência ao frio, calor, vacinas, ganhando letalidade, e aumentando a capacidade de mutação.

https://www.ndemiccreations.com/en/22-plague-inc

Fernando Reinach. Artigo sobre o coronavírus.

https://saude.estadao.com.br/noticias/geral,brincando-com-fogo,70003227993

Vírus, a short introduction

Sobre Cisnes Negros https://ideiasesquecidas.com/2017/08/09/a-teoria-dos-cisnes-negros

Sobre DNA

https://ideiasesquecidas.com/2017/07/11/%e2%80%8b-%e2%80%8bo-livro-de-receitas-de-1-gigabyte/

TTC Understanding the science for tomorrow

https://www.thegreatcourses.com/courses/understanding-the-science-for-tomorrow-myth-and-reality.html

Percepção x Dados

Um pequeno teste: há algo de errado com as fotos do Obama, de cabeça para baixo?

E virando a foto?

E agora, com a Mona Lisa?

(Vire o monitor, este não é gif animado).

Não vemos nada de errado nas imagens de cabeça para baixo porque a visão ocorre no cérebro, não nos olhos.

É como se os olhos captassem uma imagem, e esta fosse reconstituída no cérebro, interpolando as partes faltantes, complementando com a interpretação do contexto.

No mundo cotidiano, não vemos muitas pessoas de cabeça para baixo. Por isso, não somos especialistas em decifrar imagens deste tipo.

É neste tipo de situação que computadores, com dados frios e brutos, podem performar melhor que os seres humanos.

Educação e o colapso das sociedades complexas

“Estamos emprestando dinheiro que não temos para jovens que não conseguem pagar de volta e que estão sendo treinados para carreiras que não existem mais”.

Este excelente tweet resume fortemente o que vem ocorrendo no mundo moderno.

Link do vídeo citado: https://www.ted.com/talks/mike_rowe_learning_from_dirty_jobs?language=pt-br

É um efeito do aumento da complexidade da sociedade, conforme descrito anteriormente neste espaço. Um crescimento inicial é bom para todo mundo, porém o aumento da complexidade traz necessidade de novos (e mais complexos) mecanismos de controle, e assim sucessivamente, com retornos decrescentes.

https://ideiasesquecidas.com/2019/06/19/o-colapso-das-sociedades-complexas

É um ciclo em que a complexidade gera a necessidade de mais complexidade, e assim sucessivamente..

Fazer doutorado atualmente é saber profundamente sobre quase nada. Professores, com décadas estudando e lecionando, estão cada vez mais obsoletos. Perguntei para um grupo de graduandos se eles conheciam o que é S&OP (sales & operations planning) e se tinham tido aula de Python, e eles não entenderam nem a pergunta..

No mundo atual, é cada vez mais difícil (e caro) desenvolver novos medicamentos. Gastos militares exponencialmente caros, capazes de falir um país.

Seremos engolidos pela complexidade?

Trilha sonora: Led Zeppelin, Starway to Heaven

O colapso das sociedades complexas

“O colapso das sociedades complexas”, de Joseph Tainter, sustenta que a complexidade tem um custo orgânico. Sociedades complexas demais podem implodir, por não ter energia suficiente para sustentar tal organização.

O case ilustrativo é o do Império Romano, que cresceu adquirindo outros reinos ao redor, até chegar num ponto em que sustentar o aparato militar e administrativo se tornou um fardo tão pesado que o deixou vulnerável a ataques.

O crescimento das sociedades

As sociedades antigas eram muito simples, pequenas, com poucas distinções além das biológicas (como idades e sexo). Tais sociedades tinham poucas dezenas de profissões. Para efeito de comparação, estima-se que atualmente haja de 10 a 20 mil profissões.

O colapso é uma simplificação abrupta da sociedade.

A complexidade

A complexidade se manifesta através da criação de controles e estruturas para fazer a vida mais simples. Deste ponto de vista, a complexidade serve para simplificar.

Por que as sociedades ficam mais complexas?

Porque é isto bom para resolver problemas igualmente complexos.

Ex. O ataque terrorista de 11/09/2001 gerou mais controle, mais regulação, mais agências; tudo isso pago com impostos da sociedade, ou o tempo e energia de pessoas, com mais filas e burocracia nos aeroportos.

Exemplo de sociedades estudadas pelo Dr. Tainter:

  • Império romano
  • Império Hitita da Anatólia
  • Império Zhou do sudoeste (China)
  • Reino antigo do Egito
  • Povos do norte do México
  • e muitos outros

A Complexidade é uma função econômica

A complexidade não é gratuita. Ela tem um custo metabólico, em analogia aos corpos de animais. Um ser humano tem complexidade e custo metabólica infinitamente maior do que uma mosca, por exemplo.

No caso da sociedade, tais custos se traduzem em tempo, dinheiro e energia.

Antes da era dos combustíveis fósseis, as pessoas tinham que trabalhar mais para sustentar o acréscimo de custos.

O ciclo do aumento da complexidade:

– Traz benefícios,

– Aumenta custos,

– A cada ciclo, há diminuição do retorno.

Espiral energia-complexidade

A complexidade precisa de energia.

Energia sobrando leva a mais complexidade, dada a inventividade do ser humano.

Caso: o colapso do Império Romano

O Império Romano cresceu conquistando províncias, sustentada por pilhagem, taxas e pressão inflacionária.

Pilhagem é a captura da energia do passado, na forma de metais, arte, armas, pessoas etc. Porém, essa captura é de curto prazo, só pode ser feita uma vez no mesmo local. A conquista gera riqueza, entretanto é necessário conquistar mais para continuar crescendo.

Para manter os territórios e conquistar outros, é necessário um crescente aparato militar e administrativo. Isso leva a um aumento do exército e de funcionários.

Na época de Roma, a fonte definitiva de energia era o Sol.

A agricultura tem o seu limite de produção, e fazendeiros produzem pouco excesso per capita.

Outra fonte de recursos eram os altos impostos, tão altos que os fazendeiros não eram capazes de acumular reservas – então não podiam suportar grandes famílias.

Quando uma família não conseguia pagar as altas taxas, outras famílias tinham que compensar. Havia casos de vilas inteiras que tinham que pagar por outras.

Uma terceira fonte de financiamento era a inflação. A hiperinflação (tão conhecida dos brasileiros pré-plano Real) mostrou suas garras em Roma, corroendo o valor do denário da população. A inflação é uma forma de assaltar a carteira das pessoas sem apontar uma arma em suas cabeças, mas com efeitos igualmente perversos.

Declínio populacional, pragas, crises, ataques externos e guerra civil constante levaram Roma à bancarrota.

A complexidade causa danos sutis, imprevisíveis e cumulativos.

A sociedade pode ser destruída pelo custo de se sustentar.

Conseguiremos superar limites?

Passamos milhares de anos sem inovar, ou com pouquíssimas inovações.

Mas, no mundo atual, a inovação está presente, e é central no dia-a-dia.

Achamos que sempre podemos superar os limites a partir da inovação. Será a tecnologia suficiente?

Palavras do pesquisador Nicholas Rescher: a pesquisa está se tornando cada vez mais complexa, com retornos decrescentes.

Uma taxa constante de inovação precisa de mais e mais recursos.

As descobertas fáceis, o fruto baixo a ser colhido, já o foi. Antigamente, o inventor era um pensador solitário que fazia descobertas na garagem de casa. Hoje, os times de pesquisa são enormes e multidisciplinares, exigindo equipamentos e instalações de milhões de dólares.

Em saúde, em especial remédios, há custos cada vez maiores para retornos menores.

Gastos militares crescem em equipamentos cada vez mais sofisticados.

É possível que o planeta Terra inteiro tenha se tornado algo comparável com o Império Romano… Devemos tomar cuidado para a complexidade não nos engolir.


Ideias técnicas com uma pitada de filosofia

https://ideiasesquecidas.com/

Sobre cisnes negros

Morangos poliploides invadem a Terra

Mas o que são morangos poliploides? Algum tipo bizarro de morango mutante com superpoderes? Sim, isso mesmo.

Lamento dizer que os morangos poliploides já invadiram a Terra, e já fazem parte do nosso cotidiano. São os morangos enormes, doces e cheirosos que compramos na feira e no mercado. O seu superpoder é ser obeso, muito mais do que o morango comum.

Esta história começou com o meu amigo Marco Figura. Ele comprou sementes de morango e as plantou em seu quintal, num passado não muito distante. Os morangos, porém, deram frutos mirradinhos, sem graça, sem cheiro nem textura do morango “normal”.

Ele ficou sabendo que os seus morangos esquisitos eram diploides, e que para serem grandes e suculentos como os do mercado, deveriam ser poliploides. Como o Marco é alguém muito inteligente, imediatamente notou a incoerência. “Como assim, é óbvio que são diploides. Todos os seres que conheço são diploides”.

Explicação para nós, não tão técnicos: em nossas células, temos dois cromossomos, um do pai e outro da mãe. Por isso, somos diploides. Um gene é como se fosse uma receita (digamos, como pintar a cor dos olhos). Os genes ficam juntos num cromossomo. Cada cromossomo é como se fosse um livro. A biblioteca inteira de livros é chamada de DNA.

Os mamíferos são diploides. Via de regra, os animais são diploides. Entretanto, o poliploidismo pode ocorrer com mais frequência em plantas.

No caso do morango, tem-se tipos com quatro, oito, dez cromossomos, por exemplo.

Alguns pesquisadores especulam que o poliploidismo tem correlação com o tamanho. Imagine assim. Cada célula tem que carregar a biblioteca inteira do DNA. Se a biblioteca tem 16 vezes o tamanho, a célula como um todo tem de ser maior. Isto, para cada célula! Daí o gigantismo dos frutos.

É lógico que não há almoço grátis no mundo real. Para cada causa, há uma consequência. A desvantagem de ser poliploide é que a espécie torna-se “pesada”, mais difícil de evoluir, e portanto, mais fácil de ser extinta. Afinal, esta tem que trocar 4, 8, 16 cromossomos para mudar alguma característica evolutiva.

O site a seguir tem uma lista bem completa de espécies de morangos: https://strawberryplants.org/genetics-of-strawberry-plants/

Se já tenho dois cromossomos de informação para fazer a mesma receita, para que preciso de 16? É uma redundância, um desperdício de recursos. A planta gastar tanta energia nos frutos significa que ela gasta menos energia em outros itens, digamos se protegendo de concorrentes ou parasitas. E aí que entra o ser humano, escolhendo os melhores morangos, acabando com os concorrentes e parasitas, provendo fertilizante, para que a espécie mimada sobreviva a todas as dificuldades.

Todos os morangos da feira-livre de domingo são poliploides. Isto é fruto de milhares de anos de seleção artificial promovida pelo ser humano, gerando esta espécie bizarra de morango mutante, obeso e preguiçoso que já dominou o mundo dos morangos.

O irônico é que o morango “esquisito” é o morango natural, enquanto o morango “normal” que conhecemos é o verdadeiro esquisito do ponto de vista da natureza.

Todas as plantas domesticadas atuais são assim. Outro caso bizarro é o da uva. No mercado, compramos uvas sem sementes, enormes e doces como balas de caramelo. Quando eu era criança, as uvas tinham sementes e eram meio azedas. A pergunta, como uma planta que costumava ter sementes agora não tem? E como uma uva sem sementes pode se reproduzir? Só com o auxílio do ser humano.

Uma consequência. Quando o ser humano sumir da face da Terra, irão também sumir todos os animais e plantas domesticados por ele. Os morangos poliploides, uvas sem semente e cachorros de madame são os primeiros da fila. Mas, também, as espécies altamente especializadas no ser humano, como o mosquito da dengue.

E, neste mundo pós-humanos, todos os morangos serão como os morangos do Marco Figura. Selvagens, mirrados e prontos para a briga!

Fontes de leitura e links:

https://uanews.arizona.edu/story/when-plants-go-polyploid

https://medium.com/plant-cell-extracts/up-sizing-the-tale-of-the-polyploid-giants-508f9f7db

https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/howmanychromosomes

https://strawberryplants.org/genetics-of-strawberry-plants/

Ideias técnicas com uma pitada de filosofia: https://ideiasesquecidas.com/

Resposta ao enigma na teoria da evolução

Ou balde de Lego x balde de tinta!

A questão colocada em post anterior, perguntava por que não somos todos iguais após várias gerações.

Um indivíduo passa seu material genético aos filhos. Cada filho terá 50% dos genes.

Os netos terão 50% dos genes dos filhos, diluindo o ancestral original a 25%.

Na décima geração, será diluído por 1024, 0,01%, até que nada sobrará do material original. Cadê a vantagem evolutiva de um gene?

O raciocínio acima é válido, foi utilizado para apontar uma contradição na Teoria da Evolução de Charles Darwin, que efetivamente não conseguiu responder a mesma. A resposta definitiva só veio após os trabalhos de Gregor Mendel, sobre genes. Esta história está bem detalhada no livro “Brilliant Blunders”, do escritor de ciência popular Mário Lívio.

A resposta é que o tal enigma acima seria verdade se fossemos baldes de tinta, infinitamente misturáveis e divisíveis.

Porém, o material genético está mais para um balde de Lego, não é infinitamente divisível e misturável.

Cada gene, digamos o que determina a cor dos olhos, é como se fosse uma pecinha de Lego.

Cada filho recebe as peças de Lego do pai e da mãe.

Ou seja, pensando somente nos genes, se um gene for passado para pelo menos um dos filhos em cada geração, ele terá sobrevivido idêntico mesmo após inúmeras gerações! (Desconsiderando mutações, que têm uma porcentagem muito pequena).

Se um gene der alguma vantagem competitiva, ou se o indivíduo pai for alguém com muito poder (um imperador, um rei), que consegue ter muitos descendentes, ele vai conseguir multiplicar os genes pela população e talvez até hoje tenhamos os seus genes (exemplo, traços do conquistador Genghis Khan estão presentes até hoje em 1 de cada 200 homens). Um verdadeiro “gene egoísta”, termo do pesquisador Richard Dawkins!

Bônus: A história acima me lembra o conto do mulá Nasrudin e a sopa.

Um dia, o mulá Nasrudin recebeu a visita de um conhecido, que lhe trouxe um ganso. O mulá fez uma sopa com a ave, e compartilharam o jantar.

No dia seguinte, um parente do conhecido bateu à porta de Nasrudin, querendo partilhar da sopa (mas sem trazer nada).

E, assim sucessivamente, vieram os amigos dos parentes do conhecido original, querendo um pouco da sopa (e sem trazer ingredientes novos):

  • Olá, eu sou o amigo do amigo do amigo do amigo do parente do conhecido que lhe trouxe o ganso.

Nasrudin prontamente o convidou para jantar, e após um tempo, trouxe uma tigela de água quente.

  • O que é isso? – perguntou a visita.
  • É o que sobrou da sopa da sopa da sopa da sopa da sopa da sopa do seu amigo do amigo do amigo do amigo do parente do conhecido que me trouxe o ganso!

Links:

Post original.


O livro de receitas de 1 gigabyte


https://www.livrariacultura.com.br/p/livros/ciencias-exatas/tolices-brilhantes-46504292

Um enigma na teoria da evolução


Qual o erro no raciocínio abaixo?

A Teoria da Evolução, de Darwin, é a da seleção natural. Aqueles mais aptos a sobreviver numa determinada condição ecológica têm maior probabilidade de gerar descendentes do que os menos aptos, que são eliminados.

Imagine que numa população surja um ser com uma mutação que lhe dê vantagem competitiva. Este vai ter maior probabilidade de reproduzir. As suas crias terão 50% do código genético dele, e 50% dos genes da mãe.

Como ele é o único indivíduo que tem a vantagem genética, podemos assumir que a mãe não tem a mesma vantagem.

Os netos terão 50% dos genes dos filhos, diluindo o ancestral original a 25%.

Na geração seguinte, divide pela metade de novo, 12,5%.

Na décima geração, será diluído por 1024, 0,01% dos genes do ancestral original.

Portanto, qualquer seja a vantagem genética do indivíduo original, esta vai ser diluída ao longo do tempo e vai desaparecer!

E mais, como essa mistureba genética vai diluindo todos os genes de todos, ao longo de muitas gerações todos os indivíduos serão iguais! É como começar com baldes de tinta de cores diferentes. Misturo verde com azul, depois misturo isto com a mistura de vermelho e amarelo, e assim sucessivamente. Todos os baldes tenderão a cinza, no final!

Entretanto, não somos todos cinza, o que mostra que o argumento acima tem um ou mais erros.

Daqui a uma semana, mais ou menos, comento neste espaço.

Evolução e dicionários

O Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa tem mais de 2000 páginas, onde mais de 150 mil verbetes se espremem, impressos em letras pequenas.

Dicionário_Aurélio_da_Língua_Portuguesa.jpg

Quando eu era criança, eu achava que os professores de língua portuguesa sabiam todas as palavras do dicionário.

Mas a verdade é que ninguém sabe todas as palavras do dicionário, e ninguém precisa saber.


Vejamos quantas palavras têm alguns dicionários:
Dicionário Aurélio: 150 mil palavras
Grande Dicionário da Língua Portuguesa: 306 mil verbetes
Dicionário Houaiss: 228 mil verbetes
Dicionário Oxford de Inglês: 290 mil verbetes
Dicionário Larousse da Língua Francesa: 93 mil verbetes
grande-dicionário-da-língua-portuguesa-o-antes-e-o-depois-nova-edição-atualizada.jpgdicionario
Dizem que precisamos saber umas 15 mil palavras para falar fluentemente alguma língua, qualquer seja. O que acontece na prática é que, com muito menos palavras, digamos umas 5 mil palavras, já conseguimos entender muita coisa do contexto e formar combinações de palavras.

Mas se usamos 15 mil palavras, porque tem 300 mil palavras no dicionário?

Nas línguas ocidentais temos tantas palavras, mas somente 26 letras: a, b, c, etc. Mas quando se estuda uma língua como o chinês, há uma quantidade assustadora de caracteres: pelo menos 20 mil no chinês, 10 mil no japonês.

wallpaper_kanji_training_grade_2_1080p_by_palinus-d87nev3.jpg

De novo, não é necessário conhecer tudo. Sabendo uns 3 mil caracteres é suficiente para ser fluente (não significa que seja fácil decorar 3 mil caracteres).


Distribuição Exponencial
Saber 10% das palavras e 10% dos caracteres existentes indica que as línguas têm uma distribuição exponencial, um Pareto. Isto significa que uma pequena porcentagem das palavras responde por quase todo o uso cotidiano da linguagem. Poucos detêm tudo, enquanto muitos nada têm. É igual à economia, queiram ou não os socialistas utópicos.


Mas porque existem 300 mil palavras? Um palpite: Evolução.

A humanidade surgiu há uns 500 mil anos, e a linguagem é uma forma de comunicar a realidade numa comunidade. As palavras moldam o mundo em que vivemos, e têm que ser úteis hoje, agora.

Novas palavras surgem a cada vez que há uma nova necessidade. Ou a cada pequeno grupo de pessoas que têm uma necessidade específica. Ou a cada vez que há troca de ideias entre culturas diferentes.

Assim como na evolução das espécies, novas palavras surgem a todo momento. Algumas “pegam”, outras não, numa seleção natural. As palavras que usamos hoje não necessariamente serão usadas amanhã. As palavras antigas são descartadas da linguagem, no máximo se transformam num verbete esquecido num dicionário.


O nosso DNA também contém muitas palavras esquecidas. Cientistas estimam que 98 % do nosso DNA não serve para nada. É o que eles chamam de “junk DNA”. Talvez estes sejam pedaços de código que um dia serviram para alguma coisa, mas pela evolução foram deixados de lado em algum momento. Ou talvez nunca tenham servido para nada, mas é muito mais difícil subtrair algo que está pronto e rodando, do que simplesmente acrescentar uma funcionalidade a mais.
maxresdefault.jpg
Para os que escrevem códigos computacionais, a mesma coisa. Se um software evolui, ele vai deixar uma porção de “código legado”. Milhares de linhas de código ineficiente ou inútil, mas que um dia serviram para alguma coisa.
O tradeoff é o seguinte. Como tudo evolui, sempre surge a necessidade de alguma mudança, adequação, nova necessidade. Para fazer um puxadinho do sistema que está funcionando, o desenvolvedor vai gastar umas 40 horas. Para recomeçar tudo do zero, tornando todo o sistema o mais eficiente possível, o mesmo desenvolvedor vai demorar umas 500 horas, isso se não causar outros problemas.
Este mesmo comportamento é válido para as ideias, músicas (quantas músicas existem e quantas conhecemos?), filmes (quantos atores existem e quantos conhecemos?) e para quase tudo o que interessa neste mundo exponencial.

A linguagem ótima
Imagine que um acadêmico utópico invente uma linguagem otimizada. Somente as 15 mil palavras mais usadas, com regras gramaticais simples. E que o mundo inteiro adotasse essa linguagem: todos os outros dicionários de todas as línguas seriam apagados para sempre. O que aconteceria?
A sociedade não deixa de evoluir. Novos fenômenos teriam que ser descritos por novas palavras. Sei lá, um bando de pessoas criam uma religião chamada “barraquismo”, onde a missão deles é morar em barracas. E o mestre desta seita não é uma pessoa comum, não é um professor. É um “magnum barracão”.
2015-03-19-1426803829-9735139-8f524af8ef2b50a4dab24786229c28c11.jpg
A tecnologia não deixa de evoluir. Certamente novas palavras surgiriam para descrever novas empresas, ideias, técnicas. Digamos, um wi-fi por satélite é um “sat-fi”.
As coisas são diferentes de um lugar para o outro. O pãozinho do Brasil é diferente do pãozinho do Tibet. Como diferenciá-los se o nome for o mesmo?
Ou seja, mesmo que a linguagem ótima universal tenha 15 mil palavras, a linguagem real sujeita à evolução vai criar mais e mais palavras com o tempo, até voltar para as 300 mil palavras e infindáveis dialetos do nosso mundo!
Portanto, não precisamos saber todas as palavras do dicionário. Devemos saber usar o dicionário, saber que a linguagem é dinâmica e que podemos criar novas palavras e novos mundos através dela.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Dicion%C3%A1rio_Aur%C3%A9lio

http://www.streetsmartlanguagelearning.com/2013/02/how-many-words-does-average-native.html

Fontes: dicionarioegramatica.com.br

How much of our DNA is junk?

A sociedade limitada

Na história da humanidade, há uma série de inovações que permitiram um “salto” evolutivo. Inovações não só de produtos, mas de serviços e ideias também.

 

A invenção da sociedade limitada, nos meados dos anos 1850, foi uma dessas mudanças de mentalidade invisíveis que provocaram uma revolução social.

ApertoMae

 

A Sociedade de Responsabilidade Limitada é a dissociação da empresa com o indivíduo. A empresa é uma entidade que tem um nome, um CNPJ, e pode responder judicialmente por alguma coisa. Os indivíduos que detém o controle da empresa têm cotas de propriedade. E os indivíduos são independentes da organização. Os indivíduos têm seus próprios nomes, CPFs e vidas.

 

Nem sempre foi assim. Em tempos antigos, se uma empresa falisse, o dono da empresa tinha que arcar com o prejuízo, nem que fosse vendendo a sua casa e vendendo os seus bens pessoais, incluindo filhos. Portanto, empreender era algo de risco muito alto, capaz de arruinar não só a empresa, mas o indivíduo e a sua família.

 

Um exemplo claro é o Código de Hamurabi, de 1700 aC.

“Se um construtor edificou uma casa para um Awilum, mas não reforçou seu trabalho, e a casa que construiu caiu e causou a morte do dono da casa, esse construtor será morto”. (Imagina esta regra para as construtoras brasileiras da Lava-Jato)
 

Esta regra do indivíduo se responsabilizar pela empresa pode até parecer justa, a princípio. Mas, como os riscos são muito altos, envolvendo até a própria vida e da família, o efeito causado é que pouquíssimas pessoas, principalmente as mais honestas, se meteriam a empreender. Seria um vácuo de empreendedores, empresas e inovações. Muito pior, em termos globais.

 

 
A grande diferença foi a mentalidade das pessoas. Poder reconhecer estes indivíduos virtuais como se fossem indivíduos reais.

 

Hoje em dia, uma empresa como a Renault tem seus lucros, tem seus custos, encargos financeiros, impostos, e pode responder na justiça, mesmo sendo um indivíduo fictício. E também pode sobreviver por centenas de anos, vivendo mais do que os seus criadores.

 

As ideias aqui descritas foram recontadas a partir do excelente livro “Sapiens – Uma breve história da humanidade”, que já teve outra de suas ideias descritas aqui: https://ideiasesquecidas.wordpress.com/2015/05/03/preguicas-gigantes-tatus-gigantes/

 

Apendicite, Internet Explorer e Dinossauros

dinossauro

Qual a semelhança entre o código genético do ser humano e o Internet Explorer?

O ser humano tem uma série de “defeitos de fabricação”. Por exemplo, o apêndice é uma bolsa que fica perto do intestino, e que não serve para nada. Aliás, serve sim. Serve para inflamar e causar apendicite, que se não for tratada, pode até matar.


 

Qual o motivo do apêndice existir?

Dizem que o apêndice já serviu para digerir celulose, num passado muito distante.
 

O apêndice é um reminiscente evolutivo: algo que serviu para alguma coisa no passado, hoje não serve mais, porém continua existindo.

 
Há outros reminiscentes evolutivos além do apêndice. O último osso da coluna, chamado coccis, que é a base para um rabo, uma cauda.


 

Evolução X Criação

Esses defeitos tomam espaço do código genético e desviam um pouco da energia da pessoa, mas não são defeitos fatais. A pessoa que não tem apêndice não tem vantagem nenhuma sobre outra que não tem. Então, dá mais trabalho reescrever o código genético do que deixar assim mesmo.
 

A existência destes reminiscentes evolutivos é uma das evidências de que a evolução realmente existiu, segundo o paleontólogo Stephen Jay Gould. Afinal, se houvesse um criador onipotente, por que ele criaria pessoas com apêndice? Por que criaria galinhas com asas se elas não voam? Por que um ser perfeito criaria seres com defeitos?

 

download (13)


 

Reminiscentes biológicos e Código Legado

Por outro lado, no mundo da computação acontece exatamente a mesma coisa, só que com um nome diferente: código legado.

 
Todo sistema de computador é desenvolvido a partir de um código de programação. Mas sistemas são entes dinâmicos, vivos. Estão sempre evoluindo: incorporando novas ideias, novas tecnologias. Muitas dessas novas ideias não dão certo, e o programador acaba tendo que reescrever o código ou fazer uma adaptação no código existente. Um monte de código adaptado com “reminiscentes” de ideias antigas é um”código legado”.

 


Internet Explorer e Dinossauros

 

O Internet Explorer é um bom exemplo. Um browser antigamente só tinha que ler html. Depois, passou a ler algumas linguagens de programação como Javascript e Vbscript. Depois, a suportar soluções como Flash Player. Depois, novas versões de html, e assim sucessivamente. Além disso, tem que garantir a compatibilidade entre páginas feitas para versões anteriores do IE e do Windows. A cada nova ideia a mais, mais um “puxadinho” no código.
 

Acabou que o Internet Explorer ficou cheio de código legado, o que o tornava pesado e ineficiente. O IE virou um dinossauro, dando espaço para o surgimento de concorrentes.

download (14)


 

Recomeçar do zero
Até que a Microsoft resolveu simplesmente recomeçar tudo do zero. Reescreveram tudo, criando o Microsoft Edge, nova versão do browser. Dizem que removeram 220.000 linhas de código do IE antigo. http://gizmodo.uol.com.br/microsoft-edge-oficial/

http://www.theinquirer.net/inquirer/news/2407685/microsoft-edge-dumps-220-000-lines-of-code-including-activx-and-vml

 
Analogamente, o DNA, código genético dos seres vivos, tem um monte de lixo: um monte de código que não se sabe para que serve, mas está lá no DNA. É o “junk DNA”. No ser humano, isto chega a 98% do DNA. Mas não se sabe exatamente se é mesmo lixo ou se serve para alguma coisa que não foi descoberta ainda. https://en.wikipedia.org/wiki/Noncoding_DNA

 
A diferença é que não dá para “resetar” o ser humano e recomeçar do zero. A menos que caia um meteoro que destrua tudo. Opa! Será que Deus é um programador que achou os dinossauros ineficientes e resolveu recomeçar tudo do zero?

 

Arnaldo Gunzi
Ago 2015