Intervalo

Inteligência Artificial

O mundo está preparado para as mudanças nessa área?

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Márcio GirãoMárcio Girão


Três filmes recentes remetem a um tema de ficção científica cada vez mais próxima da realidade e, em dois deles, retrata-se uma ameaça à raça humana. Os filmes são:

·O Jogo da Imitação (Clique para ver o trailler),
que conta uma parte fundamental da vida e morte do matemático Alan Turing, na saga para descobrir, durante a 2ª guerra, a decodificação da máquina de criptografia alemã Enigma. Turing também ficou famoso pela proposição de um teste para diferenciar o ser humano de um computador, num diálogo à distância – o Teste de Turing.

·Ex Machina (Clique para ver o trailler)
é o filme que aborda um bilionário do setor de Tecnologia da Informação que sorteia um de seus funcionários para uma semana em uma propriedade isolada na companhia de uma robot (Ava), linda por sinal, dotada de inteligência artificial. O objetivo era fazer o chamado Teste Total de Turing, no qual o “computador-robot” se faz presente na interação, ao contrário do teste original.

·O Exterminador do Futuro (Gênesis)(Clique para ver o trailler),
mais uma edição da excelente série estrelada novamente por Arnold Schwarzenegger. Nela, após a consolidação da indústria de manufatura onde máquinas fabricam máquinas de forma interdependente em unidades espalhadas pelo globo, é implantado nos robots que imitam o ser humano um chip altamente sofisticado dotado de inteligência artificial que, em certo momento, se voltam contra seu criador e tentam exterminá-lo da face da terra.

Na seção Intervalo de Fev/2015 tratamos da Indústria 4.0, a ser viabilizada nos próximos 10 anos, que preconiza uma parte do que acontece no filme O Exterminador, ou seja, a junção da TI com a Ciência dos Materiais (cyber-physical system), provavelmente com enormes impressoras 3D com tonners contendo distintos materiais, inclusive o pó de aço.

Após essa nova revolução industrial em andamento, o que falta para completar a profecia deste filme? Pelo menos o chip. É disso que vamos tratar na seção Intervalo deste mês.

Acaba de ser relançado nos EUA a 3a edição do livro referência no tema, “Artificial Inteligence – A Modern Approach”, de Stuart Russell e Peter Norvig (no Brasil, ainda na 2ª Edição da Editora Campus). Tijolaço com mais de mil páginas, foi escrito para servir de base para um curso de um ano na faculdade. Sua introdução é uma aula sobre o que é e os desafios tecnológicos da IA. O texto a seguir é baseado nesse capítulo.

A INTELIGÊNCIA
Quando Carl Lineus cunhou o termo Homo sapiens no séc. XVIII, já denotava nossa principal característica, a Inteligência (sapiência). O físico Roger Penrose, em seu livro “A Mente Nova do Rei” (1989) chegou a especular se a física atual poderia explicar a mente humana ou seria necessária uma nova; se nossa estrutura atômica conteria ou não a mente.

O fato é que o ser humano tem perseguido a árdua tarefa de compreender como cerca de 2% de seu corpo é capaz de perceber, compreender, prever e manipular um mundo muito maior e complexo que ele mesmo; como pode transformar um conjunto de ondas mecânicas na emoção de se ouvir um Mozart e, o que é mais impressionante, de produzi-las.

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O campo da IA precisa ir ainda mais longe, pois, além de compreender a mente humana, precisa construir entidades inteligentes, não necessariamente clones da humana que atendam o teste proposto por Turing. É uma área de estudo de enorme interesse por aqueles que querem se aventurar na ciência pura e aplicada; nela, os einsteins, newtons e galileus ainda estão por vir.

Para mostrar algumas aplicações atuais e futuras da IA, seguem alguns exemplos de automação ou semi-automação de algumas atividades do dia-a-dia: jogar xadrez, provar teoremas, escrever poesia, compor música, dirigir um veículo automotor, diagnosticar doenças, julgar, matar.

O QUE VEM A SER IA?
No livro citado, há um quadro explicativo do que é a IA, ou melhor, seus objetivos, em quatro definições. Usa duas dimensões, uma delas identificando o que é ou humano ou racional, a outra quando se refere ou a pensamento ou à ação.

1.1 Pensando como Humano

Máquinas com mentes, ou seja, todo o esforço para fazer o computador pensar. Envolvem atividades como tomada de decisões, solução de problemas, aprendizado, entre outros.

1.2 Pensando Racionalmente

Estudo das faculdades mentais por meio do uso de modelos computacionais. Também envolve o estudo dos algoritmos computacionais que tornam possível a percepção, o raciocínio e a ação.

2.1 Agindo como Humano

Criação de máquinas que exercem funções que exigem o uso da inteligência quando executadas pelos seres humanos. Pode ser entendida como o estudo de como fazer o computador executar igual ou melhor as funções em que hoje as pessoas o superam.

2.2 Agindo Racionalmente

Construção de artefatos que tenham comportamento inteligente. Implica no que se denomina Inteligência Computacional com o estudo e projeto de agentes racionais (v. adiante).

1.1 Pensando como Humano
Antes de mais nada, para construir uma máquina que pense como os humanos, é necessário primeiro descobrir uma forma de determinar como eles pensam. Esse é o objeto de um novo e fascinante ramo da ciência denominado Ciência Cognitiva. Compreende linhas de investigação que misturam a filosofia (da mente, da matemática e da ciência), da psicologia (em especial, cognitiva), da linguística e da neurociência esta, em particular, fortemente apoiada pela ciência da computação, incluindo os algoritmos baseados em redes neurais.

Essa mistura entre o psicológico e o físico talvez comprove a hipótese de Penrose sobre a necessidade de uma nova física para explicar a mente, inclusive o próprio e sacro Método Científico.

1.2 Pensando Racionalmente
“Todo homem é mortal. Sócrates é homem. Logo, Sócrates é mortal”.
Foi dessa forma que o filósofo grego Aristóteles exemplificou o seu conceito de Silogismo (do grego: conexão de ideias) em que, na argumentação, a partir de duas premissas corretas era possível se chegar a uma conclusão correta.

Desde então, conceitos como esses que pretendiam indicar como a mente funcionava, resultaram num campo de estudo chamado Lógica. Esse item, portanto, enfoca a IA pelo estudo das leis do pensamento, quando a Lógica exerce papel fundamental pelo desenvolvimento de uma notação especial que representa, com precisão, as estruturas de premissas e conclusões. Programas de computador podem ser desenvolvidos para resolver problemas que sejam descritos com essa notação definindo, assim, um ramo específico da IA na criação de sistemas inteligentes.

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Claro que esse enfoque se limita a sistemas com requisitos suficientemente formais para serem descritos por meio da Lógica. Se a base de conhecimento é informal ou incompleta, ele pode falhar ou ser inexequível. E aí, repousa outro grave problema a resolver pois, em geral, as situações reais, mesmo com apenas algumas centenas de fatos conhecidos, exigem uma capacidade computacional hoje inexistente para tratá-los adequadamente com esse método.

2.1 Agindo como Humano
Aqui, voltamos a falar do Teste de Turing que se propõe a determinar se um computador está agindo como um ser humano. Grosso modo, o humano, isolado, tem a missão de interrogar o computador com perguntas aleatórias, obviamente sem saber se do outro lado está um computador ou outro humano.

O computador passa no teste se o interrogador não for capaz de identificar o interrogado como uma mera máquina. Um típico ovo de Colombo. A partir dessa simples e genial proposta de Turing, começaram a se estabelecer e estudar quais as condições o computador deveria cumprir para ter chances de passar no teste. Aqui vão as principais:

.Processamento de linguagem natural: poder se comunicar em uma língua nativa (p. ex. em português);

·Capacidade de representar o conhecimento, armazenando tudo o que é capaz de perceber (vendo, ouvindo etc.) ou que lhe é ensinado e, suas inter-relações;

·Capacidade de raciocínio no sentido de usar o conhecimento nele representado para responder questões ou tirar novas conclusões sobre os fatos apresentados;

·Capacidade de aprender adaptando-se a novas circunstâncias e a detectar e extrapolar novos padrões de comportamento.

.Como extensão do Teste de Turing (Teste Total), há ainda a possibilidade de contato físico com a manipulação de objetos entre os dois e, claro, informando-se previamente ao interrogador que o “humano” pode ser feito de ferro e não ter a aparência de Ava. Então, existem mais duas condições:

·Capacidade visual para perceber e identificar objetos;

·Robótica para manipular objetos e se movimentar no ambiente.

2.2 Agindo Racionalmente

Aos 46 min do 2º tempo, ele precisa fazer o gol para a vitória; o escanteio é cobrado e ele, ainda fora da grande área, prevê o ponto aonde deve estar e o tempo para cabecear no gol.

Autonomamente (por decisão própria), ele parte nessa direção sem não antes olhar em volta e analisar as ameaças; mesmo assim encontra obstáculos adversários, mas persiste; escorrega e persiste por mais tempo; já perto, verifica que a bola, pelo efeito do vento, não vai estar onde calculou; então, readapta sua trajetória e, finalmente, cabeceia com precisão aprendida duramente nos treinos e faz o gooool.

Ele é assistido por um Agente Racional, logo, capaz de executar ações predeterminadas para atingir uma meta ou, em caso de incerteza de algumas informações, o resultado mais próximo dessa meta (a bola talvez bata na trave). As palavras em negrito identificam algumas de suas capacidades que, muito bem, poderiam ser um craque robot.

As “leis do pensamento” (v. 1.2) enfatizam a busca de inferências corretas a partir das premissas lógicas apresentadas. Ser um Agente Racional é parte disso, pois uma forma de agir racionalmente é analisar logicamente uma situação concluindo que a ação a tomar leva à meta esperada.

Há casos, porém, em que as inferências não podem ser totalmente racionais, ou seja, não se tem como provar que há determinada coisa certa a fazer. Mesmo assim, algo deve ser feito. Há também casos em que a ação racional não se baseia em inferências lógicas. Por exemplo, retirar bruscamente a mão de um objeto muito quente (puro instinto).

É claro que as condições elencadas para passar no Teste de Turing (v. 2.1) devem ser atendidas pelo Agente Racional. A construção de agentes racionais é um dos grandes objetivos da IA e dos esforços científicos e aplicados em seu entorno.

QUAIS OS SEUS FUNDAMENTOS E DESAFIOS?
Ao longo de sua história, o humano buscou conhecer o mundo em sua volta, por necessidade ou puro deleite curioso. Descobriu a física e a química, depois inventou a matemática para codificá-las. Estes se tornaram por milênios os pilares da ciência.
Ao mesmo tempo, para compreender a si mesmo, criou a filosofia e a psicologia. Agora, surge a computação como o mais novo integrante destes pilares. Levou o conceito de algoritmo à sua realização máxima, sendo capaz de processá-lo virtualmente e, assim, simular o mundo até então descoberto e a perspectiva de representá-lo na realidade.

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Estes são os fundamentos que permitirão a evolução e realização da IA. Aqui vão seus desafios para este fim:

Filosofia e Psicologia:
· Pode a formalização de regras ser usada para se obterem conclusões válidas?
· Como a mente surge a partir do cérebro?
· De onde surge o conhecimento e como ele gera as ações consequentes?
. Como os animais, em geral, pensam e atuam?

Matemática e Linguística
· Quais os mecanismos formais, dentro da lógica, computação e probabilidade, para se tirarem conclusões?
· O que pode ser computado?
· Como tirar conclusões em ambiente de incerteza?
· Como a linguagem se relaciona ao pensamento?

Física e Química
·Como o cérebro processa as informações (Neurociência)?

Computação e Cibernética
·Como construir um computador com eficiência suficiente para processar as novas demandas computacionais da IA?
·Como os artefatos podem operar sob seu próprio controle?

O QUE NOS ESPERA…
Embora não seja um campo exatamente novo, os recentes avanços da ciência da computação, da ciência dos materiais e a perspectiva de computadores ultravelozes em futuro breve (por exemplo, a computação quântica), trazem a IA para o topo das mudanças radicais (ou disruptivas) na sociedade dos próximos anos. Clique aqui e veja o vídeo do cachorro robô.

Recentemente, os fundadores do Google Sergey Brin e Larry Page afirmaram que, nos próximos 30 anos, todos teremos chips no cérebro que se utilizarão da nanotecnologia. Dessa forma, dizem eles: “Quando você pensar em algo e não souber muito sobre aquilo, você receberá mais informações automaticamente. No fim, teremos um implante em que basta você pensar em algo para que ele lhe traga a resposta”.

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Isso lembra outro filme, Robocop, em que o humano e a máquina são integrados na criação de um superpolicial. Então, não será mais a inteligência Artificial, mas semi-Artificial.

Quem viver, verá!