Terra Magazine

estou lendo year million, [science at the far edge of knowledge], coletânea de textos sobre o que pode vir a ser a ciência –e seus resultados e aplicações- num futuro muito distante. tipo daqui a um milhão de anos.

o livro, editado por damien broderick, tem 14 capítulos, varrendo desde os hominídeos [como foi, mesmo, que tudo começou?] até, literalmente, o fim do mundo [do universo, de uma vez por todas], daqui a uns 10 decilhões de anos.

o capítulo três, escrito por steven b. harris, a million years of evolution, é especialmente interessante. harris considera o que pode vir a acontecer com os cérebros, em função de tudo o que ainda vamos aprender sobre o principal componente do corpo humano.

segundo harris, se tudo correr bem, vamos aprender a conectar cérebros uns aos outros. de verdade e de tal forma que a expressão “vamos pensar juntos” vai ser muito mais que metáfora. e a próxima rede a mudar o mundo, de vez, seremos nós próprios.

pra isso, precisaremos de conexões muito mais sofisticadas do que se consegue, hoje, espetando eletrodos  e usando conexões frankensteinianas [a “alta tecnologia" de muitos labs de neuroX de hoje…] pra ligar cérebros através de uma internet rudimentar.

se –ou quando- rolar, as consequências serão fantásticas. se compartilharmos, verdadeiramente, parte do ocorre no cérebro de nossos parceiros [amigos, colegas de trabalho…] será que vamos ficar “contaminados” pelas suas memórias, experiências, intuições e emoções, por exemplo? será que vamos [ainda] poder guardar qualquer tipo de segredo?…

harris supõe que, antes que seja possível entrarmos no estágio “mentanet” de nossas vidas em rede, teremos que aprender muito mais sobre o cérebro e os usos que fazemos e faremos dele. ou deles. no futuro, muito mais do que mentes compostas [a nossa, em contexto] ou estendidas pelo ambiente, poderemos vir a ter mentes que resultam de muitos cérebros verdadeiramente em rede.

e vai ser muito difícil –pelo menos com os mecanismos de que dispomos hoje- saber quem é seu verdadeiro eu. ou se, quando você fez alguma coisa, era você mesmo que estava em controle. a vida vai ficar muito mais complicada do que já é. mas que vai ser muito mais interessante, isso vai…

cientistas de quinze instituições em sete países europeus estão trabalhando para criar o que chamam de “cérebro num chip”, uma máquina –a longo prazo- capaz de reproduzir o funcionamento de um cérebro humano a partir de suas características primárias.

não se trata de um desafio menor. um cérebro humano adulto contém cerca de 100 bilhões de neurônios, que podem ser tratados como unidades fundamentais de armazenamento e processamento de informação. e o número de conexões [as sinapses] entre os neurônios é gigantesco: estima-se que um cérebro humano adulto tenha entre 100 e 500 trilhões delas.

se formos comparar, o supercomputador mais rápido do mundo, o IBM roadrunner, tem “apenas” 129.600 processadores, interligados por míseras 10.000 conexões, intermediadas por quase cem quilômetros de fibra ótica. a máquina, usada pelo governo americano, é capaz de realizar mais de um quatrilhão de operações de cálculo por segundo. se a população da terra, munida de calculadoras, fizesse um cálculo por segundo por pessoa, levaríamos [em conjunto] 46 anos pra fazer as contas que roadrunner faz num único dia.

isso quer dizer que roadrunner é muito rápido pra calcular e que nós somos muito lentos neste particular. mas nosso cérebro é capaz de feitos muito mais radicais do que qualquer computador atual. que tal ouvir música, falar ao telefone, ver e ouvir TV, andar e comer, tudo ao mesmo tempo, sem deixar de admirar a lua na janela… estima-se que aqueles 100 bilhões de neurônios de que falamos sejam, em conjunto, 10.000 vezes mais rápidos do que um roadrunner.

acontece que a capacidade dos supercomputadores vem aumentando a taxas superiores a 1.000 vezes por década, e dá pra prever que o primeiro supercomputador capaz de realizar uma simulação completa de um cérebro humano em tempo real [cada segundo de simulação corresponde a um segundo de realidade] estará por aqui em 2018. se você quiser comprar um, prepare-se pra desembolsar de cem a duzentos milhões de dólares.

a rota que uma rede de cientistas europeus está trilhando é outra: o projeto [FACETS, Fast Analog Computing with Emergent Transient States] almeja construir um cérebro, literalmente, “eletrônico”. a primeira versão, que já está pronta e funcionando, é mero brinquedo: são apenas 300 neurônios e parcas 500.000 sinapses em um único chip. apesar de bastante limitado, os componentes eletrônicos envolvidos são 100.000 vezes mais rápidos do que seus equivalentes biológicos no cérebro. isso torna possível, em tese, simular um dia inteiro em um segundo.

a próxima fase do projeto FACETS tem por objetivo usar um wafer [disco onde são construídos os circuitos integrados] de 20cm de diâmetro para implementar 200.000 neurônios e 50 milhões de sinapses, reunindo todas as recentes descobertas da neurociência em um único pacote. espera-se que os computadores “neurais” estejam no mercado dentro de meia década, mas nem pense –ainda- em trocar seu cérebro por um deles.

o primeiro uso de tal capacidade de processamento talvez seja como co-processador em computadores pessoais, para auxiliar humanos em tarefas outras que não cálculo matemático puro e simples. se o problema é calcular, máquinas como roadrunner podem até continuar imbatíveis. mas nem tudo na vida é cálculo. computadores neurais –ou, quem sabe, “cérebros eletrônicos”- serão usados para entender e participar –conosco- de situações complexas, como perguntar, entender e explicar [conceitos, lugares,…], participar de conversações, auxiliar na tomada de decisões nos negócios… tentar controlar nossos medos, afinal, fazer o que nossos próprios cérebros fazem. incluindo, claro, escrever e comentar blogs!…

o esforço do projeto FACETS não é único e pouco menos a única forma de tentar resolver o problema de simulação completa de um cérebro humano. para saber como os suícos da EPFL estão tratando o assunto no projeto blue brain, usando um parente distante e bem menos capaz do roadrunner, clique aqui.

para ver como o problema maior, entender o cérebro humano e construir equivalentes artificiais, é importante e relevante, vá ver um post deste blog, de outubro do ano passado, onde se reporta que a darpa, agência americana de projetos de defesa, resolveu colocar, como primeiro da sua lista de 23 problemas mais importantes do século… desenvolver uma teoria matemática que leve à construção de um modelo do cérebro [humano] que seja matematicamente consistente e preditivo, ao invés de meramente inspirado em biologia…

para saber mais sobre o cérebro, veja o post deste link, neste blog, onde se concluia que…

nosso conhecimento sobre a parte do corpo que realmente nos move ainda é extremamente primário; nas próximas décadas, saberemos muito mais sobre como o cérebro, de fato, funciona. e teremos uma capacidade muito maior e mais precisa para resolver seus problemas, quando ocorrerem. e talvez para construir artefatos que se comportem como se tivessem, digamos, um "cérebro" como o nosso.

alguns sistemas nem tão primários já estão sendo testados em laboratório [veja aqui e aqui] e os resultados são muito interessantes. o objetivo último deste tipo de esforço é construir um sistema artificial consciente, o que gerald edelman considera que seria a notícia mais fantástica de todos os tempos, talvez perdendo em interesse apenas para mensagens de [ou encontros com] extra-terrestres

ao mesmo tempo, e à medida em que as tecnologias associadas começarem a emergir, vamos poder alterar o cérebro, aqui e ali, para tentar fazer com que ele faça coisas de que não é capaz hoje [e não faça outras que julgarmos "desnecessárias"]. e é aí que moram a oportunidade o perigo: reprogramar cérebros, alterando o pool de proteínas das conexões neuronais, por exemplo, não é algo trivial e de conseqüências triviais. mas será possível e, sendo possível, será feito. quem viver verá.

pesquisadores ingleses estão trabalhando num chip, implantável no cérebro, para estimular centros de prazer. dispositivo semelhante já vem sendo usado nos estados unidos para compensar efeitos do mal de parkinson [vide imagem abaixo], mas o foco do trabalho de morten kringelbach, em oxford, é o córtex orbitofrontal, que está ligado a nossas escolhas e sensações relativas a drogas, dinheiro e sexo.

pra quem já está pensando em incluir o gadget em sua lista tardia de presentes de natal, calma lá: segundo o time de pesquisadores, apesar do dispositivo estar mais ou menos resolvido, os procedimentos cirúrgicos para seu implante ainda são primários e precisam de pelo menos uma década de desenvolvimento, prazo em que o próprio dispositivo [e suas conexões com o cérebro de seu hospedeiro] deve ser muito aperfeiçoado.

segundo a equipe, as próximas gerações deste tipo de tecnologia levarão ao uso de estimulação profunda do cérebro a muitas novas áreas, com o "usuário" assumindo o controle do processo e podendo "desligar" seu co-processador [sexual, neste caso] quando bem entender.

era só o que faltava. mas, pra muita gente, falta mesmo e vai estar nas listas de presentes de natal assim que aparecer no mercado. tomara, para o bem de todos e felicidade geral da nação, que [aqui no brasil] esteja disponível pelo SUS… [porque papai noel, daqui pra lá, pode ter se mandado pra marte]. FELIZ NATAL!…

este negócio de múltiplos toques simultâneos nas telas de celulares como interface e mecanismo de controle de funções e aplicações dos dispositivos [como no iPhone] pode estar com os dias contados. a neuroSKY, empresa do silicon valley, acaba de demonstrar que ondas cerebrais podem -na prática- controlar aplicações em telefones celulares.

por enquanto [veja as fotos aqui], o protótipo usa uma certa parafernália, mas a empresa pretende reduzi-lo a um único chip. o que você precisaria fazer pra usar a coisa? um scanner perto de cérebro [hoje, seu óculos, seu boné... um implante, no futuro?] e um receptor no celular, com os drivers apropriados.

na demo, um usuário conseguiu, com sucesso, mover caracteres de um jogo, em um celular nokia, que andavam tão mais rápido quanto maior era a concentração mental do jogador. radical. breve, num celular perto de você.

philip k. dick [foto à esquerda] publicou uma mini-novela surpreendente no Magazine of Fantasy & Science Fiction de abril de 1966. We Can Remember It for You Wholesale é uma mistura de realidade e memórias reais e falsas, que gira em torno de uma visita de turismo, ao planeta marte, por um cara que não tem recursos pra ir até lá de verdade. o problema é que, quando douglas quail, o candidato a turista virtual, visita a REKAL, empresa especializada na instalação de memórias falsas, se descobre que ele, de fato, foi a marte em missão secreta do governo. e aí a confusão começa de verdade, no texto que deu origem ao filme Total Recall. consiga uma cópia do original pra ler; é dez vezes melhor do que o filme.

na vida real, e bem recentemente, cientistas liderados pelo neurobiologista joe tsien,do medical college of georgia, entenderam como apagar, de forma seletiva, a memória de ratos. o grupo de tsien está estudando a proteína alpha-CaMKII  e descobriu que a atividade da proteína -que tem parte no processo de  aprendizado e memória- pode ser manipulada de tal forma a fazer com que ratos geneticamente modificados esqueçam experiências dramáticas sem nenhum prejuízo de suas outras lembranças.

questionado sobre as aplicações do tratamento em humanos, tsien disse que… "the human brain is so complex and dramatically different from the mouse brain. That’s why I say I don’t think it’s possible you can do the same thing in humans. However, if that happens in my lifetime, I wouldn’t be surprised either". em bom português?… acho que dá pra ser feito e que vai ser feito. mas não me perguntem se eu faria. provavelmente sim… mas não vou dizer isso agora, em público.

breve, num cérebro perto de você…

a darpa é a agência americana encarregada, há 50 anos, de pensar o futuro e criar as tecnologias que os [militares] americanos precisam. ou acham que vão precisar. e que, em alguns casos, se transformam em utilidade para todo o mundo. duas? a internet e GPS. próxima da lista? veículos completamente autônomos em tráfego urbano, talvez.

como tem que pensar no longo prazo [coisa que falta, quase sempre, à periferia], vez por outra os problemas que trata parecem não fazer nenhum sentido. muito menos quando se pensa na prática, no mundo real. mas talvez a gente deva lembrar que a internet, cujos fundamentos são dos anos 60, não fazia o menor sentido lá na partida. e não conseguiríamos mais viver sem ela, hoje.

certamente inspirada em uma das mais famosas listas de problemas de matemática de todos os tempos, enunciada por david hilbert em 1900, a darpa lançou uma relação do que considera os grandes problemas para os quais a matemática [e computação, e ciência] deveria encontrar uma solução daqui pra frente. os "novos" problemas são 23, o mesmo número de hilbert, e por sinal o dia, num janeiro de 1862, em que nasceu o grande matemático alemão. matemática cabalística, talvez, ou um búzio virtual para atrair boa sorte pra nova busca.

o primeiro problema da lista não é trivial: develop a mathematical theory to build a functional model of the brain that is mathematically consistent and predictive rather than merely biologically inspired. ou seja: desenvolver uma teoria matemática que leve à construção de um modelo do cérebro [humano] que seja matematicamente consistente e preditivo, ao invés de meramente inspirado em biologia. pode esperar um monte de ação ao redor deste tema, até porque "investigar", para a darpa, significa "investir". e, normalmente, muito.

o segundo problema não é menos complexo… develop the high-dimensional mathematics needed to accurately model and predict behavior in large-scale distributed networks that evolve over time occurring in communication, biology and the social sciences. ou desenvolver a matemática de alta ordem necessária para modelar e prever o comportamento de redes distribuidas que evoluem com o tempo e que ocorrem, naturalmente, em comunicação, biologia e ciências sociais.

desafios como estes, propostos pela darpa e por hilbert, são fundamentais para o avanço da ciência. lá atrás, kurt gödel mostrou que o segundo problema de hilbert [é possível provar a consistência dos axiomas da lógica?] tem resposta negativa, ou seja, que qualquer sistema lógico minimamente interessante não pode ser provado consistente, e muito menos provado consistente dentro do próprio sistema. e isso foi o fim do sonho de hilbert de criar uma matemática completa e consistente.

o primeiro problema da darpa, se resolvido a contento, nos daria a possibilidade de… escrever cérebros, pelo menos em tese. dado um modelo "matemático", ou formal, do funcionamento do cérebro, poderíamos escrever um simulador de tal modelo teórico em software [ou o próprio modelo poderia ser descrito, de forma razoavelmente abstrata, em software] e ter, a nosso serviço, cérebros abstratos. possibilidades incríveis se abririam a partir daí. basta pensar um pouco, usando o seu… cérebro concreto.

o problema é que, lá no enunciado, está a mesma palavrinha chata usada por hilbert há cento e tantos anos: consistência. talvez, de novo, não dê pra chegar lá. mas mesmo assim vamos tentar. alguma coisa vamos conseguir, talvez mostrar que o cérebro não é passível de uma descrição matemática consistente. o que já terá sido, se ocorrer, um grande resultado.

genes2cognition é um consórcio de alguns dos principais centros de pesquisa do planeta, cujo propósito é estudar genética, cérebros e comportamento de forma integrada.

o desafio do grupo é entender como o cérebro humano evoluiu até aqui e quais as vantagens e  "problemas" de "projeto e desenvolvimento" que geram certas capacidades e/ou deficiências.

as descobertas indicam que, ao longo de centenas de milhões de anos de evolução, certos tipos de animais passaram por uma evolução bem mais radical do que outros no que tange à complexidade das conexões existentes entre os nervos, as sinapses, no cérebro.

segundo o professor seth grant, do wellcome trust sanger institute, mais cérebro não significa mais capacidade ou poder de processamento de informação. de acordo com o professor… "apesar de muitos estudos terem considerado o número de neurônios no cérebro, nenhum estudou a composição molecular das conexões neuronais. e nós encontramos diferenças dramáticas na quantidade de proteínas nas conexões neuronais de diferentes espécies".

ainda segundo o professor… "nós estudamos cerca de 600 proteínas encontradas nas sinapses dos mamíferos e ficamos surpresos ao encontrar apenas metade delas nas sinapses de invertebrados e somente um quarto do total em unicelulares, que obviamente não têm cérebro". 

finalmente, o professor grant conclui que "este trabalho está criando um modelo novo e simples para entender a origem e diversidade dos cérebros e o comportamento resultante em todas as espécies; nos estamos chegando mais perto de entender a lógica por trás da complexidade dos cérebros humanos".

depois de haver entendido boa parte do mundo físico ao nosso redor [o landScape] e estar no processo de descobrir as verdades sobre nossos corpos [o bodyScape], a ciência avança na direção da mente [o mindScape], tendo que para isso entender a evolução e os príncípios de funcionamento do cérebro.

nosso conhecimento sobre a parte do corpo que realmente nos move ainda é extremamente primário; nas próximas décadas, saberemos muito mais sobre como o cérebro, de fato, funciona. e teremos uma capacidade muito maior e mais precisa para resolver seus problemas, quando ocorrerem. e talvez para construir artefatos que se comportem como se tivessem, digamos, um "cérebro" como o nosso.

alguns sistemas nem tão primários já estão sendo testados em laboratório [veja aqui e aqui] e os resultados são muito interessantes. o objetivo último deste tipo de esforço é construir um sistema artificial consciente, o que gerald edelman considera que seria a notícia mais fantástica de todos os tempos, talvez perdendo em interesse apenas para mensagens de [ou encontros com] extra-terrestres

ao mesmo tempo, e à medida em que as tecnologias associadas começarem a emergir, vamos poder alterar o cérebro, aqui e ali, para tentar fazer com que ele faça coisas de que não é capaz hoje [e não faça outras que julgarmos "desnecessárias"]. e é aí que moram a oportunidade o perigo: reprogramar cérebros, alterando o pool de proteínas das conexões neuronais, por exemplo, não é algo trivial e de conseqüências triviais. mas será possível e, sendo possível, será feito. quem viver verá.