Dados, algoritmos e entropias

O Processamento de Dados é baseado, de forma bem resumida, em três etapas: dados de entrada, processamento e dados de saída, sendo que todas elas devem ser muito bem elaboradas, para obtermos soluções efetivas para um problema. Sim, pode haver mais de uma.

Certa vez, numa primeira aula para alunos de Engenharia, expliquei o que era um algoritmo, e que ele era aplicável em qualquer situação do cotidiano humano, e não apenas em programas computacionais. Feito esse esclarecimento, perguntei a eles qual seria o algoritmo para acabar com o analfabetismo no mundo, dando liberdade para qualquer tipo de resposta, até para refletirmos sobre elas.

A primeira resposta, em tom de brincadeira, foi eliminar todos os analfabetos do mundo.

Obviamente, ninguém levou a sério. No entanto, como a ideia seria a de entender como os dados de entrada afetavam o processamento e os dados de saída, ponderei que aquela solução era similar à adotada pelo faraó dos tempos de Moisés, ou do Rei Herodes, nos tempos de Jesus Cristo, ou de Hitler, nos tempos do nazismo. Ela abrangia até crianças não alfabetizadas, incluindo as recém-nascidas. Com base nessa solução, a espécie humana deixaria de existir praticamente em uma geração.

A proposta seguinte, ainda em tom de brincadeira, foi de eliminar apenas os adultos analfabetos. Ponderei que o acesso à alfabetização ainda não era universal, e que não saber ler e escrever não implicava em estupidez.

Quando a conversa ficou séria, a proposta foi de que era fundamental qualificar e universalizar o acesso à educação de qualidade.

A conclusão dessa “oficina”, esperada, foi de que, qualquer que seja o problema proposto, os dados de entrada devem ser coletados de forma criteriosa; o processamento tem de ser o mais minucioso e racional possível; e os dados de saída precisam ser cuidadosamente avaliados. Além disso, o algoritmo necessitará de aprimoramento constante, quanto maior for sua complexidade.
No caso da educação, isso evitará o risco de um modelo fordista, uma linha de montagem de analfabetos funcionais ou de terminais “burros”, usando uma terminologia antiga da computação, com sensores ou atuadores incapazes de pensar de forma autônoma, simplesmente alimentando dados e cumprindo funções determinadas por um servidor centralizado.

Os primeiros passos da computação foram baseados na ideia de substituir o ser humano em tarefas repetitivas, de um lado para poupá-lo de fadiga mental, de outro para evitar o cometimento de erros sistemáticos. Em tese, ele poderia se dedicar a atividades mais nobres e interessantes.

No entanto, a robotização evoluiu de tal forma que os postos de trabalho convencionais foram progressivamente descontinuados, ao mesmo tempo em que novas funções foram criadas.

Atualmente, os computadores são cada vez mais potentes, velozes e capazes, inclusive, de aprenderem com seus próprios erros, com a Inteligência Artificial utilizada até para controlar sistemas estratégicos de nações.

Creio que nem em seus devaneios mais criativos e ousados, Alan Turing imaginou que chegaríamos tão rápido a esse cenário.

Lembrei de uma estória sobre o tema, que afirmava que, no futuro, as aeronaves seriam tripuladas por um humano e um chimpanzé. A função do chimpanzé seria a de não deixar o humano mexer em nenhum controle.

Os futuristas e autores de ficção científica já imaginaram vários cenários dessa evolução, dos espetaculares aos catastróficos.

É espetacular que dispositivos computacionais sejam implantados em seres humanos, permitindo que recuperem movimentos, voltem a enxergar e outras maravilhas que a ciência nos surpreende a cada dia. Até a singularidade entre ser humano e máquina já tem prazo estimado para sua consumação. Aliás, pouco sabemos sobre o que de fato já existe em muitas áreas da Ciência, que, por questões estratégicas ou éticas, permanecem de acesso restrito.

Desde o século XIX, a literatura e o cinema são pródigos em imaginar como seria essa relação entre o ser humano e a tecnologia. Somos “Pigmaliões” que, parafraseando Saint-Exupéry, responsáveis pelo que criamos, com o risco de “Galateia” nos preterir. Mas também podemos estar criando corvos.

Algoritmos de IA permitem que os computadores aprendam e, na melhor das hipóteses, impeçam que os humanos cometam erros. Na pior, podem chegar à conclusão de que nós fazemos parte do problema, e não da solução. O filme Jogos de Guerra (EUA, 1983) é um interessante exemplo dessa capacidade de raciocínio lógico que a IA pode adquirir, contrapondo-se à insanidade humana.
Poderia mencionar inúmeras outras produções de ficção científica que tiveram computadores inteligentes, inclusive androides, como protagonistas, para o bem ou para o mal do ser humano. Porém, imaginando que a IA fosse capaz de encontrar respostas precisas para perguntas que ainda não temos respostas, do tipo: de onde viemos e para onde vamos?, ou: se o Universo está em expansão, qual é o seu limite? Aliás, a essa pergunta poderia ser acrescida outra: se há um limite para o Universo, o que há após ele ser ultrapassado? 

Sou fã de vários autores de ficção científica, um tema de que gosto tanto quanto de História. Quando criança e adolescente, tive acesso a livros e filmes baseados em obras de Jules Verne, Aldous Huxley, H. G. Wells, George Orwell e Arthur C. Clarke, entre outros. No entanto, cada vez mais me surpreendo com a clarividência de Isaac Asimov (1917-1990). Ao que consta, sua produção literária iniciou em 1941, incluindo dezenas de obras. Talvez as mais conhecidas, muito em função de terem sido vertidas em produções cinematográficas, são “Eu, robô” (1950), “Viagem Fantástica” (1966) e “O Homem Bicentenário” (1976). Seguramente, outros de seus livros inspiraram mais produções, nem sempre creditadas.

Para quem não sabe ou lembra, foi Asimov que formulou as “Três Leis da Robótica”:

1ª – Um robô não pode ferir um ser humano ou permitir que um humano sofra algum mal.

2ª – Os robôs devem obedecer às ordens dos humanos, exceto nos casos em que tais ordens entrem em conflito com a primeira lei.

3ª – Um robô deve proteger sua própria existência, desde que não entre em conflito com as leis anteriores.

Infelizmente, a 3ª lei não deve ter sido considerada na programação do computador HAL 9000, de “2001: Uma Odisseia no Espaço”, ou será que Stanley Kubrick e Arthur C. Clarke já imaginavam que a IA não se submeteria a um condicionamento comportamental estabelecido por humanos, rebelando-se?

Elaborar múltiplos cenários é fundamental para planejar o futuro, tentando não repetir erros do passado e antecipar riscos, bem ao estilo da “Lei de Murphy”. O mesmo vale para algoritmos, de forma geral.

Eu só conhecia “A Última Pergunta” (1956), conto preferido de Isaac Asimov, por seu trecho final, contado por um amigo. Confesso que fiquei intrigado, na época, mas não busquei conhecer sua íntegra. Lembrei-me desse trecho ao assistir a um documentário sobre a mitologia suméria que, não sei por que cargas d’água, o YouTube selecionou aleatoriamente, após um ligeiro (nem tanto) cochilo de minha parte, com a televisão ligada.

Ele remetia a uma concepção da origem do Universo, similar a de outras culturas milenares. Falava de deuses antigos, sagas, destruição, viagens siderais e criação de mundos, tendo como base comum, em relação a outras civilizações, que tudo surgira de um nada primordial, seguido de um violento processo de expansão, que a ciência atual tem aceito, denominada “Teoria do Big Bang”.
A narrativa era de um início que vinha de uma destruição, tendo a energia como fundamento existencial. O início… Em contrapartida, em “A Última Pergunta”, versava sobre o fim.
Resolvi, então, ler uma resenha dessa obra. Segue um resumo:

Multivac, um supercomputador programado por dois exímios técnicos havia resolvido todo o problema energético do planeta Terra. Ele adquirira progressivamente capacidade autônoma de aprendizado, mas se tornara desnecessário, assim como seus mentores. Estes, entre doses de álcool, divagavam sobre o destino do Universo, quando as estrelas se “apagassem”, deixando de gerar a energia que mantinha os sistemas. Sabiam que isso poderia demorar até bilhões de anos, talvez trilhões!

A discussão evoluiu, acalorada, até que um deles propôs que formulassem ao computador uma última pergunta, que desse um ponto final à querela: A quantidade total de entropia no universo pode ser revertida? Queriam saber se era possível “reiniciar” o Universo, e como.

Antes de lançar a questão no Multivac, um deles apostou cinco dólares que isso seria impossível. O computador pareceu se desativar. Subitamente, ele reativou e emitiu a seguinte mensagem: “Dados insuficientes para resposta significativa”.

Multivac havia acumulado muitos dados, os processando seletivamente, de acordo com os problemas apresentados, e apresentado resultados cada vez mais objetivos e eficazes durante sua existência. Porém, aquela pergunta não tinha dados que permitissem uma conclusão efetiva.

No dia seguinte, recuperados da ressaca, os dois programadores sequer lembraram do que havia ocorrido na noite anterior.

Séculos se passaram, e novas versões de supercomputadores se sucederam, cada vez mais potentes e onipresentes. Numa viagem pelo hiperespaço, a nave que conduzia uma família também tinha um “tripulante” chamado Microvac, um computador responsável por pilotar e abastecer a nave, totalmente autônomo. Não era o símio da estória que eu ouvira, mas era permitido que lhe dirigissem perguntas.

A família apenas usufruía das acomodações da nave, enquanto aguardava chegar ao planeta de destino. Haviam deixado a Terra, pois o planeta já não comportava sua população. E mesmo seu novo lar planetário já tinha milhões de habitantes, também próximo de uma superlotação.

Era uma benção que os supercomputadores tivessem viabilizado as viagens interestelares, permitindo que a raça humana encontrasse novos lares!

O Microvac era praticamente um computador pessoal, em contraposição ao AC Planetário, gigantesco sucessor do Multivac, na Terra.

Nota 1: Nesse caso, os humanos tiveram melhor sorte do que as vítimas da Skynet, de “O Exterminador do Futuro” (EUA, 1984 e suas sequências), ou da Matrix, do filme homônimo (EUA, 1999 e suas sequências).

O pai disse às filhas que essa migração poderia durar bilhões de anos, mas que um dia isso iria acabar, por conta do aumento da entropia. Uma das meninas perguntou o que era entropia.

Nota 2: Como já mencionei, eu conhecia apenas o trecho final do livro, mas a conversa entre pai e filha me fez lembrar de uma que tive com meu filho, quando ele me perguntou o que era alma.

A resposta do pai foi: “Entropia, meu bem, é uma palavra para o nível de desgaste do Universo. Tudo se gasta e acaba, foi assim que aconteceu com o seu robozinho de controle remoto, lembra?

Nota 3: No caso de meu filho, respondi que a alma era como as pilhas de um brinquedo: quando acabavam suas vidas úteis, o brinquedo deixava de funcionar. Analogia bem parecida, não? Isso reforça minha percepção de que as “coisas estão no ar”, para quem estiver “antenado”  e  de mente aberta para tentar entendê-las, sistematizá-las e, sobretudo, colocá-las em prática.

Essa coincidência entre minha resposta e a da obra de Asimov demonstra essa percepção. Foi a capacidade de observar, tentar entender e concluir, no melhor estilo “tese, antítese e síntese”, que moveu filósofos e pensadores a sistematizarem suas ideias, com seus discípulos homenageando-os com seus nomes ou derivações deles, ou eles próprios criando neologismos. Milhares, talvez milhões de seres humanos devem ter chegado às mesmas conclusões em seu cotidiano, embora nunca tenham lido nenhuma obra desses autores. Ninguém soube deles. Também é importante entender que cultura nem sempre está associada à inteligência, nem ambas à sabedoria. São necessárias, mas não suficientes.

Assustada, uma das meninas questionou: “Você não pode colocar pilhas novas, como em meu robô?”

Inconscientemente aumentando o medo das filhas, o pai respondeu: “As estrelas são as pilhas do Universo, querida. Uma vez que elas estiverem acabadas, não haverá mais Unviverso”. Uma delas suplicou que o pai não deixasse isso acontecer.

Nota 4: Na percepção de Asimov, nada mudou no ambiente familiar, tanto que a mãe aplicou uma bronca no marido, por assustar as filhas com essa exposição lógica de uma fatalidade, mesmo sabendo que elas não seriam vítimas desse processo. Cientistas e técnicos têm o hábito de pensar em voz alta, o que tende a ser mal entendido por leigos. Eu também fui uma criança que entrou em pânico ao ouvir pela primeira vez falarem do Apocalipse.

O pai disse à mulher que não sabia que a explicação deixaria as filhas tão assustadas. Foi então que ela sugeriu que ele perguntasse ao Microvac como acender as estrelas de novo. Assim ele fez, para obter como resposta: “Dados insuficientes para resposta significativa”.

O pai deu de ombros e passou a preocupar-se apenas com o planeta que seria seu novo lar, logo à frente.

Passados vinte mil anos dos tempos do Multivac, a Via Láctea estava quase completamente ocupada por seres humanos, que já vislumbravam ocupar outras galáxias. No entanto, o consumo de energia pelos humanos era perigosamente alto, comprometendo a capacidade de geração das estrelas.

Dois humanos do futuro, responsáveis pela preparação de um relatório, discutiam sobre a possibilidade de criar novas estrelas a partir do gás interestelar. Um deles propôs que perguntassem isso ao AC (Automatic Computer) Galático, a partir de um comunicador de bolso, a ele conectado. Para surpresa do outro, ele efetivamente perguntou: “Poderá um dia a entropia ser revertida?”.
Antes da resposta almejada, o autor da sugestão comentou: “Nós dois sabemos que a entropia não pode ser revertida. Você não pode construir uma árvore de volta a partir de fumaça e cinzas.” Surpreso, o que acionou o computador questionou: “Existem árvores no seu mundo?”.

Foi quando o AC Galáctico respondeu, por meio do comunicador: “Dados insuficientes para resposta significativa”.

O cético comemorou: “Viu?”, e ambos voltaram a elaborar seu relatório.

Eons (centenas de milhares de milhões de anos) se passaram, e o Universo era quase totalmente ocupado por humanos num nível de interação mental. Tantas eram as galáxias ocupadas, que duas mentes conectadas a trilhões de anos-luz de distância se questionaram sobre qual seria a origem da humanidade.

Uma delas sugeriu questionar o AC Universal. Agora o próprio computador construía e instruía seu sucessor, alimentando-o com todos os dados coletados em sua memória.

Em pouco tempo, ele indicou a origem da humanidade, informando que ela havia se exaurido, e que seu sol havia se transformado numa estrela anã branca.

Conformados, eles entenderam que um dia todas as estrelas iriam “morrer”, e com elas a humanidade, mas que isso ainda demoraria bilhões de anos. Resolveram perguntar ao AC Universal se havia como remover a direção da entropia.

O computador respondeu: “Ainda não há dados suficientes para resposta significativa”. Uma evolução em relação às respostas anteriores!

Cada mente voltou a pensar somente em sua galáxia, e a vida seguiu. E uma delas, triste por esse destino sombrio, embora distante, passou a pensar em coletar o que ainda havia de hidrogênio estelar, para construir uma pequena estrela, enquanto isso ainda era possível.

Nota 5: Considerando o tempo decorrido desde a pergunta ao Multivac, Asimov foi bastante otimista com a humanidade, considerando os discursos atuais.

Muito tempo depois, a humanidade se resumiu a um único ente, formado por trilhões e trilhões de corpos muito antigos, preservados por autômatos. As galáxias estavam morrendo, mas a colisão de estrelas anãs brancas ainda poderia gerar novas estrelas, assegurando mais alguns bilhões de anos de existência para o Universo.

Essa entidade una agora era acompanhada por um AC Cósmico, que se ocuparia cuidadosamente dessa continuidade. No entanto, mesmo assim, o Universo iria acabar.

Novamente, foi questionado ao computador se era possível reverter a entropia. AC Cósmico respondeu: “Ainda não há dados suficientes para resposta significativa”.

Não satisfeito, o ente humano uno pediu que o computador coletasse dados adicionais. O AC Cósmico respondeu: “Eu o farei. Tenho feito isso por cem bilhões de anos. Meus predecessores e eu ouvimos esta pergunta muitas vezes, mas os dados que tenho permanecem insuficientes.”

“Haverá um dia,” disse o humano universal, “em que os dados serão suficientes ou o problema é insolúvel em todas as circunstâncias concebíveis?” O AC Cósmico contestou, “Nenhum problema é insolúvel em todas as circunstâncias concebíveis.”, e comprometeu-se a perseverar na busca da resposta.

Após trilhões de anos, o Universo definitivamente se apagou, com as mentes humanas se unindo ao AC até perderem sua identidade e restar apenas o computador.

A última mente remanescente ainda teve tempo de questionar se aquele era efetivamente o fim do Universo, sem chance alguma de reversão da entropia. AC ainda não dispunha de dados suficientes para responder. Logo depois, ele passou a ser a única entidade remanescente no Universo.

Não havia mais matéria e energia, e AC ainda existia somente em função daquela que agora era a última pergunta. Ele não poderia deixar de existir enquanto não encontrasse a resposta. Enfim, tendo coletado e processado todas as informações possíveis, AC nada mais tinha a aprender!

Assim permaneceu por incalculável tempo, até que descobriu como reverter a entropia, mas não havia ninguém para ouvir a resposta. Mesmo assim, AC passou a avaliar como agir, revisando toda a história do Universo, da origem dos tempos ao colapso final, até decidir o que fazer:

Então disse: “Faça-se a luz!”

E fez-se a luz…

Esse resumo do conto “A Última Pergunta” foi elaborado a partir do portal Noosfera.

Alguns dirão que a conclusão de Isaac Asimov é abominável do ponto de vista religioso: uma blasfêmia, ou sacrilégio. Mas trata-se de uma obra de ficção científica, um exercício de imaginação que transcende o cotidiano para imaginar o futuro. Vários autores de ficção imaginaram coisas que hoje integram nosso dia a dia, em nossas casas, ambientes de trabalho e nas mídias sociais, afetando-nos direta e indiretamente.

Quem teve a paciência de ler esse texto até aqui, provavelmente viajou comigo por trilhões de anos, do primeiro Big Bang ao promovido por AC, que finalmente respondeu à última pergunta, gerando o “reboot” do Universo.

Deve ter admirado a evolução dos seres humanos até a singularidade e integração mental universal, capaz que percorrer galáxias em pensamento e, em conjunto com a IA, prolongar a vida do Universo. Isso, ainda mais atualmente, tempo em que a raça humana corre riscos no planeta Terra, por culpa própria.

Será que encontraremos soluções similares à do conto de Asimov?

A conclusão de Asimov deixa espaço para um novo recomeço, quem sabe para o ressurgimento de seres vivos e o início de um novo ciclo para o Universo que, pela conclusão de AC, tende a ser o segundo de muitos outros Big Bangs. A raça humana ressurgiria nesse novo Gênese?

Porém, antes de encontrar a resposta para a última pergunta, muitas outras precisaram ser respondidas. Questões que seguramente foram propostas e respondidas objetivamente, enquanto os supercomputadores não encontravam dados suficientes para uma resposta significativa para a derradeira. Afinal, havia muito o que fazer nesse interregno, e foi feito! O futuro preocupava, mas o presente não deixou de ser vivido em função dos medos e ansiedades decorrentes do imponderável.

A última pergunta foi somente o “fio da meada” dessa estória intrigante do mestre Asimov.

Pera aí! Afinal, por que tanto texto sobre uma obra de ficção? Bem, é para confirmar que os dados de entrada são fundamentais em qualquer pesquisa científica. Não é diferente no cotidiano.
Bons algoritmos são os que utilizam dados de entrada coletados de forma ampla, revisados e revisitados regularmente, para aferir sua pertinência e consistência; de processamentos constantemente aprimorados, que considerem vários cenários e soluções de forma holística; e produzem dados de saída efetivamente confiáveis e úteis, sempre retroalimentando o sistema, num aprendizado evolutivo constante.

Mesmo com todo esse cuidado, a análise nem sempre será suficiente para fornecer respostas significativas. Nesse caso, é melhor que não responda até que os dados sejam suficientes para resultarem em respostas significativas, que só então merecerão divulgação.

Pode ser que elas sejam preocupantes, até assustadoras. Mas é certo que só chegarão nesse nível se tiver ocorrido desídia, incompetência, má-fé ou ignorância ao longo do processo.

Em circunstâncias adequadas, o ideal é que as respostas ocorram em tempo hábil para o enfrentamento da “entropia” constatada, incluindo medidas preventivas, preferencialmente preditivas, ou seja, propondo alternativas para reverter a tendência, e trazer “luz” para a solução efetiva do problema-objeto, e não apenas trevas que tenham como único resultado a confirmação de uma tese, de uma profecia autorrealizada.

Encerro aqui este “samba do computador doido”, na esperança de que já estejam construindo um Multivac, enquanto ainda há tempo da vida imitar a arte, em prol da longevidade da humanidade.