Sobre máquinas criativas e as origens físicas da liberdade
(Fonte: para uso na conferência de Milão de 4 a 6 de junho de 2013; "Sobre máquinas criativas e as origens físicas da liberdade", HJ Briegel, Nature Scientific Reports 2, 522 (2012).)
Discutimos a possibilidade de comportamento livre em sistemas corporificados que, sem exceção e em todas as escalas de seus corpos, estão sujeitos às leis da física. Relacionamos a discussão a um modelo de um agente artificial que exibe uma noção primitiva de criatividade e liberdade ao lidar com seu ambiente, o qual faz parte de um esquema de processamento de informações recentemente introduzido, denominado simulação projetiva. Isso fornece uma proposta explícita de como podemos conciliar nossa compreensão das leis da física universais com a ideia de que entidades biológicas superiores podem adquirir uma noção de liberdade que lhes permita se desvincular cada vez mais de uma dependência estrita do mundo circundante.
Figura 1 : Modelo da memória episódica como uma rede de clipes.
Acionado pela entrada perceptual, o processo de simulação projetada inicia uma caminhada aleatória pela memória episódica, invocando sequências fragmentadas de experiência virtual. Assim que uma determinada característica é detectada, a caminhada aleatória para e é traduzida em ação motora (Veja também Ref. 11 ).
Figura 2 : Sequências de percepções e ações são simuladas estocasticamente por variações e composições da memória episódica (ME), antes que a ação real seja realizada.
Por meio do processo de simulação projetiva, o agente está, em certo sentido, constantemente à frente de si mesmo.
Somos livres em nossas decisões e ações Ou a liberdade é uma ilusão e o que pensamos e como agimos é inteiramente determinado pelas leis da Natureza Desenvolvimentos recentes na pesquisa cerebral reacenderam e intensificaram uma discussão secular, alegando que o livre-arbítrio é essencialmente uma ilusão 1 , 2 , 3 , 4 , 5. A discussão não se restringe ao âmbito acadêmico, tendo sido sugerido, por exemplo, que as descobertas experimentais das neurociências, juntamente com suas interpretações teóricas, sejam consideradas na legislação futura 6. Esses desenvolvimentos levaram a um debate controverso entre pesquisadores do cérebro, filósofos, legisladores, cientistas comportamentais e outros (ver, por exemplo, 7 , 8 ).
Considerando o que parece estar em jogo, essas reações não são surpreendentes. Ao mesmo tempo, elas também enfatizam o profundo impacto dos conceitos e descobertas da ciência moderna, em particular da física, da neurobiologia e da ciência da computação, sobre a ideia da existência e da responsabilidade humanas.
O problema do livre-arbítrio tem uma longa história na filosofia e na ciência. Não tentaremos apresentar um relato completo dos vários argumentos filosóficos que foram levantados contra ou a favor do livre-arbítrio. Parece, no entanto, seguro dizer que, até hoje, este continua sendo um problema profundamente intrigante que muitos consideram ainda sem solução.
“ Então, realmente parece que tudo o que sabemos sobre física nos força a alguma forma de negação da liberdade humana. ”
— John Searle, Mentes, Cérebros e Ciência, p. 87 (1984).
Esta citação, extraída de uma famosa palestra de John Searle⁹ , data de mais de 25 anos atrás e aborda uma questão de princípio. Parece-nos que este problema deve ser resolvido antes que se possa chegar a qualquer interpretação dos resultados experimentais em neurociências (relativos à existência ou não existência do livre-arbítrio).
De fato, como podemos aceitar a própria possibilidade do livre-arbítrio se, ao mesmo tempo, assumirmos que estamos, sem exceção e em todas as escalas do nosso corpo, sujeitos às leis da física Precisamos assumir que as leis da física são incompletas e que existem novos tipos de leis a serem descobertas – talvez no nível de entidades biológicas mais complexas – que, em última análise, nos libertarão das regras estritas da física?
Nesta nota, argumentaremos que não precisamos de novas leis para resolver esse enigma. Podemos ainda descobrir novas leis no futuro, que esperamos que nos ajudem a compreender melhor o funcionamento da mente humana e tudo o que a acompanha. Mas afirmamos que não precisaremos de tais leis para resolver o enigma da liberdade. Podemos demonstrar, com base nas leis físicas como as entendemos hoje, que entidades com certo grau de organização física ou biológica, capazes de desenvolver um tipo específico de memória, podem de fato desenvolver uma noção original de criatividade e liberdade em sua interação com o ambiente. Nosso argumento se baseará no conceito de simulação projetiva , um modelo físico de processamento de informações para agentes artificiais, introduzido recentemente em [11] .
Muitos filósofos e cientistas já abordaram o problema do livre-arbítrio e defenderam a sua possibilidade. Isso inclui, em particular, diversas teorias e ideias que foram denominadas “modelos de dois estágios” para o livre-arbítrio . Ao mesmo tempo, a ideia de liberdade parece estar sob forte ataque das ciências empíricas. Seriam as descobertas experimentais da pesquisa cerebral moderna tão convincentes a ponto de refutar todas as teorias que apoiam o livre-arbítrio?
Neste artigo, gostaríamos de adicionar uma nova perspectiva a essa discussão. Em vez de discutir a existência do livre-arbítrio no contexto da pesquisa cerebral atual, o que preferimos deixar para os especialistas, apresentaremos um modelo de um agente artificial que exibe uma noção de liberdade ao lidar com seu ambiente, o qual faz parte de um esquema fisicamente bem definido de processamento e aprendizado de informações . <sup>11 </sup> Esse modelo poderia, em princípio, ser realizado, com a tecnologia atual, em agentes artificiais como robôs. Isso demonstra, em primeiro lugar, que uma noção de liberdade pode de fato existir para entidades que operam, sem exceção e em todas as escalas, sob as leis da física. Mostra também que o comportamento livre pode ser compreendido como uma propriedade emergente de sistemas biológicos de complexidade suficiente que desenvolveram uma forma específica de memória.
Formalmente, nossa proposta poderia ser classificada sob o título de modelos de dois estágios, mas difere de trabalhos anteriores em vários aspectos essenciais.
Adotamos uma perspectiva explícita da física e do processamento de informações . Introduzimos a simulação projetiva como um conceito fundamental da teoria da informação que abre espaço para uma noção de liberdade compatível com as leis da física.
Em conjunto com o modelo de memória episódica e composicional, a simulação projetiva pode nos permitir analisar e propor experimentos comportamentais com animais simples.
Nosso projeto poderia ser implementado, em princípio, com a tecnologia atual na forma de agentes artificiais (de aprendizagem) ou robôs.
Gostaríamos de enfatizar que nosso modelo não pretende ser uma “explicação da consciência” 13 , 14 , nem uma teoria de “como o cérebro funciona”. Deixamos isso para os especialistas e pesquisadores do cérebro, e aguardamos ansiosamente as muitas novas descobertas experimentais e insights que poderemos obter nos próximos anos. Da mesma forma, não afirmamos que podemos explicar a natureza da liberdade humana e da escolha consciente .
O que podemos oferecer, no entanto, é uma proposta explícita de como conciliar nossa compreensão das leis físicas universais com a ideia de que entidades biológicas superiores podem exibir uma noção de liberdade. Isso lhes permite se desvencilhar de uma dependência estrita do mundo circundante e, ao mesmo tempo, criar comportamentos espontâneos e significativos em resposta ao seu ambiente.
Se aceitarmos que o livre-arbítrio é compatível com as leis da física, também teremos que aceitar que, em princípio, deve ser possível construir uma máquina que exiba formas de liberdade semelhantes àquelas que geralmente atribuímos aos humanos e a certos animais. É provável que a tarefa de construir tal máquina se revele complexa demais para ser viável na prática, ou pelo menos tão complexa quanto a tarefa (e o prazer) de criar e educar uma criança humana em sociedade. Essa observação, se verdadeira, pode ser decepcionante para algumas pessoas, mas para muitos de nós ela tem um aspecto positivo e conciliador. Por outro lado, ainda pode ser viável construir formas mais primitivas de máquinas (ou agentes) que exibam algumas formas rudimentares de liberdade e criatividade em seu comportamento.
Os computadores são tipos especiais de máquinas que desempenham um papel cada vez mais importante na nossa sociedade moderna. Eles não só transformaram a nossa vida prática diária, como também estão a começar a mudar a nossa perceção de nós próprios, de “sujeitos humanos” para “sistemas de processamento de informação”. Isto irá, em última análise, desafiar a questão da existência e da liberdade humanas, e tudo o que daí advém (por exemplo, a responsabilidade social, a ética da ação, etc.). Variantes de computadores são os chamados agentes inteligentes e robôs. Muitas vezes são vistos (embora não totalmente correto¹⁵ ) como computadores equipados com alguma periferia, incluindo sensores, com os quais podem perceber sinais do ambiente, e atuadores, com os quais podem agir sobre o ambiente. Os agentes inteligentes são concebidos para operar de forma autónoma em ambientes complexos e em constante mudança, como o trânsito, o espaço remoto ou a internet. A conceção de agentes inteligentes, especificamente para tarefas como a aprendizagem , tornou-se uma agenda unificadora de vários ramos da inteligência artificial¹⁶ .
Mesmo que estejamos dispostos a aceitar que agentes artificiais, e computadores em geral, possam exibir alguma forma de inteligência (que geralmente é definida como a capacidade do agente de perceber e agir sobre seu ambiente de forma a maximizar suas chances de sucesso <sup>16</sup> ), dificilmente lhes atribuiríamos livre-arbítrio . Em contrapartida, não gostaríamos de ser identificados com tal agente. Qual a razão para essa desaprovação A principal razão parece ser que o agente possui um programa que determina, para uma dada entrada (ou sequência de entradas), seu próximo passo de ação. Sua ação é o resultado de um algoritmo : é previsível e pode, por exemplo, ser computada por alguma outra máquina.
A situação não muda fundamentalmente se o próprio algoritmo ou programa não for determinístico, como às vezes se considera na ciência da computação, invocando a noção de máquinas de Turing probabilísticas 17 . Mesmo que programas aleatorizados possam, por vezes, aumentar a eficiência de certos cálculos, não está claro o que se ganharia com tal aleatorização no presente contexto. Se, antes, o agente era escravo de um programa determinístico, passa a ser escravo de um programa aleatório. Mas ação aleatória não é o mesmo que liberdade.
O ponto perturbador em ambas as variantes descritas é a ideia e a existência do próprio programa. Se a física busca as leis da Natureza, por exemplo, as leis que descrevem como as coisas se movem e mudam no espaço e no tempo, e como respondem à nossa investigação experimental, uma abordagem mais orientada para a ciência da computação busca o programa por trás das coisas , incluindo os seres vivos. Ambas as noções parecem estar em conflito fundamental com nossa ideia básica de liberdade.
Neste artigo, demonstraremos, contudo, que a ideia de estar sujeito às leis da física não contradiz a possibilidade de liberdade. Basearemos nosso argumento na descrição explícita de um esquema de processamento de informações, que denominamos simulação projetiva¹¹ , o qual poderia fazer parte do projeto de um agente artificial, um robô ou, possivelmente, alguma entidade biológica. Ele combina os conceitos de simulação , memória episódica e aleatoriedade em uma estrutura comum.
Memória
Um elemento crucial para a possibilidade de liberdade de qualquer agente (biológico ou artificial) é a existência de memória . Por memória, entendemos qualquer tipo de órgão ou dispositivo físico que permita ao agente armazenar e recuperar informações sobre experiências passadas. De modo geral, a memória permite ao agente relacionar suas ações ao seu passado. A memória por si só , contudo, não é suficiente para a existência de liberdade. Formas elementares de memória já existem em animais simples (agentes reflexos), como no verme Caenorhabditis elegans , na lesma-do- mar Aplysia , amplamente estudada , ou na mosca-das - frutas Drosophila , e a aprendizagem consiste na modificação e no aprimoramento dos detalhes moleculares de seus circuitos neurais em função da experiência. Não obstante, hesitamos em atribuir uma noção de liberdade a invertebrados como C. elegans ou Aplysia, cujas ações permanecem reflexos simples a estímulos ambientais.
O cérebro dos humanos e dos primatas superiores é, naturalmente, muito mais complexo e muito menos compreendido. Ao considerarmos os cérebros de diferentes espécies, desde invertebrados a vertebrados, incluindo mamíferos, primatas e humanos, a estrutura cerebral torna-se cada vez mais sofisticada e complexa. Mas ela é sempre descrita por uma rede de neurônios e sinapses, e os princípios básicos de transmissão e processamento de sinais parecem ser os mesmos. Surge então a questão: como uma crescente complexidade de uma rede neural pode levar ao surgimento de uma característica radicalmente nova e conferir aos humanos ou primatas superiores, e possivelmente também a animais mais simples, "liberdade" em seu comportamento?
A resposta, ao que parece, deve ser buscada na organização cada vez mais complexa da memória. Uma diferença entre a memória simples da Aplysia e a memória complexa dos vertebrados superiores reside no surgimento de diferentes funções da memória. Diferentemente dos animais simples, a ativação de uma memória em humanos e primatas não leva automaticamente a uma ação motora. Isso significa que existe uma plataforma na qual o conteúdo da memória pode ser reativado, a qual é desacoplada da ação motora imediata. O surgimento evolutivo de tal plataforma implica que um agente com memória mais complexa pode se desvincular cada vez mais da resposta imediata aos estímulos ambientais.
Contudo, as ações do agente ainda permanecem determinadas pelo conteúdo da memória, que por sua vez foi formada pelo histórico de percepções do agente. Em outras palavras, as ações do agente permanecem determinadas pelo seu passado, e não há uma noção real de liberdade. O que ainda falta é um elemento de espontaneidade na resposta do agente a uma determinada situação ambiental. Se o C. elegans é escravizado pelos estímulos presentes, um agente mais complexo permanece escravizado pelo seu passado, ou seja, pelo histórico de seus estímulos. Como a Natureza poderia se livrar de tal escravidão temporalmente retardada?
Uma possibilidade para romper com o determinismo é introduzir o indeterminismo (ou seja, aleatoriedade genuína). Mas, como discutimos anteriormente, não está claro qual seria o efeito da aleatorização. Se adotarmos uma visão computacional ou algorítmica do cérebro, nada mudará. Contudo, o efeito do indeterminismo depende da natureza do processamento e da memória em que ocorre. Mostraremos que ele pode, de fato, ter um efeito positivo sobre o agente, não no sentido de tornar alguns "cálculos" mais eficientes, mas no sentido de introduzir um elemento de variação criativa em suas interações com o ambiente, guiadas pela memória. Aqui, será conveniente abandonar a visão do cérebro como um computador e, em vez disso, propor um modelo dinâmico de memória que esteja totalmente integrado à arquitetura do agente e que cresça à medida que o agente interage com o mundo.
Na próxima seção, discutiremos um esquema abstrato de processamento de memória que chamamos de simulação projetiva. Ele opera inteiramente sob os princípios da física, mas, ainda assim, exibe um elemento de liberdade na interação do agente com o ambiente. Não está claro se esse esquema é implementado em um cérebro real, mas afirmamos que ele poderia ser realizado, em princípio, em agentes artificiais.
Simulação projetiva
Na Ref. 11 , consideramos um modelo padrão de um agente artificial equipado com sensores e atuadores, através dos quais ele pode perceber seu ambiente e agir sobre ele, respectivamente. Internamente, o agente tem acesso a algum tipo de memória, que descreveremos a seguir. A entrada perceptual pode levar a uma ação motora direta (cenário do tipo reflexo) ou primeiro passa por algum processamento (simulação projetiva) durante o qual é relacionada à memória.
A própria memória é de um tipo específico, que chamamos de memória episódica e composicional (MEC). Sua função primária é armazenar a experiência passada do agente na forma de episódios, que são sequências (avaliadas) de percepções e ações lembradas. Fisicamente, a MEC pode ser descrita como uma rede estocástica de fragmentos , onde os fragmentos são as unidades básicas da memória episódica, correspondendo a episódios muito curtos (ou fragmentos de “memória espaço-temporal”) 11 .
O processo de simulação projetiva pode ser descrito da seguinte forma. Acionado por um estímulo perceptual, um clipe específico na memória, relacionado a esse estímulo, é excitado (ou “ativado”), como indicado na Figura 1. Esse clipe ativo, então, com certa probabilidade, excitará algum clipe vizinho, levando a uma transição dentro da rede de clipes. Conforme o processo continua, ele gera uma sequência aleatória de clipes excitados, que pode ser considerada como uma recordação e remontagem aleatória de fragmentos episódicos do passado do agente. Esse processo cessa quando um clipe excitado se desvincula da memória e desencadeia uma ação motora. A última etapa pode ser realizada por um mecanismo no qual os clipes excitados são filtrados em busca da presença de certas características. Quando uma característica específica é detectada em um clipe (ou está acima de um certo nível de “intensidade”), ela, com certa probabilidade, levará a uma ação motora.
Figura 1: Modelo da memória episódica como uma rede de clipes.
Acionado pela entrada perceptual, o processo de simulação projetada inicia uma caminhada aleatória pela memória episódica, invocando sequências fragmentadas de experiência virtual. Assim que uma determinada característica é detectada, a caminhada aleatória para e é traduzida em ação motora (Veja também Ref. 11 ).
O processo descrito é a versão básica da memória episódica, mas não é a única. Em uma versão mais refinada, que chamamos de memória episódica e composicional , consideramos não apenas as transições entre clipes existentes, mas também a possibilidade de os próprios clipes serem criados (e variados) aleatoriamente, como parte do próprio processo de simulação. Sequências de clipes aleatórios geradas dessa forma podem introduzir episódios totalmente fictícios que nunca ocorreram no passado do agente.
A caminhada aleatória no espaço de memória, conforme descrita, constitui parte do que chamamos de simulação projetiva . Em outra parte, as ações do agente que emergem da simulação são avaliadas. O resultado dessa avaliação retroalimenta os detalhes da estrutura da rede da memória episódica, levando a uma atualização das probabilidades de transição e das “etiquetas emocionais” associadas a certas transições de clipes <sup>11</sup> . Em um cenário de reforço simples, assume-se, por exemplo, que certas ações ou pares percepção-ação são recompensados. A aprendizagem ocorre então pela modificação da rede de clipes (ECM) de acordo com as recompensas dadas. Essa modificação da memória ocorre de diferentes maneiras: por atualização bayesiana das probabilidades de transição entre clipes existentes; pela adição de novos clipes à rede por meio de novas entradas perceptivas; pela criação de novos clipes a partir de clipes existentes sob certos princípios composicionais e variacionais; e pela atualização das etiquetas emocionais associadas a certas transições de clipes. Detalhes desse esquema são apresentados na Ref.<sup> 11 </sup> .
A seguir, retomando o tema principal deste artigo, relacionaremos a estrutura projetiva do comportamento do agente com a emergência de uma noção primitiva de criatividade e liberdade. A ideia básica é que a memória episódica fornece uma plataforma para o agente "brincar" com experiências anteriores, antes que uma ação concreta seja tomada (ver Figura 2 ). Uma chamada à memória episódica inicia uma caminhada aleatória pelo espaço de memória, invocando sequências fragmentadas de experiências passadas. Isso pode ser entendido como uma simulação de experiências futuras plausíveis com base em experiências passadas. É uma simulação porque ocorre apenas na memória do agente; simula experiências futuras plausíveis porque sequências de episódios que ocorreram frequentemente no passado também ocorrerão na simulação. Além disso, a possibilidade de composição de clipes permite que o agente explore, como parte da simulação, novas sequências episódicas fictícias que ele nunca encontrou antes, mas que estão dentro de um alcance de "concebibilidade" (conforme definido pelas regras de composição de clipes). É importante perceber que, de forma semelhante aos trechos que representam experiências “reais”, os trechos que representam experiências “fictícias” desencadearão ações factuais por meio do mesmo mecanismo. Isso significa que a experiência fictícia, criada na memória do agente, pode de fato alterar e guiar suas ações reais. Pode-se também dizer que o agente age sob a influência de “ideias” geradas por ele mesmo.
Figura 2: Sequências de percepções e ações são simuladas estocasticamente por variações e composições da memória episódica (ME), antes que a ação real seja realizada.
Por meio do processo de simulação projetiva, o agente está, em certo sentido, constantemente à frente de si mesmo.
Em resumo, por meio do processo de simulação projetada, o agente se projeta em situações futuras concebíveis e age sob a influência dessas projeções, como ilustrado na Figura 2. Nesse sentido, o agente não está mais escravizado pelo seu passado, mas interage com ele, deliberando por meio de variações e composições espontâneas de fragmentos episódicos. Esses fragmentos podem vir do passado, mas são transformados, por processos aleatórios, em novos padrões para ações futuras. O agente está, nesse sentido, sempre à frente de si mesmo (ver Discussão).
Conexão com a psicologia
A noção de memória episódica foi introduzida na psicologia na década de 1970 por Tulving 20 e Ingvar 21 , e tem recebido crescente atenção nas neurociências cognitivas e em outros campos. Desenvolvimentos recentes foram revisados, por exemplo, por Schacter et al. 22 e por Hasselmo 23, que também discute mecanismos cerebrais específicos para a memória episódica.
A “rede de clipes” que descrevemos na seção anterior pode ser considerada uma forma rudimentar de memória episódica dentro de um modelo físico simplificado. Deve-se enfatizar que nosso modelo de memória episódica é muito mais primitivo e não pressupõe, por exemplo, nenhuma codificação de tempo ou a capacidade de datar experiências. Por outro lado, vamos além da noção de memória como um mero “dispositivo de armazenamento” e introduzimos regras dinâmicas sobre como os episódios são processados e se tornam parte de um esquema de processamento de informações que chamamos de simulação projetiva .
Cabe ressaltar que o foco principal deste artigo não é a aprendizagem. Em vez disso, utilizamos o modelo de simulação projetiva como estrutura conceitual para discutir a possibilidade de criatividade e liberdade de agentes artificiais. A vantagem dessa abordagem reside no fato de o modelo ser suficientemente abstrato em seus conceitos constitutivos, ao mesmo tempo que se baseia em princípios físicos claros.
Nesta seção, vamos inserir o modelo de simulação projetiva em um contexto mais amplo e discutir sua relação com o problema do livre-arbítrio.
O problema do livre-arbítrio é frequentemente discutido, por exemplo, por Searle 10 , no contexto da experiência humana consciente , como quando vivenciamos a liberdade de escolha entre diferentes opções, digamos, ao escolher entre diferentes pratos em um restaurante. O problema consiste, então, em uma aparente inconsistência entre essa experiência consciente de liberdade, por um lado, e a suposição de que todas as nossas experiências conscientes são, em última análise, determinadas por processos neurobiológicos no cérebro e, como tal, sujeitas às leis da física e da bioquímica.
Outros cientistas, incluindo o neurobiólogo Martin Heisenberg, veem que o problema da liberdade surge já no nível de criaturas que podem não ser conscientes, mas às quais atribuiríamos, no entanto, uma medida de iniciativa e autodeterminação no seu comportamento 7 .
Qualquer que seja a definição escolhida, ambas as noções de liberdade, seja no sentido de livre escolha consciente ou no sentido de ação autogerada, precisam ser conciliadas com a premissa básica de que os agentes biológicos — conscientes ou inconscientes — estão, sem exceção e em todas as escalas de seus corpos, sujeitos às leis da física. O problema fundamental é, em ambos os casos, como a liberdade pode emergir de processos regidos por leis. Tanto a liberdade de ação autogerada quanto a liberdade de escolha consciente requerem, em certo nível (por exemplo, no cérebro), alguma noção de margem de manobra <sup>10</sup> , que seja consistente com as leis da física. De onde vem essa margem de manobra E como ela pode ser realizada dentro de um modelo físico explícito?
Neste artigo, discutimos um modelo de agente artificial, onde essa margem de manobra é fornecida por uma noção específica de memória (ECM) e pela forma como essa memória é utilizada por meio da simulação projetada de ações futuras. A margem de manobra, e consequentemente a liberdade, surge de duas maneiras: primeiro, pela existência de uma plataforma de simulação, que permite ao agente se desvincular de uma imersão imediata (do tipo estímulo-reflexo) em seu ambiente; e, segundo, pelos processos constitutivos da simulação, que geram um espaço de possibilidades para responder a estímulos ambientais. Os mecanismos que permitem ao agente explorar esse espaço de possibilidades baseiam-se em processos aleatórios (irredutíveis) . O conceito de simulação projetiva, portanto, combina as noções básicas de memória, aleatoriedade e simulação de uma maneira singular. No restante deste artigo, retornaremos a esses elementos do nosso esquema e comentaremos seu papel específico na origem da liberdade.
Memória. A existência da memória é necessária num sentido trivial, como uma noção física de experiência. Mas a memória também fornece o primeiro passo para que um sistema se distancie do seu ambiente, ou seja, de uma inserção imediata no mundo, do tipo estímulo-reflexo. Ao conectar a entrada perceptual com o conteúdo da memória, o agente é capaz de relacioná-la à experiência passada, com base na qual define seu próximo passo. Isso confere ao sistema uma forma mais abrangente de responder à entrada ambiental, mas suas respostas ainda são totalmente determinadas pela experiência passada. No contexto específico da memória episódica, isso significa que, enquanto os episódios forem simplesmente recordados sem qualquer modificação, o agente permanece preso ao seu passado e simplesmente repetirá antigos padrões de comportamento. O que ainda falta é a noção do novo .
A semente do novo é fornecida pela introdução de elementos de variação e composição no processo de simulação. O primeiro tipo de variação é fornecido por uma reorganização aleatória de episódios passados, realizada por uma caminhada aleatória no espaço de clipes. Embora isso já leve a novos padrões de comportamento, o espaço de possibilidades ainda é definido apenas pela experiência passada. O segundo tipo de variação baseia-se na composição de clipes, que permite a criação de novos episódios fictícios. É importante perceber que essas variações são realmente criadas pelo próprio agente. A conexão do agente com seu próprio passado é, portanto, afrouxada e o agente torna-se ainda mais "emancipado" do ambiente. No entanto, a conexão do agente com o passado não é simplesmente obscurecida ou apagada, como seria o caso de uma randomização arbitrária da memória. Essa seria uma forma tola de emancipação, privando o sistema do que ele possa ter aprendido antes. Em vez disso, o agente ainda utiliza a experiência passada, mas não está mais preso ou escravizado por ela. O agente “brinca” com sua experiência de forma construtiva, criando sequências fictícias de ações para guiar suas ações futuras. Esse tipo de processo de simulação é conservador , pois considera apenas variações em torno da experiência real (e comprovada). É a amplitude dessas variações que define o concebível. A probabilidade de variações é determinada por certas regras de composição de clipes, ou seja, como o conteúdo da memória pode sofrer mutações ou, de forma mais geral, se transformar durante o processo de simulação. Trata-se de um processo estocástico que se origina e opera inteiramente dentro do sistema de memória. Nesse sentido, a deliberação do agente é verdadeiramente autogerada e, como tal, representa um passo de emancipação em relação ao mundo circundante.
Aleatoriedade. As noções de indeterminismo e aleatoriedade desempenham um papel importante em nossa discussão. Processos aleatórios têm sido assumidos como parte da simulação projetiva, tanto na recuperação básica da memória – uma caminhada aleatória por um espaço de episódios – quanto nos processos de mutação ou composição de fragmentos individuais. (Note que, quando falamos de um processo aleatório com resultados diferentes, queremos dizer que os diferentes resultados não são determinados, mas ocorrem apenas com certas probabilidades, como 0,1/0,9 ou 0,5/0,5. Não estamos sugerindo que essas probabilidades sejam todas iguais. Algumas pessoas prefeririam falar de um processo estocástico.) O leitor pode se perguntar como podemos postular processos aleatórios como parte de nosso modelo físico. No entanto, essa é, na verdade, uma suposição muito natural, que está de acordo com as leis fundamentais da natureza. Processos verdadeiramente aleatórios são implementados e usados rotineiramente em laboratórios modernos de física quântica, por exemplo, para fins de processamento de informação quântica. Mas também em sistemas biológicos, processos aleatórios são onipresentes, um fato que foi recentemente reforçado na Ref. 7 . Embora, para fins práticos, a origem do ruído geralmente não seja importante, aqui ela é uma questão de princípio. Podemos não precisar da mecânica quântica para entender os princípios da simulação projetiva, mas a temos . E é essa salvaguarda que garante o verdadeiro indeterminismo em nível molecular, o qual é amplificado para ruído aleatório em um nível superior. A aleatoriedade quântica é verdadeiramente irredutível e, aqui, ela fornece a semente para a genuína espontaneidade.
No entanto, também é preciso reconhecer que a questão do princípio da possibilidade do livre-arbítrio com base nas leis naturais não depende de especificidades da neurobiologia. Mesmo que as pessoas duvidem da relevância da indeterminação quântica em agentes biológicos, devem considerar a possibilidade de que, mais cedo ou mais tarde, a humanidade possa construir agentes de inteligência artificial que utilizem elementos quânticos em seu projeto. Para dizer de forma provocativa, mesmo que a liberdade humana fosse uma ilusão, os humanos ainda seriam capazes, em princípio, de construir robôs livres . Interessante.
Finalmente, pode-se perguntar por que a aleatoriedade em nosso modelo de simulação projetiva é diferente da aleatoriedade em qualquer outro modelo computacional, como um circuito booleano. Por que seria melhor ser escravo de uma "mutação de clipes" aleatória do que de algum "algoritmo aleatorizado" Esta é uma questão importante que nos leva ao cerne do problema. Parte da resposta reside no fato de que, no modelo de simulação projetiva, a aleatoriedade desempenha um papel funcional claro, introduzindo variações em torno de padrões de comportamento estabelecidos. É somente com base em experiências anteriores que as variações fazem sentido e permitem ao agente explorar novas possibilidades por meio da simulação, ou seja, antes de realmente experimentá-las. Isso não se trata de uma noção de escravidão, mas sim de opções autogeradas. Além disso, é crucial compreender que o indeterminismo, tanto na forma de caminhada aleatória no espaço de memória quanto na forma de composição e variações de clipes, é uma característica inerente à memória do agente. Não existe uma versão determinística da simulação projetiva que possa ser "aleatorizada". Nesse sentido, não se pode separar “o agente” da “aleatoriedade” (digamos, na forma de um gerador de números aleatórios implantado) pela qual “ele” poderia ser escravizado. Em vez disso, a aleatoriedade desempenha um papel constitutivo na própria definição do agente; é, por assim dizer, parte de sua identidade.
Simulação. O processo físico de simulação, que combina aleatoriedade e memória episódica para gerar “experiência virtual”, resulta em uma estrutura projetiva do comportamento do agente em sua interação com o mundo, como ilustrado na Figura 2. O agente age sob a influência de suas próprias projeções e, nesse sentido, está constantemente à frente de si mesmo. Vale ressaltar que isso se assemelha a uma estrutura fundamental na fenomenologia filosófica <sup>24</sup> , que desempenha um papel central na noção de compreensão humana e de ser-no-mundo . Claramente, na presente discussão, não estamos falando de agentes conscientes nem de qualquer aspecto mais profundo da existência humana. O que é notável, no entanto, é que um dos conceitos-chave da fenomenologia pode ser conectado a noções básicas da física moderna e do processamento de informações. Assim, parece-nos que uma análise cuidadosa do comportamento humano (e animal), tanto da perspectiva da fenomenologia quanto da psicologia do desenvolvimento <sup>25</sup> , pode oferecer muitas ideias novas para uma melhor compreensão da inteligência artificial e das possibilidades finais do “processamento de informações” em agentes biológicos.
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