Inteligência Artificial – Parte I

A tecnologia capaz de executar a teoria da “Máquina de Turing” surgiu na década de 1940 com advento da segunda guerra mundial. Nessa mesma década, ao estudar o comportamento de organismos vivos e características do cérebro, John Von Neumann desenvolveu a teoria de auto reprodução de um autômato celular ao aplicar um conjunto de critérios e regras de vizinhança em uma matriz bidimensional, onde cada célula desse espaço possuía um número finito de estados entre o tempo e (NEUMANN 1966).

A inteligência artificial evolui constantemente pela necessidade da sociedade de otimizar recursos escassos em função das informações disponíveis e de forma cada vez mais automatizada. No século XVII autores como Gottfried Wilhelm Leibniz e Blaise Pascal desenvolveram calculadoras mecânicas. A noção de “algoritmo” foi introduzida por Church, (1936) com a ideia da “calculabilidade efetiva”. Turing (1936) comenta que esse trabalho de Church é equivalente a “Máquina de Turing”, mas diferenciam-se pela sua definição.

Ao estudar como os humanos toma decisões, Turing (1936) desenvolveu a teoria de uma máquina capaz de ler e escrever símbolos em uma fita unidimensional a partir de regras pré-estabelecidas. Essa máquina possuía um “sensor” capaz de ler o símbolo escrito em uma célula da fita e tomar uma decisão de comando para que a máquina escreva em uma determinada posição da fita, mude de posição, ou permaneça parada ao obedecer um conjunto de regras em instantes de tempo t distintos.

A aplicação dessa ideia de modelagem matemática para o raciocínio lógico de um ser humano pode ser entendida ao imaginar a necessidade diária de tomar a decisão de ir ao trabalho ou à praia, em função do clima, humor, necessidade, obrigatoriedade, valores éticos, dentre outros. Um exemplo de pensamento e tomada de decisão em função do clima poderíamos pensar: Vou à praia se não estiver chovendo; Se estiver chovendo, pego o guarda-chuva e vou caminhar na praia; Vou trabalhar se chover, caso contrário vou à praia; dentre outras infinitas possibilidades que se possa imaginar.

A modelagem para a tomada de decisão no encontro entre um gato e um rato pode ser dada da seguinte forma: regra do gato – tentarei capturar o rato enquanto eu tiver fôlego; regra do rato – se o gato parar de correr eu também paro, caso contrário, continuarei correndo até morrer.

Conway (1970) trabalhando com “jogos de simulação” que se assemelham aos processos da vida real e realizou analogias com o aumento, declínio e alterações de uma sociedade de organismos vivos. Os estudos realizados por este autor levaram a criação do chamado “jogo da vida” (game of life), no qual, a partir de um estado inicial os organismos podem nascer, morrer ou sobreviver ao quando submetidos a regras simples que, após um longo período de tempo devem satisfazer três critérios:

  1. Não deve existir um padrão inicial para o qual haja uma prova simples de que a população pode crescer indefinidamente;
  2. Deve haver padrões iniciais que aparentemente cresçam indefinidamente;
  3. Deve haver padrões iniciais simples que crescem e mudam por um período de tempo considerável antes de chegar ao fim pelas seguintes maneiras possíveis: desaparecer completamente devido a sub ou superpopulação, estabelecendo-se em uma configuração estável que se mantém imutável, ou entrando em uma fase oscilante na qual são repetidos ciclos infinitos de dois ou mais períodos.

 

Animação do jogo da vida. (Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre, 2016)

 

Para atender tais critérios, as regras simples são aplicadas em cada célula de um tabuleiro de xadrez de dimensão infinita de forma que o comportamento da população se torne imprevisível. As regras são:

  1. Sobrevivência – cada célula com dois ou mais vizinhos no instante t-1 sobrevive no instante t;
  2. Morte – cada célula com quatro ou mais vizinhos no instante t-1 morre de superpopulação no instante t;
  3. Nascimento – cada célula morta com exatamente três vizinhos vivos no instante t-1 nascerá no instante t;

No jogo da vida de Conway a sobrevivência, os nascimentos e as mortes ocorrem de forma simultânea, para todas as células do tabuleiro, entre a geração inicial do instante   e a nova geração resultante no instante  .

Estudos abrangentes de autômatos celulares que incluem a linguagem matemática foram realizados por S. Wolfram a partir da década de 1980. A pesquisa fundamental de Wolfram no campo culminou na publicação de seu livro A New Kind of Science (Wolfram, 2002) que apresenta uma gigantesca coleção de resultados relativos a Autômatos e uma série de novas descobertas.

Conus textile apresentando um motivo parecido com o de certos autômatos celulares (Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre, 2016)

Autor: Pablo Falco Lopes

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