O Cérebro Humano como Modelo
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Inteligência Artificial

 

    

 

O CÉREBRO HUMANO COMO MODELO

Quanto se pensa em trazer inteligência, cognição e bom senso aos computadores, nada mais lógico que buscar-se no cérebro humano um modelo ideal para seguir. Durante milhões de anos o cérebro humano foi aperfeiçoado, através da seleção natural, evoluindo do cérebro mais instintivo dos mamíferos para um modelo cerebral bem mais volumoso e refinado. O cérebro humano é capaz de processar sinais de entrada de milhões de sensores espalhados pelo corpo, construir modelos do mundo com o qual interage, compará-los com experiências anteriores, planejar, definir estratégias, elaborar previsões e imaginar soluções para os mais diversos problemas.

Já no século XIX, mesmo sem tomar conhecimento das descobertas da neurologia no século XX, o homem reconhecia a complexidade do organismo humano:

"Devemos nos lembrar constantemente que o corpo do homem é o que é devido a ter sido moldado à sua forma atual pelas oportunidades e mudanças de muitos milhões de anos, mas que sua organização nunca avançou com qualquer velocidade que pudesse, de longe, igualar a rapidez com que a máquina está se adiantando".[ BUTLER, apud JAC 70. p. 11)

Essa preocupação lançou as bases da Cibernética . Precursora da Inteligência Artificial (IA), essa nova ciência começou a ser delineada em torno de 1930, em Cambridge, Mass., com os Drs. Arturo Rosemblueth, físico e com do Dr. Norbert Wiener, matemático, denominado "pai da cibernética". Em suas reuniões com outros pesquisadores, perceberam que havia a necessidade de formar equipes de especialistas em áreas distintas para discutir assuntos que pertencessem a uma interseção entre duas ciências ou em suas áreas limites. O conhecimento humano já era vasto o suficiente para possibilitar que uma só pessoa se dedicasse com sucesso a várias áreas da ciência. Dessas reuniões, descobriu-se que a maneira como as máquinas poderiam se auto-regular em muito se assemelhava com as atividades do sistema nervoso animal. Os homens que estudavam o cérebro humano perceberam que poderiam aprender muito com as teorias de comunicações desenvolvidas por engenheiros e matemáticos. Surgiu assim o livro que definiu a nova ciência: "CIBERNÉTICA: ou o Controle e Comunicação no Animal e na Máquina."

Apesar das críticas dos estudiosos em Inteligência Artificial, acusando a cibernética de fixar-se na fisiologia do cérebro [GAN 93], vê-se nos idealizadores da Cibernética a prudência de encapsular processos fisiológicos cerebrais desconhecidos em "caixas pretas", abstraindo-os e preocupando-se unicamente com suas entradas e saídas, não importando como este processo fosse reproduzido artificialmente , mas sim seu resultado.

Obscurecida pela Inteligência Artificial, a abordagem cibernética só voltou à cena em 1980 com as Redes Conexionistas e o Neurônio Formal. As tentativas anteriores de estabelecer um modelo matemático eficiente do neurônio biológico foram rechaçadas por Marvin Minsky e Seymour Pappert, em 1969, com seu livro Perceptrons. Os autores provaram que o "perceptron" de Rosenblat não possuía consistência matemática e portanto não contavam com possibilidades reais. As críticas de Minsky e Pappert produziram uma estagnação de 10 anos na pesquisa das redes neurais.[KOV 96]

Essa abordagem "conexionista" pretende reproduzir as atividades cognitivas humanas copiando sua fisiologia. No entanto, a evolução das redes neurais levou ao afastamento do seu referencial biológico. Segundo Ganascia [GAN 93], a designação "redes neurais", atualmente, é somente uma metáfora.

Contudo, as redes neurais tem se firmado como uma nova e eficiente ferramenta para abordar uma ampla classe de problemas denominados complexos, dos quais pode-se destacar o reconhecimento de padrões.

Este trabalho visa buscar soluções para simular a memória humana e seus processos de organização. A abordagem escolhida é a de alto nível. Contrária a das redes neurais, que pretende simular o comportamento cognitivo humano partindo do neurônio formal. Este é um dos motivos por que esse assunto não vai ser tratado em profundidade. Outros motivos são citados a seguir:

bulletO conhecimento científico sobre as diversas células nervosas dos organismos, seus detalhes anatômicos, metabólicos, fisiológicos, biofísicos e bioquímicos tem crescido explosivamente. No entanto, o entendimento das propriedades computacionais essenciais dos neurônios continua ainda bastante incompleto. [KOV 96]
bulletA comunicação entre os neurônios é realizada através de potenciais de ação. Este é um fenômeno digital. No entanto, ao chegar as terminações sinápticas, o sinal elétrico e transformado em químico. Quanto maior a freqüência desses sinais, maior a quantidade de neurotransmissores liberados e consequentemente, maior a quantidade de neuroreceptores ativados no neurônio pós-sináptico. Assim é modulada a intensidade do sinal transmitido. Ambos estes fenômenos são analógicos. Mas toda esta atividade é modulada por uma série de outras vias que atuam analogicamente. [IZQ 00]
bulletNão se sabe ao certo quantas camadas ou neurônios por camada deverá ter uma rede neural para que a implementação seja considerada satisfatória.[KOV 96]
bulletRedes neurais, mesmo quando aplicadas com sucesso, permitem apenas simular o fenômeno, não oferecendo a possibilidade de simplificar, generalizar ou reduzir a teoria por trás do fenômeno complexo, ou seja, funciona mas não se sabe como.[KOV 96]
bulletAs memórias associativas, assunto que talvez estivesse envolto no escopo deste trabalho, como a rede recorrente de Hopfield, apresentam comportamentos instáveis que ainda não foram entendidos.[KOV 96]
bulletOs psicólogos Neal Cohen e Michael McCloskey treinaram uma rede neural para somar dois algarismos. Primeiro, somar o algarismo "1" aos outros números. Na soma de "1" e "3" ela aprendeu a gerar "4" e assim por diante. Depois ela aprendeu a somar "2" a outros algarismos. A adaptação dos pesos das conexões para o segundo caso (somar "2") gerou uma amnésia para o primeiro caso (somar "1"), pois a rede não possuía hardware necessário para armazenar o conhecimento de como somar "1". O efeito foi rotulado como "esquecimento catastrófico". [PIN 98]
bulletO modelo formal do neurônio, para obter resultados satisfatórios, implementa situações anatomicamente impossíveis no análogo humano. Por exemplo, a sinapse do modelo artificial pode mudar de excitatória para inibitória, e a informação pode fluir em ambas as direções do axônio, ambas as coisas são anatomicamente impossíveis. [PIN 98]

 

A abordagem conexionista defende que não existiriam diferenças essenciais entre percepção, aprendizagem e memorização. Estes processos poderiam significar uma única função psíquica, denominada de "experiência". A imaginação ou simulação, seria a construção de modelos mentais, baseados em redes neurais, a partir de modelos preexistentes (memória de longo prazo) [LEV 93]. Esta teoria tem uma ótica próxima à proposta deste trabalho, no entanto, até que se conheça melhor as propriedades computacionais do neurônio natural talvez seja prudente não utilizar a abordagem das redes neurais, abstraindo-se tanto quanto possível este aspecto de "baixo nível".

Assim, será usado o conceito de "caixa preta". Buscar-se-á soluções que apresentem um resultado próximo da maneira humana de organizar seu conhecimento, não importando, a princípio, a sistemática utilizada.

 
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