Conceitos importantes da semiótica computacional

Conforme dito anteriormente, a semiótica computacional procura adaptar conceitos da semiótica para estudar a possibilidade de criar sistemas e máquinas capazes de manipular signos. A termino- logia utilizada é praticamente a mesma da semiótica tradicional. Fala-se de signos, objetos, inter- pretantes, interpretes, primeiridade, secundidade, terceiridade, entre outros, mas do ponto de vista de um entendimento computacional. A seguir, apresenta-se alguns conceitos semiótico com este viés computacional, desenvolvidos por Gudwin (1999).

Intérprete

O intérprete é o ser semiótico, o sistema que hospeda o processamento sígnico (Gudwin, 1999). No entendimento puro da semiose na semiótica tradicional, o conceito de intérprete não é necessário. No caso da semiótica computacional, este conceito é central, pois o interesse é justamente sintetizar este ser semiótico capaz de manipular signos e realizar semioses. O intérprete é o agente computaci- onal, o principal objeto de estudo.

Unidade de conhecimento

Com o propósito de causar menos impacto na comunidade de inteligência artificial devido à utili- zação de alguns termos não conhecidos e estranhos a ela provenientes da teoria semiótica, o que po- deria provocar uma possível aversão a utilização desses conceitos nesta comunidade, Gudwin (1999) preferiu introduzir este conceito de unidade de conhecimento.

A região sob o foco de atenção de algum espaço, ou seja, um signo ou conjunto de signos, estejam eles causando ou não comportamento no intérprete, é chamada de unidade de conhecimento. O comportamento básico de um intérprete é selecionar unidades de conhecimento de ambos os espaços internos e externos e gerar novas unidades de conhecimento em ambos espaços.

Esta estrutura pode ser abstraída como sendo uma estrutura matemática qualquer, como por exem- plo números, listas, árvores e grafos.

Vale a pena enfatizar que, segundo a definição acima, uma unidade de conhecimento é um signo, segundo a visão pansemiótica de Peirce. Dessa maneira, sempre que for utilizado o conceito de unidade de conhecimento neste trabalho, estaremos tratando de signos, na visão de Peirce.

Semiose externa

A semiose externa ocorre quando o interpretante gerado pelo signo ocorre no espaço externo, ou seja, no espaço fora do corpo do intérprete, exosomático. Esse tipo de semiose causa uma mudança no ambiente, sendo compartilhável com outros intérpretes, diferentemente de uma semiose que ocorre no espaço interno, que é acessível apenas ao intérprete que a gerou. Sendo assim, a semiose externa pode agir como um novo signo para o mesmo intérprete ou para outros intérpretes.

Podem ocorrer intérpretes que não possuem estados internos. Um exemplo disso são processos semióticos acontecendo em moléculas ou reações químicas, assim como processos semióticos em organismos simples.

Semiose interna

A semiose interna se dá quando o interpretante ocorre em qualquer um dos espaços internos. Uma cadeia semiótica típica ocorre inicialmente com um signo no espaço externo, que gera um conjunto de interpretantes no espaço interno, que tornam-se por sua vez signos que poderão gerar novos in- terpretantes internos numa cadeia potencialmente infinita. Algum deles pode se tornar também um interpretante externo.

4.4

Resumo

Este capítulo apresentou importantes conceitos da semiótica de Peirce e da semiótica computacio- nal, que representa uma adaptação dos conceitos da semiótica com o intuito de aplicá-los na constru- ção de softwares e sistemas inteligentes. O capítulo não apresentou nenhuma contribuição original, apenas teve o intuito de introduzir de forma didática e sintética alguns conceitos e ferramentas cujo conhecimento prévio se faz necessário para o correto entendimento do processo de desenvolvimento de sistemas chamado Engenharia de Sistemas de Amplificação de Inteligência, que é objeto de estudo deste trabalho. Vistos dessa maneira, avulsos, esses conceitos podem parecer desconexos e sem rela- ção com uma possível metodologia de criação de sistemas. No entanto, com a correta compreensão destes conceitos, o leitor será capaz de entender os mecanismos criados para representar as opera- ções mentais no processo de tomada de decisão inteligente, e o significado extraído desses processos com o intuito de desenvolver sistemas computacionais capazes de amplificar a inteligência do agente humano na resolução do problema, de modo que um leitor que não possua conhecimento prévio da semiótica de Peirce e da semiótica computacional dificilmente conseguirá seguir em frente neste texto e compreendê-lo de fato, sem antes ter passado pelos conceitos apresentados aqui.

Amplificação de inteligência: técnicas para

potencializar o intelecto humano

A análise do surgimento, desenvolvimento e rápido domínio da espécie humana, Homo sapiens sapiens, no globo terrestre, comumente causa admiração e espanto, devido ao sucesso evolutivo que essa espécie rapidamente obteve no ambiente terrestre, e devido a sua incapacidade de encontrar um equilíbrio populacional, comum a todas as outras espécies, o que pode vir a causar o esgotamento dos recursos naturais do planeta. O sucesso da espécie humana, entre outros fatores, está relacionado ao desenvolvimento do seu conhecimento. Não somente do conhecimento específico de cada ser hu- mano, mas principalmente do conhecimento compartilhado pela humanidade. As criaturas humanas possuem uma capacidade única, que provavelmente as leva a essa hegemonia: elas são capazes de utilizar ferramentas mentais (culturais), como a linguagem, para transmitir conhecimentos para os seus semelhantes. Dessa maneira, cada nova geração de criaturas não precisa redescobrir o que já foi alcançado pela geração anterior, podendo concentrar-se em aprender rapidamente o que já existe de conhecimento e aplicar suas energias para testar novos talentos e possibilidades, construindo novas tecnologias a partir do que já havia sido construído, estabelecendo uma evolução contínua. São as chamadas “criaturas gregorianas”, segundo as definições de tipos de mente de Dennett (1996). Para potencializar ainda mais essa capacidade de evoluir e de criar novas tecnologias, além da capacidade de evoluir seus modelos mentais internos (conhecimento) através da utilização de ferramentas men- tais, essas criaturas gregorianas possuem também a capacidade de refinar ou criar novas ferramentas mentais que proporcionam sua evolução.

Desde que os humanos tomaram conhecimento da existência de civilizações humanas primitivas e exóticas ainda habitando o globo terrestre, surgiu uma discussão no ocidente a respeito da relação desses grupos com os grupos mais conhecidos da humanidade. Essa discussão se estendia desde a moral dessas civilizações aos seus costumes, mas o mais importante era a curiosidade com relação a qualidade de seus processos mentais, como por exemplo, se eles possuíam a mesma lógica que gru- pos civilizados (Gardner, 2003). As primeiras idéias que surgiram postulavam que esses indivíduos exóticos, como índios americanos ou nômades árabes, eram verdadeiras degenerações comparadas ao ser humano “puro”. As viagens extensas do período Renascentista contribuíram com essa visão da degeneração, pois os analistas enfatizavam as semelhanças entre o selvagem e os antecessores do homem civilizado, colocando os selvagens em um estágio inferior ao dos europeus contemporâneos. Com o Iluminismo, surgiu a crença fervorosa na igualdade, e o debate se acirrou. No entanto, a raci-

onalidade era o padrão do iluminista, e a mente ocidental parecia ser qualitativamente mais avançada que a do selvagem, que parecia confuso e contraditório. À medida que práticas como escravidão e crenças de superioridade de um povo sobre o outro foram sendo consideradas retrógradas, criou-se uma atmosfera de pontos de vista igualitários. Esses pontos de vista inclusive criaram dificuldades para aqueles que possuíam convicções puramente religiosas, devido ao fato de necessitarem explicar porque alguns grupos cultuavam um Deus único, enquanto outros eram politeístas. Membros das igrejas constituídas da época afirmavam que os selvagens não podiam ser ajudados, e que de fato pertenciam a uma outra espécie. Com as teorias de Darwin, esses membros precisaram enfrentar suas demonstrações baseadas em fatos e argumentos científicos de que todos os humanos eram descen- dentes de uma linhagem de antecessores que remontava a milhões de anos, e mais ainda: estes não poderiam ser concebidos como separados de qualquer parte da ordem natural (Gardner, 2003).

Estudos de antropólogos como Lucien Lévy-Bruhl sobre processos de pensamento de povos pri- mitivos há quase um século, apontavam para uma direção que era geral da comunidade antropológica: o modelo evolucionista (Gardner, 2003). Segundo esse modelo, membros da civilização ocidental eram “avançados”, e representavam o auge do raciocínio humano, enquanto os indivíduos do resto do mundo eram simplesmente cópias inferiores, com uma capacidade mental menor. Ao longo de sua vida, Lévy-Bruhl viu esse pensamento da comunidade mudar, e ele passou a ser considerado conser- vador nas suas idéias. Diferentemente da maioria dos estudiosos, que costumam defender suas idéias ao serem atacados por gerações seguintes, Lévy-Bruhl acabou deixando de lado suas idéias, e no final da sua vida adotou uma visão completamente contrária a tudo o que tinha publicado até então:

“O passo que acabo de dar, e espero que seja definitivo, consiste, resumidamente, em abandonar um problema mal colocado... mesmo levando em consideração os numerosos casos característicos de participação dos quais meus seis volumes estão cheios, ainda existem dúvidas sobre a explicação... Comecei postulando uma mentalidade primitiva diferente da nossa... uma posição que nunca consegui defender bem, e que a longo prazo é insustentável... A tese de tal forma atenuada e enfraquecida não é mais defensável... Desistamos totalmente de explicar a participação através de algo peculiar à mente hu- mana... Não existe uma mentalidade primitiva distinguível da outra” (citado por Gardner (2003)).

O consenso que existe hoje na antropologia é que não há diferença entre as habilidades cognitivas dos seres humanos do ponto de vista racial, que as capacidades cognitivas dos indivíduos primitivos eram muito parecidas com as nossas, e que eles classificam em grande parte nas mesmas linhas e das mesmas maneiras que as pessoas civilizadas (Gardner, 2003). Isso explica o fato de até hoje existi- rem tribos isoladas que exibem comportamento típico de seres humanos primitivos: as diferenças de comportamento são diferenças proporcionadas pela cultura, pelos estímulos, pelo ambiente ao qual as pessoas são expostas e pelas ferramentas mentais utilizadas. Ao invés de procurar fatores subjacentes às estruturas ou processos do mundo, a mente primitiva tenta classificar os objetos e a experiência do dia-a-dia em termos das propriedades perceptivas e sensoriais aparentes.

A grande evolução do intelecto humano, dos tempos primitivos aos de hoje em dia, não foi uma evolução de estruturas físicas do sistema nervoso humano, como redes neurais naturais ou outras es- truturas encefálicas, mas sim das ferramentas mentais utilizadas pelo humano e a revolução que as mesmas causaram nos seus modelos internos, ou seja, na sua maneira de realizar cognição. A lingua- gem e a escrita foram, com efeito, o marco inicial das ferramentas mentais potentes o suficiente para

realizar uma amplificação do intelecto humano capaz de refinar seus processos cognitivos. Mas, sem dúvida, nunca existiu uma ferramenta mental capaz de realizar tal papel tão bem quanto o compu- tador. Ironicamente, os primeiros modelos de arquitetura e organização de computadores, propostos por Neumann (1958) na década de 1950, eram modelos baseados na idéia da mente humana (daí os conceitos de memória, unidade central de processamento e periféricos), sendo idéias dessa época descrever de forma tão precisa a inteligência e o aprendizado de maneira tal que se pudesse fazer com que uma máquina o simulasse. Atualmente, os computadores são as principais ferramentas mentais do ser humano, e eles têm revolucionado seus modelos mentais.

A respeito dessa evolução do intelecto humano por meio da criação de sistemas cognitivos distri- buídos (Giere & Moffatt, 2003), Henderson (1998) afirma:

“Claramente, a implementação de novas ferramentas representacionais (como sistemas gráficos computacionais) mudam essa cultura, enquanto as convenções existentes influ- enciam como as novas ferramentas podem ser utilizadas”.

O objetivo deste capítulo é essencialmente explorar a área de pesquisa denominada “amplificação de inteligência” (do inglês intelligence augmentation), que trata das técnicas e ferramentas mentais que amplificam o intelecto humano. Naturalmente, este estudo estará focado no contexto de ferra- mentas computacionais de amplificação de inteligência. É objetivo deste trabalho explorar a utiliza- ção dessas ferramentas para construir sistemas de computação que possam auxiliar o ser humano na resolução de problemas não estruturados, amplificando seu intelecto nessas tarefas.

Este capítulo está organizado da seguinte maneira:

• Seção 5.1: explica o conceito de amplificação de inteligência;

• Seção 5.2: apresenta-se um pouco da história da área, com alguns dados cronológicos e um exemplo de uma ferramenta avançada de amplificação de inteligência em 5.2.1;

• Seção 5.3: faz uma comparação entre as áreas de amplificação de inteligência e de inteligência artificial, traçando paralelos, apresentando as intersecções e ortogonalidades dos conceitos;

• Seção 5.4: sugere que os agentes computacionais inteligentes são uma ferramenta adequada para amplificar a mente humana na resolução de problemas não estruturados;

• Seção 5.5: é apresentada a engenharia de SAI, com os atributos necessários aos SAI e sua componentização padrão;

• Seção 5.6: a ferramenta “diagrama de fluxo cognitivo”, desenvolvida para modelar o fluxo cognitivo dos agentes humanos que resolvem os problemas a ser amplificados, é descrita em detalhes;

• Seção 5.7: a teoria de Redes Semiônicas é apresentada como uma maneira de simular dinamica- mente os diagramas de fluxo cognitivo e modelar a inserção do futuro sistema de amplificação de inteligência nesse fluxo;

5.1

Introdução

Amplificar a inteligência é aumentar a capacidade humana de resolução de problemas a partir da utilização de ferramentas mentais. A princípio, qualquer ferramenta utilizada durante a resolução de um problema, como um papel e um lápis, é um instrumento de amplificação de inteligência, mas o foco deste capítulo será na utilização de computadores e sistemas computacionais como ferramentas de amplificação. A humanidade se utilizou de muitos instrumentos de amplificação de inteligência e ferramentas mentais ao longo de sua evolução, como linguagem, artefatos e metodologias criadas em diferentes culturas. A invenção da escrita, por exemplo, possibilitou ao ser humano gravar infor- mações fora do cérebro. Conforme dito no prólogo deste capítulo, os computadores são a ferramenta de amplificação de inteligência mais poderosa que a humanidade já produziu, sendo responsáveis atualmente por uma revolução na maneira humana de pensar e resolver problemas.

Essa maneira humana de pensar é, com efeito, um fluxo que ocorre em vários meios além do cerebral (Ransdell, 2003). Suponha um arquiteto que realiza um projeto de uma casa utilizando uma prancheta, papel, lápis e borracha. A prancheta de trabalho é o meio no qual seus pensamentos ocorrem e se materializam. Cada traço desenhado, além de ser a materialização de um pensamento anterior, é um signo que dá origem a um novo interpretante, ou seja, é parte do pensamento do arqui- teto. Assim, durante o processo de criação, a prancheta fez parte do processo cognitivo, trabalhando em conjunto com o cérebro. Sendo a prancheta um objeto inanimado, sua contribuição durante o pro- cesso cognitivo foi infinitamente menor do que a contribuição da mente humana. Por outro lado, caso a ferramenta fosse um CAD, a contribuição seria maior, visto que ele ajuda o arquiteto a expressar seus pensamentos de forma mais efetiva. Se fosse um CAD inteligente, que fosse capaz de criticar o trabalho do arquiteto, dando feedbacks e fazendo parte do trabalho sozinho, seu papel no processo cognitivo seria maior ainda.

Assim, as representações fora da mente são parte do pensamento. O problema não foi resolvido somente pelo arquiteto, mas sim pela interação entre duas entidades: arquiteto e prancheta (ou CAD). Neste caso, dizemos que a inteligência que gerou o projeto não estava localizada somente no arquiteto e sim no sistema arquiteto-CAD, ou seja, ela está de certa forma também representada além do corpo humano (exosomática). Nos dois casos, a ferramenta utilizada possibilitou o fluxo do pensamento, mas no último caso, além de viabilizar tal fluxo, a ferramenta introduz informações de forma a dire- cionar e ajudar a coordenar o pensamento, aumentando a capacidade cognitiva do arquiteto. Neste caso, a ferramenta é designada como sendo uma ferramenta de amplificação de inteligência (Rans- dell, 2003). Fica claro, então, que um dos requisitos para que ocorra amplificação de inteligência é a capacidade de representar parte do pensamento ou fluxo cognitivo exosomaticamente, para que a mente humana fique mais livre para realizar outros processos cognitivos relevantes para resolver determinado problema.

Mas esta não é a única maneira de amplificar a inteligência, havendo inúmeros exemplos de ferramentas. O simples fato de fornecer novos meios de expressão (como, por exemplo, o hiper- texto), resulta em novas formas de pensamento e conseqüentemente na ampliação da capacidade cognitiva. O hiper-texto é uma forma de representar um texto que se utiliza do artifício de links, entre outras coisas. A possibilidade de utilizar links em determinadas porções do texto, levando a outros textos relacionados, é uma possibilidade que amplifica a mente humana. Escrever um texto com este artifício ajuda a organizar os pensamentos do autor de maneira diferente e mais interessante.

1. Todo pensamento pode ser materialmente corporificado ou incorporado (exosomático)

2. Todo pensamento ocorre em forma de diálogo

Ambos os princípios estão baseados na semiótica de Peirce, no princípio que diz que “todo pen- samento se dá em signos”1. O primeiro princípio suporta a idéia de que todo pensamento ou co- nhecimento pode ser representado por um signo ou representamen, segundo Peirce. Sendo possível representar um pensamento como um signo, e sendo o mundo composto por signos, na visão peirce- ana, então pensamentos e conhecimentos podem ser convenientemente representados fora da mente, ou seja, exosomaticamente. Segundo Ransdell (2003):

“O ponto de partida para entender a amplificação de inteligência é considerar a localiza- ção exosomática da mente no ambiente material”.

Entendê-la é também o ponto de partida para entender como a semiótica de Peirce é capaz de fornecer uma base teórica para a amplificação de inteligência. A afirmação de Ransdell resume em poucas palavras uma das formas de amplificar a mente humana, com efeito a mais importante de- las, a essência da amplificação de inteligência na resolução dos problemas que serão confrontados: exosomatizar o pensamento.

O segundo princípio procura demonstrar a estrutura das atividades cognitivas humanas: uma es- trutura tipicamente construída na forma de um diálogo, sendo este diálogo constituído de feedbacks negativos, como num sistema convencional de controle, representado na figura 5.1. É como se o pro- cesso cognitivo humano acontecesse a partir do teste de vários planos de ação no modelo interno da mente. Esses planos teriam um erro realimentando a entrada, erro este comparado a um estado futuro estimado. Assim, os planos são refinados e o plano final é o escolhido e executado, por ter a melhor avaliação, sendo obtido a partir desses esquemas de feedback. Na verdade, essa estrutura pode ser usada para modelar atividades cognitivas inteligentes, sendo classificadas por Peirce como terceirida- des. Fazendo uma leitura de Peirce aplicada à engenharia (seção 4.2.1), existem também atividades cognitivas aleatórias (primeiridades) ou mecanicistas (secundidades), sendo as primeiras uma gera- ção de comportamento aleatório e a segunda uma simples aplicação de uma regra, sem estimação de estados futuros. Assim, promover ferramentas que auxiliem o fluxo cognitivo através de feedbacks negativos é uma maneira de amplificar a mente. Um exemplo disso seria o CAD utilizado pelo ar- quiteto criticar a colocação de uma coluna em algum ponto do projeto devido a excesso de carga ou restrições de orçamento, fazendo com que o arquiteto replaneje e realize novamente a colocação, con- siderando o erro apontado anteriormente no input de sua atividade. O fluxo deste discurso baseado em diálogos é composto de uma interpretação após a outra, e o desenvolvimento de processos de con- trole crítico desta cadeia de interpretações torna o diálogo mais eficiente e efetivo relacionado ao seu fim, promovendo a possibilidade do desenvolvimento de raciocínios mais interessante, amplificando assim a inteligência.

1_{A expressão original em inglês é “all thought is in signs”, e sua tradução é complicada. A tradução utilizada neste} trabalho é escolha pessoal destes autores. Outras traduções equivalentes poderiam ser:

• “todo pensamento se dá por meio de signos”, ou • “todo pensamento ocorre por meio de signos”, ou ainda • “todo pensamento é em signos”.

Fig. 5.1: Sistema de controle

Uma forma eficiente de amplificar a inteligência é delegar algumas tarefas cognitivas, necessárias para a resolução de um problema não estruturado, a uma ferramenta mental. Este processo se torna