Robô habilis…

Quando o detetive Rick Deckard se apaixonou pela replicante Rachel, um robô, ninguém poderia supor que ele fosse abandonar tudo para viver, longe da Los Angeles de 2015, um lindo caso de amor. Mas foi essa a opção de Deckard na cena final do filme Blade Runner (1982 ). Pelas competentes mãos do cineasta inglês Ridley Scott, materializava-se, na tela, um velho desejo dos cientistas: criar máquinas capazes dos mesmos sentimentos humanos. Não é de hoje que o homem tenta criar uma máquina a sua imagem e semelhança.

Na Grécia Antiga, o célebre poema épico Ilíada de Homero (século IX ou VIII a.C), cantava em versos a historia de Hefesto,o deus do fogo, que construíra mulheres mecânicas de ouro que andavam, falavam e pensavam. Também na Idade Média os alquimistas buscavam a superfómula que daria vida a objetos inanimados.E relatos fantásticos não faltavam, como os que atribuíam ao papa Silvestre II (945-1003) a invenção de estranhos autômatos. Curiosamente, as lendas e relatos sempre contam a revolta da criação contra o criador, a quem destroem. Tanto, que o temor pela máquina descontrolada é um dos temas preferidos da ficção científica. Fora dela, a vida real também tem seus exemplos: quem não se lembra dos robôs que, de 1978 a 1987, mataram dez operários no Japão? Mesmo assim, o homem precisa se acostumar com os robôs, pois num futuro não muito distante, como prevêem os cientistas, eles estarão tão integrados à vida doméstica quanto as geladeiras.

Os robôs da primeira geração limitam-se a realizar tarefas repetitivas e simples, possuem somente sensores internos e não são afetados pelas mudanças externas. Os da segunda são dotados de sensores externos que lhes dão condições de adaptação a pequenas variações ambientais. Muito usados nas indústrias – o primeiro robô industrial foi lançado em 1959 pela empresa americana Unimation Incorporation –, os modelos dessa geração são capazes de interromper as operações se acontecer algo diferente do que foi programado.

A terceira geração, ainda em desenvolvimento, será capaz de tomar decisões de acordo com as circunstâncias, resolver problemas e interferir no ambiente graças à inteligência artificial.

Na verdade, as máquinas que chamamos robôs — da palavra tcheca robota, que significa trabalho forçado — descendem ou das sucessivas inovações introduzidas nos mecanismos industriais ao longo do tempo ou dos primitivos brinquedos mecânicos. Foi no século XVIII, por exemplo, que surgiram máquinas com formas de animais ou capazes de imitar os movimentos dos homens.

Entre essas invenções, merece destaque um boneco, criado pelo suíço Jacques Broz, que pegava uma pena, molhava-a no tinteiro e, hábil como um humano, escrevia uma frase inteira. Em 1738, o inventor francês Jacques de Vaucanson (1709-1782) construiu um pato de cobre que comia e bebia água. No inicio do século XX, a busca por robôs cada vez mais perfeitos voltou com força total. O grande marco foi o livro Cybernetics: or, control and communication in the animal and the machine (Cibernética: ou, controle e comunicação nos animais e nas máquinas), escrito em 1948 pelo matemático americano Norbert Wiener (1894-1964). A ciência da Cibernética é aquela que estuda as teorias e técnicas de controle da comunicação entre seres vivos e máquinas ou entre estas.

No mesmo ano, o neurofisiologista inglês W. Grey Walter construiu Elmer (iniciais de Electro Mechanical Robot, ou robô eletromecânico), uma tartaruga mecânica. Na verdade, apenas sua carapaça de plástico lembrava o casco das tartarugas. No mais, nada tinha a ver com esses animais, apoiava-se sobre três rodas e uma célula fotoelétrica se prendia a roda dianteira. Todas as vezes que suas baterias estavam carregadas, Elmer procurava os lugares escuros para “descansar”. À medida que as baterias iam descarregando, ela saía à procura de luz como um animal em busca de comida.

Mais tarde, Walter construiu mais duas tartarugas, Elsie e Cora, mais aperfeiçoadas que Elmer. Outro exemplo de animal robô foi o rato criado pelo matemático americano Claude Elwood Shannon, em 1951. Tratava-se de um ímã com bigodes sensores que, ao entrar em contato com as paredes imantadas de um labirinto, recebiam um sinal elétrico, fazendo o rato girar em ângulo reto. Os sensores são uma espécie de terminal nervoso dos robôs e lhes permitem estar cada vez mais “atentos” ao que acontece a sua volta. Podem ser também um grande passo no caminho de sua humanização — o grande desafio dos cientistas hoje. “É claro que os sensores melhoram muito a percepção dos robôs. Mas, ao mesmo tempo, surge outro problema: processar, por computador, os sinais emitidos pelos sensores e conseguir reações mais rápidas, pois a intenção é tornar os robôs tão eficientes quanto o homem”, explica João Antonio Zuffo, engenheiro da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

As pesquisas nesse sentido continuam avançando. No Instituto de Robótica da Universidade Carnegie-Mellon, nos Estados Unidos, os cientistas conseguiram fabricar um nariz artificial sensível a gases específicos. Para isso, se valem de sensores que diferenciam os odores, auxiliados por um computador. O sensor olfativo analisa as estruturas moleculares do ar, e um computador as compara com os dados armazenados em sua memória. Assim, tanto podem distinguir um bom perfume quanto denunciar a presença de gases tóxicos. O paladar também poderia ser simulado por um sistema semelhante.

Os robôs também já podem ver: muitos modelos experimentais ou pouco comercializados possuem o sentido da visão. Mas vêem somente objetos bidimensionais, sem profundidade. Nunca poderiam distinguir uma chave de fenda de outra, numa caixa de ferramentas. Somente a visão tridimensional lhes permitirá reconhecer um objeto, ainda que esteja em posição diferente ou no meio de outros. O princípio usado é o mesmo da visão humana, onde se produzem, simultaneamente, na retina dos dois olhos imagens que não são idênticas, já que cada olho a captou de um ângulo diferente.

Essas imagens, ligeiramente diferenciadas, produzem a sensação de relevo. No robô, duas câmeras enviam a informação a um computador, que calcula o desvio entre as duas imagens, obtém a sensação de relevo e determina a distância do objeto. O tato também vem sendo pesquisado. Há anos, os cientistas tentam construir uma pele artificial que tenha sensibilidade. No Instituto de Tecnologia de Massachusets (MIT), nos Estados Unidos, já foram criadas peles de três camadas: a externa e a interna, feitas de couro sintético flexível, e uma intermediária, com uma fina rede de condutores elétricos. Quando um objeto é pressionado, são produzidas intensidades distintas de correntes que o computador traduzirá como sensações de tato. Na Universidade de Pisa, na Itália, uma equipe de engenheiros dirigida pelo italiano Danilo De Rossi inventou uma pele artificial que imita a humana.

A pesquisa de ponta em robôs se utiliza da “fuzzy logic” (lógica incerta, em inglês), que tornará possível a eles pensar em termos relativos, ou seja, perceber que entre o quente e o gelado, há o morno e o frio, por exemplo. Assim, não só serão capazes de tomar decisões, mas também compreenderão a ambigüidade da comunicação humana. A maioria dos robôs ainda é utilizada em linhas de montagem industriais. Mas já existem modelos mais sofisticados, com mecanismos tão sensíveis, que são capazes de interpretar, ao piano, com seu único braço, uma peça de Frédéric Chopin (1810-1849). Mais espetaculares são aqueles expostos em feiras e parques de diversões, como os do Epcot Center na Disneyworld — há robôs agricultores e domésticos entre outros. No futuro, os robôs pisarão em Marte, e os usos que se podem dar a eles vêm se ampliando. Nos Estados Unidos, por exemplo, um modelo com sensores infravermelhos e sônicos já é comercializado como atento e infalível agente de segurança. Sem contar aqueles que auxiliam os deficientes físicos na realização de tarefas simples. Na agricultura podem colher dez vezes mais frutas que um trabalhador experiente. Um outro tipo, de fabricação americana, pode ser visto a levar bandejas de alimentos aos pacientes de hospitais. Ele memoriza o trajeto dos corredores e tem sensores ultra-sônicos, como os dos robôs de limpeza. para evitar encontrões.

Existem também os robôs cirurgiões. Num hospital de Grenoble, na França, um deles já participou, como auxiliar, de 150 cirurgias. Até o final da década de 90, os japoneses esperam conseguir produzir, em escala industrial, microrrobôs que entrarão no corpo humano para fazer microcirurgias, diagnósticos e dosar a aplicação de medicamentos. Viajando dentro de um estômago ou intestino doentes, esses minúsculos robôs de 1 centímetro de comprimento vão tirar amostras de tecido, medir a acidez e a temperatura e avaliar a gravidade da infecção.

Os mais populares no Japão são os robôs camareiros e cozinheiros. Os primeiros conseguem servir até vinte tipos diferentes de chá, como manda a velha tradição oriental. Já os cozinheiros amassam e preparam pastéis com mais higiene e cuidado que os de carne e osso. Em alguns supermercados japoneses, os robôs-carrinhos facilitam a vida dos consumidores. Atraídos por cinturões magnéticos seguem, obedientes os compradores. Difíceis trabalhos submarinos, vetados ao homem, também são realizados por máquinas. Em 1986, os robôs submarinos Jason e Argos mostraram ao mundo imagens do navio inglês Titanic que naufragou em abril de 1912 e estava a mais de 3 000 metros de profundidade. Desenhados pelo Instituto Oceanográfico de Woods Hole, nos Estados Unidos, e dotados de câmeras de televisão eram acoplados um ao outro para aumentar o ângulo de visão. Os grandes barcos robotizados, usados para transportes marítimos, podem transformar os marinheiros em meros figurantes e também auxiliam no resgate de embarcações com problemas. Os mais modernos estão sendo projetados para uma tripulação de cinco pessoas e são capazes de navegar até seis meses sem aportar. Já se pensa em construir barcos em que a tripulação só seja necessária na hora da atracação; os marinheiros seriam levados a bordo por um helicóptero. Os aviões poderão também, algum dia, prescindir da presença do piloto, graças à sofisticada automatização dos sistemas de navegação aérea.

Um êxito, sem dúvida, foi o mini RPV (Remotely Piloted Vehicles, ou veículos pilotados à distância), um engenho militar israelense quase impossível de ser detectado pelo radar. Basta um sinal de seus controladores, que podem estar situados a cerca de 80 quilômetros de distância, para que os mini-RPVs saiam tão furtivamente quanto chegaram. Postos em ação durante a Guerra do Líbano em 1982, esses pequenos aviões-robôs provocaram o disparo das defesas antiaéreas sírias, cuja posição eles captavam e transmitiam imediatamente aos mísseis israelenses. Em uma hora conseguiram destruir 28 bases de mísseis. Esse uso choca frontalmente com a poética idéia do escritor americano Isaac Asimov, que criou, em 1942, normas para o comportamento dos robôs chamadas de “as três leis da robótica”. A mais importante delas diz: “Nenhum robô pode ferir um ser humano nem permitir que sofra, por omissão, qualquer dano”. Ironicamente, os artefatos mais sofisticados são desenvolvidos em laboratórios militares supersecretos. O Exército americano, por exemplo, está projetando robôs para serem utilizados em campos de batalha — verdadeiros tanques de guerra em miniatura, bem mais eficientes que seus irmãos maiores. Para combater esse tipo de utilização, uma associação americana pretende que todas as máquinas estejam subordinadas ao mandamento não matarás”, como os humanos.

A presença dos operários de aço nas fábricas supõe a substituição dos homens e desperta novamente o velho medo da máquina. Segundo o engenheiro Zuffo, “o problema mais grave não é o desemprego, mas o treinamento dos homens substituídos para exercerem novas funções. Nesse ponto, países do Primeiro Mundo, como Japão e Estados Unidos, sofrerão menos, já que o grau médio de instrução da mão-de-obra de lá é maior que o dos trabalhadores de países como o Brasil, por exemplo”. Além disso, há questões éticas e jurídicas que estão longe de serem resolvidas. Na França, os sindicatos conseguiram que os robôs fossem taxados pela Previdência Social, já que a substituição de operários diminuiu sua receita. Mais longe foi um sindicato japonês, ao exigir que os robôs fossem sindicalizados para suprir as cotas pagas pelos operários dispensados. O Ministério do Trabalho vetou.

… ROBÔ SAPIENS

Máquinas capazes de aprender por conta própria reavivam um debate que divide cientistas e filósofos: pode a inteligência ser reproduzida por um circuito eletrônico?

Nos últimos trinta anos, cinco gerações de computadores inteligentes aperfeiçoaram os seus dotes mentais e se tornaram capazes de substituir profissionais de carne e osso em dezenas de tarefas de alto gabarito intelectual. Já diagnosticam doenças com mais precisão que os médicos, vencem quatro em cada cinco mestres internacionais de xadrez, compõem música e sofrem curiosos distúrbios comparados por alguns aos sonhos e às alucinações dos homens. Agora, estão surgindo as máquinas da sexta geração, às quais já não é preciso dar ordens: aprendem sozinhas. Ainda têm programas, instruções, que lhes ditam o que fazer. Mas podem alterá-los por conta própria, sem interferência direta por parte dos criadores humanos.

Ainda de fraldas nos mais avançados laboratórios de ciência computacional, as novas máquinas recebem o nome de redes neuroniais e estão reavivando uma polêmica que toca fundo no orgulho humano. “As máquinas podem superar o homem em inteligência”, provoca, por exemplo, o físico americano Leon Cooper, Prêmio Nobel em 1972, atualmente convertido à computação. Mas nem todos revelam o mesmo entusiasmo. É o caso do filósofo John Searle, da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos. Embora reconheça que os avanços recentes superam as expectativas, não os considera uma mudança qualitativa com relação ao passado. Para Searle, a máquina ainda é uma espécie de xerox sofisticado, não mais que isso. Pode imitar o cérebro humano com perfeição — mas imitar não é exatamente pensar, argumenta. “É possível, por exemplo, simular o funcionamento do estômago num computador, mas ninguém espera com isso digerir um pedaço de pizza. Da mesma forma, não se deve esperar que uma simulação do cérebro humano seja capaz de pensar.” Ele não imagina que a mente seja alguma coisa de inatingível, como a alma ou o espírito, para quem acredita neles. Mas Searle recorda que nenhum dos mais sagazes computadores tem consciência do que faz, nem pode sentir alegria, ódio ou medo.

Análise parecida articula o americano Roger Penrose, um discípulo de ninguém menos que Albert Einsten, que decidiu colocar no papel suas idéias sobre a inteligência. O resultado foi o lançamento, este ano, de um livro recordista de vendas nos Estados Unidos, The emperor’s mind (A mente do imperador, ainda não editado no Brasil). Nele, o autor argumenta que muitos, mas nem todos, os traços do cérebro humano podem ser adaptados para os circuitos eletrônicos. Nenhum computador é capaz de contornar os dilemas da criação matemática, exemplifica. Isso não significa que não sejam criativos, porém sua criatividade é limitada.

Já o australiano Rodney Brooks parece se coloca em posição diametralmente oposta. Criador do Gêngis, uma estranha formiga de seis pernas, cerca de 30 centímetros de comprimento e 57 processadores de dados embutidos no corpo, ele não se preocupa muito com a consciência ou com a criatividade. Simplesmente deixou de lado a inteligência humana e voltou-se para a dos insetos. Gênsis, por exemplo, emprega computadores extremamente modestos, cuja memória comporta apenas alguns milhares de bytes, ou unidades de informação, ao passo que as máquinas inteligentes comuns trabalham com memórias até 20 000 vezes maiores.

Não obstante, o engenho é capaz de proezas fora do alcance dos robôs móveis tradicionais. Estes, como têm que seguir ordens estritas, previamente embutidas nos seus circuitos, exigem condições muitos especiais. Só se movimentam a velocidade constante, numa estrada plana, reta e uniformemente iluminada. Gêngis, comparando a eles, esbanja vitalidade. Contorna obstáculos, sobe degraus e leva tombos — dos quais se recupera sem maiores problemas. O motivo é que Brooks dá a cada um dos seus processadores tarefas bem simples: por exemplo, a de levantar as pernas de Gêngis, sem maior cuidado.

A partir daí eles organizam-se para andar, o que conseguem depois de um período de aprendizagem. Inicialmente, passam sinais arbitrários uns aos outros. Formam-se assim diversas conexões entre eles, mas o movimento final das pernas não ajuda Gêngis a andar. Sempre que isso ocorre no entanto, um operador humano reprime as conexões feitas. Emite um sinal eletrônico recebido pelos processadores envolvidos de forma que, na tentativa seguinte, será menor a chance de que cada um deles repita a conexão anterior.

Além disso, se o robô cair, o choque é detectado por sensores que também repreenderão as conexões responsáveis. Como resultado, cria-se uma ordem interna na qual certas conexões, fortalecidas, sempre se repetem e ganham desse modo um significado claro para o robô. Se, quando vê um vulto à direita, sempre vira à esquerda, é sinal de que aprendeu o que é “obstáculo” — um novo conhecimento que não havia sido previamente programado nos processadores individuais. Gêngis colecionou diversas idéias como essa. Para erguer-se, aprendeu a encolher as pernas sob o corpo; em seguida, para andar, sabe movê-las alternadamente, com o cuidado de sempre manter três pernas no chão. Exatamente como fazem os seus semelhantes naturais, garantem os biólogos. Com o mesmo tipo de treinamento, um robô poderia ser ensinado, por exemplo, a reviver as aventuras de Chapeuzinho Vermelho na floresta, aprendendo a identificar quem é lobo e quem é vovó.

Brooks trabalhando atualmente no Instituto de Tecnologia de Massachusetts nos Estados Unidos, já fez diversos outros insetos com o mesmo êxito. Em todos eles, o excesso de autonomia chega a ser um problema: como são programados, são difíceis de controlar “Nunca se sabe o que vão fazer”, critica o especialista Charles Torpe, da Universidade de Carnegie-Mellon. Ele concorda, no entanto, que ninguém imaginava que mecanismos tão simples pudessem ser tão inteligentes. São um exemplo extraordinário das redes neuroniais, assim chamadas por copiar a arquitetura natural do cérebro. Segundo essa analogia, cada processador representa um neurônio, uma célula cerebral. Sua função consiste apenas em receber um sinal, avaliar a sua força e, dependendo da intensidade, emitir um novo sinal a um segundo neurônio.

Estima-se que o cérebro contenha 100 bilhões de células, cada qual conectada em média a outras 10 000. No total, são 100 bilhões de ligações — a complexa rede de sinais que chamamos mente. Alguns computadores já empregam redes neuroniais com 1 milhão de processadores e um total de 20 000 conexões. Os de maior porte têm condições de identificar imagens mais detalhadas e com mais rapidez que os seus congêneres convencionais. Um dos mais práticos e aplaudidos, no entanto, não é grande. Trata-se do NetTalk, que depois de memorizar a pronúncia correta de apenas 500 palavras em inglês descobriu como falar qualquer outra palavra inglesa que se digite no seu teclado. Tem apenas 200 processadores que fazem 1 000 conexões entre si, mas pronuncia sem erro 90% dos termos.

A necessidade de lidar com a língua portuguesa vem estimulando a pesquisa com inteligência artificial também no Brasil, informa o especialista em computação Paulo Rogério Foina, atualmente ligado à iniciativa privada em Brasília. A maior parte dos trabalhos envolve os chamados computadores especialistas, menos ousados que as redes neuroniais, mas muito astutos. Como seu nome indica, se aprofundam em temas específicos. A matemática Maria Carolina Monardi, da Universidade Federal de São Carlos, interior de São Paulo, por exemplo, criou um programa que sabe tudo sobre a Odisséia, poema atribuído ao grego Homero.

Com facilidade, responde a perguntas sobre os personagens, do tipo: “Quem é aquele de quem Poseidon tem ódio?” Dá o nome certo — “Ulisses” — e, em seguida, não se deixa confundir pela réplica capciosa: “E quem é a esposa dele?” O pleno conhecimento do poema permite-lhe deduzir que se trata da esposa de Ulisses: “Penélope”. Foina diz que a meta de pesquisas desse tipo é criar máquinas que se comportem de maneira inteligente — não necessariamente de maneira humana. Mas não há motivo que as impeça de dominar os segredos da mente, inclusive a consciência. De sua parte, Rodney Brooks acredita que a trilha para atingir essa meta passa por seus insetos.

“Minha hipótese é que o comportamento consciente é somente um verniz”, arrisca o australiano. A maior parte do tempo, o cérebro humano está ocupado com conhecimentos simples, como a “idéia” de obstáculo desenvolvida por Gêngis. Em vista disso, opina, cabe fazer uma analogia evolutiva. Os insetos demoraram 3 bilhões de anos para surgir sobre a Terra; desde então, até o advento do homem, se passou meio bilhão de anos, apenas um sexto do tempo anterior. “Portanto, depois de dominarmos a inteligência dos insetos”, espera, “não será muito difícil reproduzir a humana.”

Para saber mais:

Doutor robô

(SUPER número 1, ano 2)

Perfeito manequim

(SUPER número 11, ano 3)

Este robô é um bebê

(SUPER número 2, ano 9)

Pele sensível

Os robôs não têm tato porque não possuem um dos órgãos mais sensíveis do corpo humano: a pele. Uma das pesquisas mais avançadas nesse campo está sendo desenvolvida na Universidade de Pisa, na Itália, pelo engenheiro italiano Danilo De Rossi. Ele criou uma pele artificial não muito espessa e composta de duas camadas: a epiderme, a camada mais externa, e a derme, logo abaixo. A epiderme é feita de lâminas plásticas com minúsculos sensores, discos feitos de substâncias piezelétricas – as que emitem uma corrente elétrica quando submetidas a pressão.

Esses sensores podem detectar texturas tão finas quanto letras de um alfabeto braile. Já a derme, é cheia de um gel condutor, comprimido entre duas camadas de eletrodos, que incha em contato com a água. Toda vez que um robô pressiona um objeto, esse gel se deforma e altera a voltagem que circula entre os eletrodos. Quanto maior a pressão, mais o gel se deforma, tornando possível calcular a força exercida. Esse tipo de pele é dotado de grande sensibilidade e, diferentemente de outras peles artificiais, é sensível à fricção. “Nenhum outro tipo de sensor é capaz disso. A maioria das peles robóticas detecta somente pressões perpendiculares em sua superfície e não deformações laterais”, explicou De Rossi. O maior problema, entretanto, é a incompatibilidade das duas camadas: a água presente no gel condutor da derme provoca curto-circuito nos sensores da epiderme. Será preciso separar as duas, mas ainda não se encontrou um material que não altere a espessura, a resistência e a flexibilidade da pele. Depois disso, o obstáculo seguinte será coordenar todas as informações táteis transmitidas pela pele artificial.

Astronautas de metal

Nas missões espaciais do futuro, o astronauta entrará no “ciberespaço” — o mundo de imagens tridimensionais geradas por computador — para manejar um robô teleguiado. Operado dessa maneira, ele substituirá o homem nas perigosas tarefas realizadas fora das naves. Esse é o trabalho que o engenheiro americano Scott Fisher está desenvolvendo para a NASA: o projeto de um robô para trabalhar no espaço. Os cientistas mais otimistas acreditam que até o ano 2030, um grupo dessas máquinas construirá uma estação espacial em Marte. O primeiro a explorar o planeta vermelho poderá ser um robô de seis pernas com pouco mais de 5 metros — um verdadeiro pernalta. Desenvolvido pela Universidade Carnegie, Melk Ambler (Autonomous Mobile Exploration Robot, ou robô móvel de exploração autônoma), como foi chamado, vai explorar o acidentado terreno marciano. Andando, ele gastará menos energia do que se estivesse sobre rodas, pois, provavelmente, terá que percorrer de 100 a 200 quilômetros, movendo-se a uma velocidade de 1 ou 2 metros por minuto.

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