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O futuro dos computadores - Inteligência Artificial


O que é a Inteligência Artificial?


O termo "Inteligência Artificial" foi cunhado em 1956 por John McCarthy no Massachusetts Institute of Technology (MIT) definindo-a como a ciência e engenharia de fazer máquinas inteligentes.

Hoje em dia é um ramo da ciência da computação que visa conseguir que os computadores se comportem como seres humanos e este campo de investigação é definido como o estudo e concepção de agentes inteligentes, onde um agente inteligente é um sistema que se apercebe do ambiente que o rodeia e realiza acções que maximizam as suas hipóteses de sucesso.

Esta nova ciência foi fundada com base na crença de que uma propriedade central dos seres humanos, a inteligência, ou seja, a sabedoria do Homo Sapiens, pode ser descrita com tanta precisão que pode ser simulada por uma máquina. Isto levanta questões filosóficas sobre a natureza da mente e a ética da criação de seres artificiais, questões essas que têm sido abordadas pela ficção, mito e filosofia desde a antiguidade.

A Inteligência Artificial inclui a programação de computadores para tomar decisões em situações da vida real (por exemplo, alguns destes "sistemas periciais" ajudam os médicos no diagnóstico de doenças com base nos sintomas), a programação de computadores para compreender as linguagens humanas (linguagem natural), programação de computadores para jogar esses jogos como xadrez e damas, programação de computadores para ouvir, ver e reagir a outros estímulos sensoriais (robótica) e projectar sistemas que simulam a inteligência humana tentando reproduzir os tipos de ligações físicas entre neurónios no cérebro humano (redes neurais).

 

História da Inteligência Artificial


O mito grego de Pigmalião é a história de uma estátua trazida à vida pelo amor do seu escultor. Talos era um robot de bronze, criado pelo deus grego Hefesto, e guardava Creta de potenciais atacantes, percorrendo o perímetro da ilha 3 vezes por dia. O Oráculo de Delfos pode ser visto como o primeiro sistema especialista e chatbot da história.

No terceiro século AC, o engenheiro chinês Mo Ti criou as aves mecânicas, dragões e guerreiros. A tecnologia estava a ser usada para transformar o mito em realidade.

Muito mais tarde, as cortes da Europa do Iluminismo foram infinitamente entretidas com patos mecânicos e figuras humanóides criadas por relojoeiros. Há muito que tem sido possível fazer máquinas que se assemelhem e comportem de forma semelhante à humana, máquinas que podem assustar e espantar as audiências, mas a criação de um modelo da mente sempre esteve fora do alcance.

No entanto, nem os escritores nem os artistas se viam limitados pela ciência na exploração da inteligência extra-humana e assim, o mito judaico do Golem, o Frankenstein de Mary Shelley e o HAL9000 deram-nos novas e preocupantes versões do humanóide fabricado.

Em 1600, a Engenharia e a Filosofia iniciaram uma lenta fusão que continua até hoje e dessa união nasce primeira calculadora mecânica num momento em que os filósofos do mundo procuravam codificar as leis do pensamento humano em sistemas lógicos complexos.

O matemático, Blaise Pascal, criou em 1642 uma calculadora mecânica para permitir previsões de jogo. Outro matemático, Gottfried Wilhelm von Leibniz, melhorou a máquina de Pascal e fez a sua própria contribuição para a filosofia do raciocínio ao propor um cálculo de pensamento.

Muitos dos principais pensadores do século 18 e 19 estavam convencidos de que um sistema de raciocínio formal, baseado nalgum tipo de matemática, poderia codificar todo o pensamento humano e ser usado para resolver qualquer tipo de problema. Thomas Jefferson, por exemplo, tinha certeza de que esse sistema existia e só precisava de ser descoberto. Esta ideia ainda tem adeptos como é provado pela história recente da inteligência artificial, repleta de sistemas que procuram "axiomatizar" lógica dentro de computadores.

A partir de 1800, a filosofia da razão ganhou velocidade. George Boole propôs um sistema de "leis do pensamento", a lógica booleana, que usa o "E" e "OU" e "NÃO" para determinar como as ideias e os objectos se relacionam entre si e actualmente a maioria dos motores de busca na Internet utilizam a lógica booleana suas pesquisas.

História recente e futuro da Inteligência Artificial


No início do século 20, os interesses multidisciplinares começaram a convergir e os engenheiros começaram a ver as sinapses do cérebro como construções mecanicistas. Uma nova palavra, cibernética, ou seja, o estudo da comunicação e controle em sistemas biológicos e mecânicos, tornou-se parte do léxico do quotidiano. Claude Shannon criou uma nova teoria da informação, explicando como a esta é criada e como pode ser codificada e comprimida.

A moderna inteligência artificial (embora só venha a ser chamada assim mais tarde) nasceu na primeira metade do século 20, com o surgimento do computador electrónico. A memória do computador era uma paisagem puramente simbólica, e o lugar perfeito para reunir a filosofia e a engenharia dos últimos 2000 anos. O pioneiro desta síntese foi o cientista britânico da computação Alan Turing.

A moderna pesquisa de IA é altamente técnica e especializada, profundamente dividida em subáreas que muitas vezes não conseguem comunicar umas com as outras. Estas áreas têm florescido em torno de algumas instituições, do trabalho de pesquisadores individuais e da resolução de problemas específicos mas subsistem as divergências de longa data acerca de como deve ser feita a IA e aplicados os instrumentos agora disponíveis. Os problemas centrais da IA incluem características como raciocínio, conhecimento, planeamento, aprendizagem, comunicação, percepção e capacidade de se mover e manipular objectos.


O processamento de linguagem natural seria permitir que as pessoas comuns que não têm qualquer conhecimento de linguagens de programação possam interagir com computadores. Então como se afigura o futuro da tecnologia informática após todos estes desenvolvimentos? Através da nanotecnologia, os dispositivos de computação estão a ficar cada vez menores e mais poderosos. Dispositivos do quotidiano com tecnologia incorporada e conectividade estão a tornar-se cada vez mais uma realidade banal dos nossos dias. A nanotecnologia tem levado à criação de computadores cada vez menores e mais rápidos que podem ser encaixados em pequenos dispositivos.

Isto levou à ideia da computação universal que visa a integração de software e hardware em todos os produtos feitos pelo homem e até mesmo nalguns produtos naturais. Prevê-se que quase todos os itens, como roupas, ferramentas, electrodomésticos, carros, casas, canecas de café e mesmo o corpo humano, terão uma ficha que irá ligar o dispositivo a uma rede infinita de outros dispositivos.


Assim, no futuro, as tecnologias de rede serão combinadas com a computação sem fios, reconhecimento de voz, ligação à Internet e inteligência artificial com o objectivo de criar um ambiente onde a conectividade de dispositivos estará incorporado de tal forma que a ligação não será nem inconveniente nem exteriormente visível e estará sempre disponível. Desta forma, a informática vai saturar quase todas as facetas da nossa vida. O que parece ser realidade virtual neste momento vai se tornar-se na realidade humana do futuro da tecnologia informática.

O futuro dos computadores - Computadores Ópticos

Um computador óptico (também chamado computador fotónico) é um dispositivo que realiza a computação utilizando fotões de luz visível ou feixes infravermelho, ao invés de electrões a fluir numa corrente eléctrica. Os computadores que utilizamos hoje em dia usam transístores e semicondutores para controlo de electricidade mas os computadores do futuro poderão utilizar cristais e metamateriais para controlar a luz.



Uma corrente eléctrica gera calor nos sistemas de computador e conforme aumenta a velocidade de processamento, o mesmo acontece com a quantidade de electricidade necessária; esse calor extra é extremamente prejudicial para o hardware. Os fotões criam quantidades substancialmente mais pequenas de calor que os electrões tornando assim possível o desenvolvimento de sistemas com maior poder de processamento. Através da aplicação de algumas das vantagens das redes de luz visível ou de infravermelho à escala de dispositivos e componentes, poderá um dia ser desenvolvido um computador que possa realizar todas as operações significativamente mais rápido que um computador electrónico convencional.



Feixes de luz coerente, ao contrário do que ocorre às correntes eléctricas em condutores metálicos, passam uns pelos outros sem interferência, ou seja, os electrões repelem-se uns aos outros enquanto que os fotões não. Por esta razão, os sinais transmitidos através de fios de cobre degradam-se rapidamente enquanto os cabos de fibra óptica não têm esse problema. Vários feixes de laser podem ser transmitidos de modo a que os seus caminhos se cruzem, com pouca ou nenhuma interferência entre eles, mesmo quando estão confinados, essencialmente, a duas dimensões.

Computadores Híbridos Electrópticos


A maioria dos actuais projectos de investigação incide sobre a substituição de componentes de computador actual por equivalentes ópticos criando assim um sistema de computador óptico digital de processamento de dados binários. Esta abordagem parece oferecer as melhores perspectivas de curto prazo para a computação óptica comercial, já que os componentes ópticos podem ser integrados em computadores tradicionais para produzir um híbrido óptico e electrónica. No entanto, os dispositivos optoelectrónicos perdem cerca de 30% da sua energia na conversão de electrões em fotões e vice-versa o que também diminui a velocidade de transmissão de mensagens.



Computadores Ópticos


Os computadores integralmente ópticos eliminarão a necessidade da conversão atrás referida. Esses computadores irão usar múltiplas frequências para enviar informações através de todo o computador na forma de ondas de luz e de pacotes, não tendo portanto, qualquer sistema electrónico o que permite dispensar a conversão de eléctrico para óptico, aumentando assim a velocidade.

O futuro dos computadores - Nanocomputadores Quânticos

Um computador quântico usa fenómenos mecânicos quânticos, tais como entrelaçamento e sobreposição, para processar dados. A computação quântica pretende usar as propriedades quânticas das partículas para representar e estruturar dados utilizando a mecânica quântica para entender como realizar operações com esses dados.



As propriedades da mecânica quântica de átomos ou núcleos permitem que essas partículas trabalhem juntas como bits quânticos, ou qubits. Estes qubits trabalham em conjunto para formar o processador e a memória do computador. Os qubits podem interagir uns com os outros, enquanto isolados do ambiente externo, e isso permite-lhes realizar cálculos de forma muito mais rápida que os computadores convencionais. Ao computar simultaneamente muitos números diferentes e, em seguida, cruzar os resultados de modo a obter uma resposta única, um computador quântico pode executar um grande número de operações em paralelo e conseguir ser muito mais poderoso que um computador digital do mesmo tamanho.



Um nanocomputador quântico irá trabalhar armazenando dados na forma de estados quânticos atómicos ou spin. Tecnologia deste tipo já está em desenvolvimento sob a forma do electrão único de memória (SEM-Sigle Electron Memory) e pontos quânticos. Por meio da mecânica quântica, ondas armazenarão o estado de cada componente em nanoescala e as informações serão armazenadas em forma de orientação do spin ou o estado de um átomo. Com a configuração correcta, a interferência construtiva salientará os padrões de ondas que contém a resposta certa, enquanto a interferência destrutiva impedirá qualquer resposta errada.



O estado de energia de um electrão dentro de um átomo, representado pelo nível de energia do electrão, pode, teoricamente, representam um, dois, quatro, oito ou até 16 bits de dados. O principal problema com esta tecnologia é a instabilidade visto que os estados de energia instantânea electrónica são difíceis de prever e ainda mais difíceis de controlar. Um electrão pode facilmente cair para um estado de energia menor, emitindo um fotão e, inversamente, um fotão pode atingir um átomo e levar um dos seus electrões a saltar para um estado energético superior.



Prometo em breve escrever uma série de artigos a explicar os rudimentos da física quântica, ok?