Imagine uma inteligência artificial – talvez em forma humana – equipada com uma camada de fotorreceptores para capturar luz, uma membrana que rastreia flutuações na pressão do ar, sensores no corpo para comunicar contato físico e até mesmo uma espécie de espectrômetro para detectar odores e sabores. . Suponhamos também que a inteligência seja suficientemente capaz para integrar toda esta informação e mover-se e agir como os humanos. Você acha que ele está consciente? Ele é Consciente? Você vê o mesmo mar azul que vemos e ouve o mesmo barulho das ondas? Ele responde à brisa do oceano com alegria, tristeza ou esperança? Ou serão todas essas sensações recebidas apenas informações para ele, bits e bytes, frequências e comprimentos de onda?
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Resenha do livro: “Colocando-nos de volta na equação”, de George Moser
O jornalista científico George Moser tenta responder a algumas dessas questões em seu livro “Voltando à equação: por que os físicos estão estudando a consciência humana e a inteligência artificial para descobrir os segredos do universoEle reuniu uma ampla gama de insights sobre o desenvolvimento da inteligência artificial, explicações pouco ortodoxas da física moderna e filosofias da ciência e da mente, e entrevistou muitos dos cientistas e filósofos por trás dessas teorias. suas leis básicas. Para a física; ou, dependendo de quem você perguntar, o oposto.
O livro está organizado em torno de dois tópicos principais: redes neurais e mecânica quântica. As redes neurais são inspiradas em modelos simplificados de cérebros de animais. Assim como um cérebro, uma rede neural consiste em neurônios (ou nós) e uma densa rede de conexões entre eles. As camadas internas de tais redes, quando suficientemente grandes, constituem o local de “aprendizagem profunda”, onde informações cada vez mais complexas são recolhidas e assimiladas. Este é também o local onde a consciência (humana ou não) pode emergir, sugerem alguns. Como o cérebro físico dá origem à experiência mental é um dos grandes mistérios da ciência, e não está claro se as redes neurais nos levarão muito mais perto de resolver esta questão. Na verdade, muitos duvidam que isso possa ser resolvido ou que exista alguma coisa para Solução. Mas as redes neurais pelo menos dão aos filósofos e cientistas uma nova oportunidade para resolver um problema antigo. Poderá também ter algumas utilizações práticas num futuro próximo, como na compreensão dos sintomas da esquizofrenia, por exemplo, ou na determinação se os robôs devem ter direitos.
A segunda parte, que é a mais importante do livro, é dedicada às leis básicas da física, especialmente à mecânica quântica, e à sua relação com a consciência humana. Aqui, Moser aborda uma fascinante variedade de tópicos, incluindo gravidade quântica, causalidade, mecânica estatística, identidade pessoal, livre arbítrio e por que não? – A própria realidade. Ufa.
Poucas teorias científicas são tão poderosas ou bem-sucedidas quanto a mecânica quântica. Devemos isso aos computadores, smartphones, GPS, ressonância magnética e muito mais. Mas também é diferente de qualquer outra teoria conhecida pela ciência. Aos seus pés, a nossa intuição e imaginação – treinadas pelos nossos sentidos e limitadas pela nossa experiência – começam a desvendar-se. Por que? Porque tudo o que faz é dar-nos uma equação e dizer-nos que, se a resolvermos, podemos determinar a probabilidade de ocorrência de um determinado acontecimento. O que ele não vai nos dizer é o que vai Está acontecendo; Pior ainda, coloca um limite matemático ao quanto podemos saber a partir de experiências.
A maioria dos físicos aceita tudo isto e, após décadas de experiências e observações, acredita com receio que esta falta de certeza reflecte uma aleatoriedade inerente à natureza. Para alguns, isso é inaceitável. A teoria deve estar incompleta. Certamente está faltando alguma coisa – outra força, alguma variável oculta. (Todas as evidências que temos sugerem que isso é altamente improvável.) Outros apontam que toda vez que realizamos um experimento obtemos um resultado, não uma probabilidade. Então, como é que a probabilidade pré-medição “colapsa” em certeza pós-medição? Onde isso acontece? A resposta, segundo alguns nomes proeminentes da física, é a consciência.
Certamente é um exagero afirmar que uma lei fundamental da física requer uma mente humana para fazê-la funcionar, mas Moser examina três teorias que afirmam isso. A primeira, proposta por John von Neumann e Eugene Wigner, pioneiros na área, diz que no processo de medição a consciência “força” a natureza a se posicionar. Nesse caso, eu, o observador, “cavo” o resultado, eliminando todo o leque de possibilidades de chegar a um único resultado apenas com a minha atenção. Mas isto só é possível se por consciência entendemos uma força imaterial que pode “agir” sobre a matéria física. Em outras palavras, uma espécie de telecinesia. A segunda, proposta por Roger Penrose, ganhador do Prêmio Nobel por sua pesquisa sobre a relatividade geral e os buracos negros, afirma que não é a consciência humana que influencia o comportamento quântico, mas sim o contrário: os sistemas quânticos, operando dentro dos neurônios, dão origem a ele. . a ela. A maioria dos físicos não acha que isto seja plausível, porque o comportamento quântico é demasiado rápido e demasiado pequeno para operar ao nível dos neurónios – além disso, ainda não explica como o comportamento subatómico poderia dar origem a uma experiência mental unificada. Finalmente, há a interpretação de muitos mundos da teoria quântica, sobre a qual não faltam vídeos animados no YouTube, e cujas afirmações sobre a consciência são tão confusas e contraditórias que só posso esperar que exista uma versão minha em outro mundo onde O mundo é. Teoria e filmePortas de correr,” não existe.
É um grande crédito para Moser o fato de ele levar essas teorias a sério e apresentá-las com simpatia. Mas o livro está tão espalhado e denso que o leitor achará difícil saber onde ele está em determinado ponto e como esta ou aquela ideia é relevante para o propósito mais amplo do livro. Além disso, como o livro se baseia fortemente em entrevistas pessoais, Moser muitas vezes parece demasiado respeitoso para com os seus entrevistados para ser mais objectivo sobre as suas teorias. Ele é rápido em explicar as poucas objeções que levanta; Foram apresentadas poucas evidências contraditórias; O puro absurdo de algumas das afirmações é que elas não transmitem nada. Não se sai do livro com uma noção clara do que é plausível e do que é estranho, do que é ou não apoiado por evidências e qual é o consenso científico sobre a relação entre a mecânica quântica e a consciência. Imagino que a maioria dos neurocientistas e físicos diriam que os dois não têm nada a ver um com o outro; As leis da física e da biologia cerebral operam em diferentes níveis e em diferentes escalas. Contudo, se a popularidade da interpretação de muitos mundos serve de indicação, é que esta interpretação não irá capturar a imaginação do público.
Parece-me que existe uma necessidade humana fundamental de nos vermos como tendo um lugar único no universo e de acreditar que a nossa consciência é excepcional a ponto de estar fora das leis conhecidas da física. Ao mesmo tempo, sentimo-nos profundamente incomodados com a ideia de que o conhecimento humano possa ter limites ou de que talvez não tenhamos meios para superar esses limites. Ambos os sentimentos são evidentes ao longo do livro. Também está no cerne da profunda contradição entre um grupo de ideias nele e outro. Por um lado, se as leis da física exigem, ou implicam, a singularidade da consciência humana, então não pode haver possibilidade de consciência na inteligência artificial; Por outro lado, se as redes neurais indicam que a consciência não está limitada aos humanos, e pode estender-se à inteligência artificial, então a mecânica quântica deveria ser independente da mente humana. Então o que é?
“Nossas mentes”, escreve Moser em sua conclusão, “evoluíram para compreender o mundo, o que exige que o mundo seja compreendido”. Mas evoluímos para sobreviver neste mundo, não necessariamente para compreendê-lo. Esta é a limitação que a inteligência artificial ameaça expor: não só os nossos amigos robóticos podem ser conscientes, mas a profundidade da sua consciência e a sua capacidade de saber podem exceder em muito a nossa. Ao mesmo tempo, a mecânica quântica confronta-nos com a possibilidade de que a natureza última da realidade, incluindo a natureza da nossa consciência, permanecerá escondida de nós para sempre. Talvez seja por isso que a ideia de se casar com uma grande pessoa desconhecida dos outros seja tão atraente. Permite-nos manter a esperança de que somos especiais, de que podemos saber tudo e de que somos especiais porque podemos saber tudo.
Trazendo-nos de volta à equação
Por que os físicos estão estudando a consciência humana e a inteligência artificial para descobrir os segredos do universo?
Farrar, Strauss e Giroux. 321 pp. $ 30
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Fotografia de um esqueleto de T. rex no Museu Senckenberg em Frankfurt, Alemanha. O Tiranossauro rex viveu no final do período Cretáceo (cerca de 66 milhões de anos atrás) e foi encontrado exclusivamente no oeste da América do Norte. Crédito: Kay R. Caspar
Os dinossauros eram tão inteligentes quanto os répteis, mas não tão inteligentes quanto os macacos, como sugerem pesquisas anteriores.
Uma equipe internacional de paleontólogos, etólogos e neurologistas reexaminou o tamanho e a estrutura do cérebro dos dinossauros e concluiu que eles se comportavam como crocodilos e lagartos.
Num estudo publicado no ano passado, afirmou-se que os dinossauros adoram Tiranossauro Rex Eles tinham um número excepcionalmente grande de neurônios e eram significativamente mais inteligentes do que o esperado. Tem sido afirmado que este elevado número de neurónios poderia beneficiar diretamente a inteligência, o metabolismo e a história de vida. Tiranossauro Rex Ele lembrava um macaco em alguns de seus hábitos. A transmissão cultural de conhecimento, bem como o uso de ferramentas têm sido citados como exemplos de características cognitivas que podem ter possuído.
Crítica da metodologia de contagem de neurônios
Mas o novo estudo publicado em Registro anatômico, em que Hadi George da Universidade de Bristol, Dr. Darren Naish (Universidade de Southampton) e liderado pelo Dr. Royal Ontario Museum) observe mais de perto as técnicas usadas para prever o tamanho do cérebro e o número de neurônios nos cérebros dos dinossauros. A equipe descobriu que suposições anteriores sobre o tamanho do cérebro dos dinossauros e o número de neurônios que seus cérebros continham não eram confiáveis.
A relação entre o cérebro e a massa corporal em vertebrados terrestres. Dinossauros como o T. rex tinham proporções de tamanho cérebro-corpo semelhantes às dos répteis vivos. Crédito: Cristian Gutierrez Ibanez
Esta pesquisa surge após décadas de análises nas quais paleontólogos e biólogos examinaram o tamanho e a anatomia do cérebro dos dinossauros e usaram esses dados para inferir comportamento e estilo de vida. As informações sobre os cérebros dos dinossauros vêm dos recheios minerais das cavidades cerebrais, chamados endocasts, bem como dos formatos das próprias cavidades.
A equipe descobriu que o tamanho de seus cérebros era exagerado – especialmente o tamanho do prosencéfalo – e, portanto, seus neurônios também eram importantes. Além disso, mostraram que as estimativas do número de neurônios não são um guia confiável para a inteligência.
Recomendações para pesquisas futuras
Para reconstruir de forma confiável a biologia de organismos extintos há muito tempo ClassificarA equipe acredita que os pesquisadores devem considerar múltiplas linhas de evidência, incluindo anatomia esquelética, histologia óssea, comportamento de parentes vivos e vestígios de fósseis. “A inteligência dos dinossauros e de outros animais extintos é melhor determinada usando uma variedade de evidências que vão desde a anatomia macroscópica até pegadas fósseis, em vez de confiar apenas em estimativas do número de neurônios”, explicou Hadi, da Escola de Ciências da Terra de Bristol.
“Somos da opinião de que não é uma boa prática prever a inteligência em espécies extintas quando a população de neurônios reconstruída a partir de células endógenas é tudo o que temos para prosseguir”, explicou o Dr. Kai Kaspar.
“Os números de neurônios não são bons preditores do desempenho cognitivo, e usá-los para prever a inteligência em espécies extintas pode levar a interpretações muito enganosas”, acrescentou a Dra. Ornella Bertrand (Instituto de Paleontologia Miquel Crosafont da Catalunha).
O Dr. Darren Naish concluiu: “A possibilidade de o T. rex ser tão inteligente como um babuíno é ao mesmo tempo fascinante e assustadora, com o potencial de reinventar a nossa visão do passado.” “Mas o nosso estudo mostra como todos os nossos dados contradizem esta ideia. Eles eram mais parecidos com crocodilos gigantes e inteligentes, e isso é igualmente notável.”
Referência: “Quão inteligente foi o T. Rex?” Testando afirmações de cognição extraordinária em dinossauros e aplicando estimativas de número de neurônios na pesquisa paleontológica” por Kay R. Caspar, Christian Gutierrez Ibáñez, Ornella C. Bertrand, Thomas Carr, Jennifer A. D. Colburn e Arthur Erb, Hadi George, Thomas R. Holtz, Darren Naish, Douglas R. Willey e Grant R. Hurlburt, 26 de abril de 2024, Registro anatômico.
doi: 10.1002/ar.25459
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Esta ejeção de massa coronal, capturada pelo Solar Dynamics Observatory da NASA, explodiu no Sol em 31 de agosto de 2012, viajando a mais de 1.400 quilômetros por segundo e enviando radiação para as profundezas do espaço. O campo magnético da Terra protege-a da radiação de eventos solares como este, enquanto Marte carece deste tipo de protecção. Fonte: NASA/SDO
O Sol estará mais ativo este ano, proporcionando uma rara oportunidade de estudar como as tempestades solares e a radiação afetarão os futuros astronautas no Planeta Vermelho.
Nos próximos meses, dois dos NASAde Marte A espaçonave terá uma oportunidade sem precedentes de estudar como as erupções solares – explosões gigantescas na superfície do Sol – afetam futuros robôs e astronautas no Planeta Vermelho.
Isso ocorre porque o Sol está entrando em um período de pico de atividade denominado máximo solar, algo que acontece aproximadamente a cada 11 anos. Durante o máximo solar, o Sol é particularmente propenso a explosões de fogo em uma variedade de formas – incluindo… Erupções solares E Ejeção de massa coronal – Que libera radiação nas profundezas do espaço. Quando uma série desses eventos solares irrompe, isso é chamado de tempestade solar.
Saiba como o rover MAVEN da NASA e o rover Curiosity da agência estudam as erupções solares e a radiação em Marte durante o máximo solar – o período em que o Sol está mais ativo. Crédito: NASA/Laboratório de Propulsão a Jato– Caltech/GSFC/SDO/MSSS/Universidade do Colorado
O campo magnético da Terra protege em grande parte o nosso planeta natal dos efeitos destas tempestades. Mas Marte perdeu o seu campo magnético global há muito tempo, tornando o Planeta Vermelho mais vulnerável às partículas energéticas do Sol. Quão intensa é a atividade solar em Marte? Os pesquisadores esperam que o atual máximo solar lhes dê a chance de descobrir. Antes de enviar humanos para lá, as agências espaciais precisam determinar, entre muitos outros detalhes, que tipo de proteção radiológica os astronautas necessitarão.
“Para os humanos e as origens marcianas, não temos uma compreensão sólida do impacto da radiação durante a atividade solar”, disse Shannon Curry, do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder. Curry é o investigador principal do orbitador MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile Evolution) da NASA, operado pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Na verdade, gostaria de ver um ‘grande evento’ em Marte este ano – um grande evento que possamos estudar para compreender melhor a radiação solar antes dos astronautas irem a Marte.”
O detector de avaliação de radiação no rover Curiosity da NASA é destacado nesta imagem anotada do Mastcam do rover. Os cientistas da RAD estão entusiasmados em usar o instrumento para estudar a radiação em Marte durante o máximo solar. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Meça a altura e a queda
MAVEN monitora radiação, partículas solares e muito mais acima da superfície de Marte. A fina atmosfera de um planeta pode afetar a densidade das moléculas no momento em que atingem a superfície, e é aí que a sonda Curiosity da NASA entra em ação. Dados do detector de avaliação de radiação do Curiosity, ou RadAjudou os cientistas a compreender como a radiação decompõe as moléculas de carbono na superfície, um processo que pode afetar a preservação de sinais de vida microbiana antiga. A ferramenta também deu à NASA uma ideia de quanta proteção os astronautas poderiam esperar da radiação, usando cavernas, tubos de lava ou faces de penhascos para proteção.
Quando ocorre um evento solar, os cientistas observam a quantidade de partículas solares e quão ativas elas são.
Este conceito artístico retrata a atmosfera marciana e a espaçonave MAVEN da NASA perto de Marte. Crédito: NASA/GSFC
“Poderíamos ter 1 milhão de partículas de baixa energia ou 10 partículas de energia muito alta”, disse o investigador principal da RAD, Don Hasler, do escritório do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado. “Embora os instrumentos MAVEN sejam mais sensíveis a instrumentos de baixa energia, o RAD é o único instrumento capaz de ver instrumentos de alta energia que podem cruzar a atmosfera até a superfície, onde estarão os astronautas.”
Quando o MAVEN detecta uma grande explosão solar, a equipe do orbitador informa à equipe do Curiosity para saber sobre isso para que possam monitorar as mudanças nos dados RAD. As duas missões também podem compilar uma série temporal que mede as mudanças até meio segundo quando as partículas atingem a atmosfera marciana, interagem com ela e, eventualmente, atingem a superfície.
A missão MAVEN também conduz um sistema de alerta precoce que permite que outras equipas de naves espaciais de Marte saibam quando os níveis de radiação começam a subir. O sistema de alerta permite que as missões desliguem dispositivos que podem ser vulneráveis a explosões solares, que podem interferir na eletrônica e nas comunicações de rádio.
Água perdida
Além de ajudar a manter os astronautas e as naves espaciais seguros, estudar o máximo solar também pode fornecer informações sobre a razão pela qual Marte mudou de um mundo quente e húmido, semelhante à Terra, há milhares de milhões de anos, para um deserto congelado hoje.
O planeta está em um ponto de sua órbita quando está mais próximo do Sol, aquecendo a atmosfera. Isso pode causar tempestades de poeira crescentes que cobrem a superfície. Às vezes as tempestades se fundem, tornando-se globais (veja a imagem abaixo).
Marte antes e depois da tempestade de poeira: filmes lado a lado mostram como a tempestade de poeira global de 2018 cobriu o planeta vermelho, graças à câmera Mars Color Imager (MARCI) a bordo do Mars Reconnaissance Orbiter da NASA. Esta tempestade global de poeira fez com que a espaçonave da NASA perdesse contato com a Terra. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Embora reste pouca água em Marte – principalmente gelo sob a superfície e nos pólos – parte dela ainda circula como vapor na atmosfera. Os cientistas questionam-se se as tempestades globais de poeira ajudam a expulsar este vapor de água, elevando-o bem acima do planeta, onde a atmosfera é destruída durante as tempestades solares. Uma teoria é que este processo, repetido várias vezes ao longo de eras, pode explicar como Marte deixou de ter lagos e rios para ser hoje praticamente sem água.
Se uma tempestade global de poeira ocorresse ao mesmo tempo que uma tempestade solar, seria uma oportunidade para testar esta teoria. Os cientistas estão particularmente entusiasmados porque este máximo solar ocorre no início da estação mais poeirenta de Marte, mas também sabem que uma tempestade de poeira global é rara.
Mais sobre missões
O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, gerencia a missão MAVEN. A Lockheed Martin Space construiu a espaçonave e é responsável pelas operações da missão. JPL fornece navegação e suporte de rede espacial profunda. O Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado Boulder é responsável pelo gerenciamento de operações científicas, divulgação pública e comunicações.
O Curiosity foi construído pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, operado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia. O JPL está liderando a missão em nome da Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington. A investigação RAD é apoiada pela Divisão de Heliofísica da NASA como parte do Heliophysics System Observatory (HSO) da NASA.
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A análise do tecido cerebral humano revelou diferenças na forma como as células imunitárias se comportam nos cérebros de pessoas com doença de Alzheimer em comparação com cérebros saudáveis, sugerindo um potencial novo alvo terapêutico.
A descoberta foi feita por pesquisa liderada pela Universidade de Washington, publicada em agosto Células da micróglia No cérebro de pessoas com doença de Alzheimer Em um estado pró-inflamatório Muitas vezes, tornando-os menos vulneráveis à protecção.
Microglia são células imunológicas que ajudam a manter nosso cérebro saudável, removendo resíduos e mantendo a função cerebral normal.
Em resposta à infecção ou para remover células mortas, estas formas elegantes e que mudam de forma podem tornar-se menos rotativas e mais móveis para engolir invasores e lixo. eles também Sinapses “podam” durante o desenvolvimentoo que ajuda a formar os circuitos que ajudam nosso cérebro a funcionar bem.
Não é certo qual o papel que desempenham na doença de Alzheimer, mas em pessoas com esta doença neurodegenerativa devastadora, algumas microglias respondem muito fortemente. Pode causar inflamação O que contribui para a morte das células cerebrais.
Infelizmente, os ensaios clínicos para Medicamentos anti-inflamatórios para a doença de Alzheimer não mostraram efeitos significativos.
Para aprofundar o papel da micróglia na doença de Alzheimer, os neurocientistas Katherine Prater e Kevin Green, da Universidade de Washington, juntamente com colegas de diversas instituições dos EUA, usaram amostras de autópsias cerebrais de doadores de pesquisa – 12 com doença de Alzheimer e 10 pessoas saudáveis – para estudar a atividade da microglia do gene Small.
Usando um novo método de promoção Sequenciamento de RNA de fita simplesA equipe conseguiu identificar profundamente 10 populações diferentes de micróglia no tecido cerebral com base em seu conjunto único de expressão genética, que diz às células o que fazer.
TTrês grupos nunca haviam sido vistos antes e um deles era mais comum em pessoas com doença de Alzheimer. Este tipo de microglia contém genes que promovem inflamação e morte celular.
No geral, os investigadores descobriram que as populações de microglia nos cérebros das pessoas com doença de Alzheimer tinham maior probabilidade de estar num estado pró-inflamatório.
Isto significa que eram mais propensos a produzir moléculas inflamatórias que podem danificar as células cerebrais e possivelmente contribuir para o desenvolvimento da doença de Alzheimer.
Os tipos de microglia encontrados nos cérebros de pessoas com Alzheimer eram menos propensos a serem protetores, afetando a sua capacidade de puxar o peso, limpando células mortas e resíduos e promovendo o envelhecimento saudável do cérebro.
Os cientistas também acreditam que a microglia pode mudar de tipo ao longo do tempo. Portanto, não podemos simplesmente olhar para o cérebro de uma pessoa e dizer com certeza que tipo de micróglia ela possui; Acompanhar como as microglias mudam ao longo do tempo pode nos ajudar a entender como elas contribuem para a doença de Alzheimer.
“Neste momento, não podemos dizer se são as micróglias que estão a causar a doença ou se é a patologia que está a causar a mudança no comportamento destas micróglias.” Ele disse Prater.
Esta investigação ainda está numa fase inicial, mas avança a nossa compreensão sobre o papel destas células na doença de Alzheimer e sugere que algumas populações de microglia podem ser alvos de novos tratamentos.
A equipe espera que o seu trabalho leve ao desenvolvimento de novos tratamentos que possam melhorar a vida das pessoas com doença de Alzheimer.
“Agora que identificámos os perfis genéticos destas micróglias, podemos tentar descobrir exactamente o que fazem e, esperançosamente, identificar formas de mudar os seus comportamentos que possam contribuir para a doença de Alzheimer”, diz Prater. Ele disse.
“Se pudermos determinar o que eles estão fazendo, poderemos mudar seu comportamento com tratamentos que possam prevenir ou retardar esta doença.”
O estudo foi publicado em Natureza envelhecida.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em agosto de 2023.
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