Você já se perguntou como o seu cérebro consegue reconhecer o rosto de um amigo no meio da multidão, terminar uma música conhecida na sua cabeça ou entender instantaneamente o que alguém quer dizer, mesmo quando está falando de forma pouco clara? De acordo com a teoria de Ray Kurzweil sobre o cérebro, tudo se resume a um processo elegante: reconhecimento hierárquico de padrões. Ele explica esse processo em seu livro How to Create a Mind (Como criar uma mente).
Continue lendo para ver como, de acordo com Kurzweil, esse sistema surpreendentemente uniforme no cérebro dá origem a tudo o que experimentamos como a mente humana.
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Índice
Teoria do cérebro de Ray Kurzweil
Para entender a teoria de Ray Kurzweil, primeiro precisamos entender a estrutura básica do cérebro humano. Kurzweil argumenta que a chave para a inteligência humana está em uma fina camada externa do cérebro chamada neocórtex. O neocórtex tem apenas cerca de 2,5 milímetros de espessura (aproximadamente a espessura de um guardanapo de mesa), mas compõe 80% do peso do cérebro devido à sua dobra elaborada, que cria sua superfície enrugada. O que torna o neocórtex notável, argumenta Kurzweil, é sua estrutura surpreendentemente uniforme. O neurocientista Vernon Mountcastle observou essa uniformidade pela primeira vez na década de 1950: Ele descobriu que, apesar de lidar com tudo, desde a percepção visual até o raciocínio abstrato e a linguagem, o neocórtex mantém uma organização consistente por toda parte.
(Nota breve: Embora as estruturas cerebrais básicas tenham evoluído há centenas de milhões de anos, o neocórtex evoluiu apenas nos últimos 25 milhões de anos e possibilita habilidades como linguagem, raciocínio abstrato e solução de problemas. Kurzweil descreve o neocórtex como uniforme em sua estrutura física e em seus processos computacionais, de modo que os grupos de células nervosas usam os mesmos algoritmos básicos para processar a visão, a audição, a linguagem ou o pensamento abstrato. Isso difere do que os neurocientistas pensavam há muito tempo: Na década de 1900, Korbinian Brodmann mapeou o cérebro em regiões distintas com base nos tipos e na organização das células. Os pesquisadores modernos estimam que o neocórtex contém de 150 a 200 áreas distintas, com diferenças estruturais sutis, mas importantes).
O neocórtex é organizado em estruturas verticais chamadas colunas corticais, cada uma com cerca de meio milímetro de largura e contendo aproximadamente 60.000 neurônios ou células nervosas. Inspirado por sua experiência na criação de sistemas de reconhecimento de padrões para computadores, Kurzweil propõe que dentro dessas colunas estão os reconhecedores de padrões fundamentais do cérebro. Cada reconhecedor de padrões consiste em cerca de 100 neurônios trabalhando juntos como um cluster, e temos aproximadamente 300 milhões desses reconhecedores de padrões espalhados pelo neocórtex. Mas o que esses reconhecedores de padrões fazem? E como a atividade deles no cérebro cria o que chamamos de mente: nossos pensamentos, memórias, criatividade e consciência? A resposta de Kurzweil está centrada na hierarquia.
| Podemos usar a IA para fazer engenharia reversa do cérebro humano? Embora os esforços para desenvolver a IA tenham sido inspirados há muito tempo por pesquisas sobre a inteligência humana, Kurzweil não é o único a aplicar as percepções dos sistemas de computador para explicar como o cérebro humano funciona. Kurzweil usa o reconhecimento de padrões hierárquicos - um conceito que tem sido a pedra angular da pesquisa de IA desde pelo menos a década de 1980 - eargumenta que esse é o princípio fundamental da inteligência humana. Seu colega empresário do setor de tecnologia, Jeff Hawkins, desenvolveu uma teoria semelhante, que ele detalha em A Thousand Brains (Mil cérebros). Tanto Kurzweil quanto Hawkins apontam as colunas corticais como evidência biológica de suas teorias. Hawkins estima que o neocórtex tenha 150.000 colunas corticais funcionando como minicérebros, enquanto Kurzweil propõe 300 milhões de reconhecedores de padrões - essencialmente o mesmo conceito em escalas diferentes. Mas os cientistas questionaram se as colunas corticais são realmente unidades funcionais ou se podem ser subprodutos da evolução. E, embora esteja bem estabelecido que o estudo da cognição humana pode informar o desenvolvimento da IA, alguns cientistas cognitivos questionam se o inverso é verdadeiro - sea inteligência da máquina, que abstrai e simplifica os processos cognitivos humanos, pode explicar de forma significativa como o cérebro biológico realmente funciona. |
Como a mente emerge do reconhecimento de padrões
Kurzweil argumenta que a mente surge quando milhões de reconhecedores de padrões trabalham juntos em um sistema hierárquico, organizando-se em camadas de complexidade crescente. Os níveis inferiores lidam com padrões simples e concretos, enquanto os níveis superiores os combinam em conceitos cada vez mais complexos. Por exemplo, quando você reconhece uma melodia familiar, os níveis inferiores detectam notas e ritmos, os níveis intermediários identificam progressões de acordes e frases e os níveis superiores reconhecem a música e as memórias associadas. Kurzweil explica que esse mesmo processo de reconhecimento de padrões, repetido em diferentes níveis de abstração, dá origem a tudo o que consideramos exclusivamente humano - desde a compreensão da linguagem até o amor e a percepção moral.
(Nota breve: Kurzweil aborda o que os filósofos chamam de "problema difícil" da consciência: a questão de por que temos experiências internas subjetivas. Kurzweil é um materialista e argumenta que a consciência surge puramente de processos físicos do cérebro, enquanto os dualistas afirmam que a consciência envolve algo além do cérebro. Dentro do materialismo, a maioria das teorias localiza a consciência no neocórtex, mas as pesquisas começaram a desafiar essa visão. Estudos com pessoas que nasceram sem a maior parte do neocórtex sugerem que elas ainda mostram sinais importantes de consciência: reconhecer pessoas, apreciar música e demonstrar emoções. Isso aponta para o fato de que as regiões mais antigas do cérebro são potencialmente mais importantes para a consciência do que se pensava).
No sistema hierárquico de reconhecimento de padrões do cérebro, as informações fluem em duas direções simultaneamente. O processamento de baixo para cima significa que padrões simples detectados em níveis mais baixos se combinam para desencadear o reconhecimento de padrões mais complexos em níveis mais altos - partindo de características básicas para conceitos completos. O processamento de cima para baixo significa que os padrões de nível superior enviam sinais de previsão para baixo, tornando os níveis inferiores mais sensíveis aos padrões esperados com base no contexto e na experiência anterior. Kurzweil argumenta que esse fluxo bidirecional opera continuamente em todos os níveis da hierarquia.
Considere o que acontece quando você lê a palavra "SUGAR". O processamento de baixo para cima começa quando seus olhos detectam as características das letras: linhas horizontais e diagonais, curvas e cantos. Isso aciona o reconhecimento no próximo nível acima, onde diferentes combinações de linhas e curvas são reconhecidas como as letras S, U, G, A e R. Em outro nível acima, essa sequência de letras aciona o reconhecimento da palavra "SUGAR". O processamento de cima para baixo ocorre ao mesmo tempo, pois os níveis superiores enviam sinais de previsão para os níveis inferiores. Se você estiver lendo uma receita e vir "S-U-G-A", o reconhecedor de padrões em nível de palavra para "SUGAR" informa aos reconhecedores em nível de letra: "Cuidado com o R a seguir!", para que você possa identificar a letra mesmo que ela esteja borrada ou mal impressa.
| O reconhecimento de padrões também potencializa a percepção social O fluxo bidirecional de informações descrito por Kurzweil parece ser um princípio fundamental de como o cérebro processa informações complexas. Os neurocientistas sociais explicam que quando, por exemplo, você conhece alguém novo, as regiões cerebrais de nível inferior detectam características visuais básicas, como o tom de pele e a estrutura facial. Ao mesmo tempo, as regiões de nível superior usam o reconhecimento de padrões para ativar conceitos sociais e estereótipos: Quando o cérebro reconhece padrões que correspondem a determinadas categorias sociais, ele recupera as expectativas que você associa a essas categorias e envia sinais de previsão de volta para baixo para influenciar o que você percebe. Esse fluxo de informações bidirecional torna-se especialmente importante quando as pistas sociais são ambíguas. A maioria dos rostos não se encaixa perfeitamente em categorias claras; eles ficam em algum ponto intermediário: Alguém pode ter características que sugerem várias categorias de gênero ou raça, ou pistas contextuais, como roupas, podem entrar em conflito com as expectativas que seu cérebro associa às características faciais. Nessas situações ambíguas, o processamento top-down do cérebro torna-se mais influente, usando seu conhecimento prévio e associações aprendidas para ajudar a construir um entendimento coerente da pessoa à sua frente. Quanto mais ambígua for a informação visual, mais seu cérebro se baseia nessas previsões de cima para baixo para preencher as lacunas. |
Por que esse sistema funciona tão bem: Redundância
Kurzweil afirma que o sistema hierárquico de reconhecimento de padrões atinge uma confiabilidade notável porque armazena várias cópias de padrões importantes - o que ele chama de redundância. Em vez de armazenar apenas uma cópia de padrões importantes, seu cérebro mantém milhares de reconhecedores de padrões para coisas como a letra "S" ou o conceito "açúcar".
(Nota breve: Pesquisas recentes confirmaram a ideia de Kurzweil de que a redundância torna nossas habilidades cognitivas mais confiáveis. Em vez de simplesmente arquivar várias cópias, o cérebro cria redundância ao garantir que as informações possam ser acessadas por vários caminhos. Estudos revelam que adultos mais velhos com maior redundância funcional - maiscaminhos alternativos entre as regiões do cérebro - têm melhor desempenho em tarefas de memória e demonstram maior resistência às alterações cerebrais relacionadas à idade. A redundância em regiões cerebrais relacionadas à memória é um forte indicador do desempenho da memória, embora a relação seja dinâmica: nos estágios iniciais da doença de Alzheimer, a redundância aumenta à medida que o cérebro compensa os danos e depois diminui à medida que a doença progride).
Kurzweil explica que a redundância no armazenamento de padrões importantes no cérebro tem duas finalidades. Primeiro, ela permite um reconhecimento robusto, apesar da entrada imperfeita. Você pode reconhecer o rosto de um amigo com pouca luz, entender a fala em uma festa barulhenta ou ler uma caligrafia desleixada porque vários reconhecedores de padrões contribuem para a mesma tarefa. Se alguns reconhecedores falharem, outros poderão compensar. Em segundo lugar, a redundância permite o que Kurzweil chama de reconhecimento invariante, a capacidade de reconhecer padrões apesar das variações de tamanho, posição, estilo ou contexto. Você identifica a letra "S", seja ela impressa ou manuscrita, com serifa ou sem serifa, porque diferentes reconhecedores de padrões aprenderam a identificar sua "S-ness" em todas essas variações.
(Nota breve: Em vez de depender exclusivamente da redundância para um reconhecimento robusto e invariável, o cérebro também parece otimizar os recursos aos quais prestar atenção ao procurar padrões nas informações visuais. Por exemplo, quando você vê uma caneca de café, os níveis inferiores podem detectar características como linhas curvas e bordas, os níveis médios combinam essas características em formas como "corpo cilíndrico" e "alça" e os níveis superiores reconhecem uma caneca de café. Com a experiência, seu cérebro aprende a enfatizar as relações estruturais que definem uma caneca, enquanto deixa de enfatizar detalhes que variam, como cor ou tamanho. Não é tanto que seu cérebro armazene milhares de imagens de canecas de café, mas que ele constrói seu conhecimento sobre canecas de tal forma que você sempre pode reconhecer uma).
Kurzweil argumenta que a redundância também explica por que a memória funciona de forma diferente do que se poderia esperar. Seu cérebro não armazena gravações de experiências, mas salva padrões que permitem reconstruir eventos à medida que você se lembra deles. É por isso que as memórias parecem vívidas e precisas, embora contenham imprecisões significativas: Seu cérebro reconstrói a memória a partir de padrões armazenados em vez de reproduzir uma gravação fiel da experiência original.
(Nota breve: Psicólogos, incluindo Daniel Schacter (Os Sete Pecados da Memória), sugerem que nossos cérebros reconstroem memórias a partir de padrões armazenados, não apenas por causa da forma como esses padrões são armazenados, mas porque esse processo permite um pensamento flexível e voltado para o futuro, o que trouxe vantagens de sobrevivência para nossos ancestrais. O processo de reconstrução de uma memória à medida que a recordamos nos ajuda a integrar novas informações com experiências antigas, atualizar nosso entendimento quando as circunstâncias mudam e usar experiências passadas para planejar novas situações. De fato, alguns especialistas acreditam que nossa memória evoluiu principalmente para nos ajudar a antecipar e nos preparar para o que está por vir).
A natureza universal do processamento hierárquico
Kurzweil afirma que todas as habilidades cognitivas humanas - memória, tomada de decisões, criatividade e emoções - usam esse mesmo processo hierárquico de reconhecimento de padrões, apenas com diferentes padrões aprendidos organizados em diferentes hierarquias. A memória exige que o cérebro armazene e recupere sequências de padrões. A tomada de decisões envolve a correspondência entre padrões situacionais e padrões de resposta apropriados. A criatividade surge quando os reconhecedores de padrões encontram conexões entre hierarquias de conceitos anteriormente não relacionados - o que chamamos de pensamento metafórico. As emoções exigem a ativação de reconhecedores de padrões de alto nível que integram pistas visuais, memórias, contextos sociais e sensações físicas em experiências complexas.
(Nota breve: O neurocientista Mark Mattson concorda com Kurzweil que nossa capacidade de processar padrões complexos - incluindoimagens, sons, relações espaciais e sequências de eventos - é a base de nossas habilidades cognitivas mais sofisticadas. A memória codifica e recupera os padrões que percebemos ou construímos, enquanto a tomada de decisões integra os padrões armazenados para que possamos raciocinar, resolver problemas e fazer escolhas adaptativas. A criatividade conecta padrões não relacionados e fabrica padrões totalmente novos, e as emoções podem ter evoluído especificamente para aprimorar o processamento de padrões, tornando mais provável que experiências importantes sejam armazenadas e lembradas).
A universalidade do processamento hierárquico em todo o cérebro significa que seus aproximadamente 300 milhões de reconhecedores de padrões, apesar de usarem o mesmo algoritmo básico, podem lidar com toda a gama de tarefas cognitivas humanas simplesmente aprendendo padrões diferentes e organizando-os em hierarquias diferentes. Kurzweil argumenta que o poder desse sistema não está na complexidade de seus componentes individuais, mas na inteligência que emerge de sua organização hierárquica.
(Nota breve: Se toda a cognição emerge do reconhecimento de padrões, quanto disso acontece independentemente da lembrança explícita? Os especialistas observam que podemos saber que algo nos parece familiar sem sermos capazes de recordar as experiências que criaram essa familiaridade: Quando passamos por algo emocionalmente significativo, a amígdala sinaliza para outras regiões do cérebro que é importante preservar esses padrões. O filme Brilho Eterno de uma Mente sem Lembranças oferece uma demonstração fictícia desse fato. Após o término do relacionamento, os personagens principais apagam suas memórias, mas ainda se sentem atraídos um pelo outro mais tarde. Eles podem reconhecer comportamentos e respostas familiares porque são moldados por sua história compartilhada, mesmo depois do esquecimento. Suas identidades refletem os padrões que aprenderam, mesmo que as memórias que criaram esses padrões tenham desaparecido).
Saiba mais sobre a teoria do cérebro de Ray Kurzweil
Para entender essa teoria em seu contexto mais amplo - e para ver até onde Kurzweil a leva - leia o guia do Shortform para seu livro Como criar uma mente.
