"Penso, logo existo."
Mas eu existo?
Penso que sim.
Uma única célula cerebral microscópica não pode pensar,
não é consciente,
mas, se juntar mais algumas células
e mais algumas, e conectar todas,
em um certo ponto, o grupo será capaz de pensar
e viver emoções,
e ter opiniões, uma personalidade
e saber que existe.
Como coisas tão surpreendentes
podem ser feitas com ingredientes tão simples?
Responder essa pergunta significa não só sabermos quem somos,
mas, o mais importante, a forma como somos.
Hoje, usando o que neurocientistas sabem até o momento,
farei minha cidade natal
funcionar como um cérebro!
Uma única célula cerebral é minúscula,
no tamanho e nas habilidades.
Mas, quando se juntam, conseguem fazer coisas incríveis,
como saber que existem.
Quando o poder coletivo de um grupo trabalhando junto
é maior que a soma de suas partes individuais,
chamamos de "emergência".
De forma parecida, nós, como indivíduos,
estamos conectados às pessoas ao redor.
As conexões formam comunidades que, quando funcionam direito,
podem trabalhar juntas para realizar proezas incríveis.
Um ótimo exemplo é a "sabedoria das multidões".
Mesmo que, numa multidão, ninguém em particular
saiba a resposta de uma pergunta,
coletivamente, elas podem saber de alguma forma a resposta certa.
Em 1987, o economista Jack Treynor
conduziu o experimento do pote de jujuba.
Ele pediu a 56 estudantes que adivinhassem o número de jujubas em um pote.
Como você deve imaginar,
nenhum deles acertou a resposta.
Mas, surpreendentemente, quando ele pegou a média dos palpites,
obteve um número com apenas 3% de diferença da resposta real.
O palpite de alguns era muito alto,
mas o de outros era muito baixo,
de forma que, juntos, os erros se equilibraram,
e, através de um monte de palpites errados,
a resposta verdadeira emergiu.
O que mais uma multidão pode fazer?
Se eu tivesse um monte de humanos juntos
e fizesse cada um agir como uma célula cerebral,
ligando ou desligando em resposta às ações de outras pessoas,
eu poderia fazer uma rede neural
como a do nosso cérebro?
E, se eu tivesse gente o bastante,
poderiam a inteligência, as emoções
e até uma mente emergirem?
Se eu recrutasse cada pessoa da China
e as colocasse como neurônios,
o resultado não seria apenas um simples cérebro,
mas algo que possa pensar e sentir,
e ter consciência da própria existência?
Este é o experimento mental do cérebro da China,
inicialmente proposto por Lawrence Davis, e depois por Ned Block.
Nunca foi feito e, infelizmente,
não tenho acesso a todos da China.
Fiz algumas ligações, e muitos deles estão ocupados.
Mas o primeiro passo é ver o que uma multidão na vida real
consegue fazer.
Isto nunca foi feito com êxito,
mas quero aumentar a rede neural
a uma escala de uma multidão.
E que multidão melhor para se usar do que uma de pessoas
cujas propriedades emergentes me tornaram o que sou hoje?
Isso mesmo. Vou para casa, para Stilwell, Kansas.
O CÉREBRO DE STILWELL
CAPÍTULO 1 PLANEJANDO O CÉREBRO
Para ajudar a criar o cérebro que faríamos com as pessoas,
recrutei Chris Eliasmith,
diretor do Centro de Neurociência Teórica
da Universidade de Waterloo.
Chris, estamos indo para o sul,
até o coração de Stilwell,
- onde cresci. - Que bom.
Faremos algo um pouco estranho.
Quero criar um cérebro.
- Certo. - Certo? Mas com uma multidão de pessoas.
Claro que parece um desafio.
Eu pesquisei
e descobri que os nematódeos têm um cérebro
formado por apenas 300 e poucos neurônios.
- Isso. - Juntaremos 300 pessoas,
e que lugar melhor para juntá-las e criar um cérebro
que Stilwell, minha cidade?
Esta foi a comunidade que, de várias formas, me fez quem sou.
ESCOLA STILWELL
EQUIPE DA 3ª TEMPORADA DE MIND FIELD - BEM-VINDOS
Estamos no centro de Stilwell.
Algumas das minhas primeiras lembranças são daqui.
Isto era, talvez ainda seja, uma loja de ração,
e eles tinham raspadinhas no verão.
Era a coisa mais deliciosa do mundo.
Mas, como pode ver,
muito milho é cultivado no Kansas,
mas, por aqui, o principal que vi ser cultivado
- foi só grama. - Sério.
Tem uma fazenda de grama famosa aqui
cujo slogan é "Chapado de Grama".
Era muito provocativo para a época.
Voltemos ao cérebro que vamos fazer.
Construir cérebros está na descrição do meu trabalho.
Escrevi um livro chamado How to Build a Brain.
Chris é conhecido por sua rede neural,
a Rede Unificada Indicadora de Arquitetura Semântica,
ou SPAUN, uma das mais complexas
simulações computacionais do cérebro.
Ela usa 6,6 milhões de neurônios simulados
para realizar funções como contar, raciocinar
e reconhecer imagens.
A SPAUN é inovadora,
mas redes neurais não são nada novas.
A primeira foi feita pelo Dr. Frank Rosenblatt
da Universidade Cornell, em 1957.
A rede dele, chamada Perceptron,
foi criada para reconhecimento de imagem,
e ele esperava que fosse capaz de aprender,
como um cérebro.
Mas o projeto foi bem-sucedido em parte,
e, após controvérsias, foi interrompido.
ERRADO - CERTO HOMEM - MULHER
Apenas quando pesquisadores, nos anos 80,
voltaram ao trabalho do Dr. Rosenblatt,
e o poder dos computadores aumentou,
que a pesquisa sobre redes neurais artificiais
voltou a ganhar atenção.
Hoje, está viva e bem.
A SPAUN, e até redes neurais usadas em carros autônomos,
estão aumentando as possiblidades de aprendizagem do computador.
Se eu quiser fazer um cérebro com pessoas, por onde começo?
É uma boa pergunta.
Primeiro devemos decidir
o que queremos que o cérebro faça.
Eu recomendaria algo como visão.
Visão. Vamos fazer este cérebro enxergar.
Antes de planejarmos os detalhes do nosso cérebro,
vamos ver como o processamento visual funciona.
Digamos que olhemos para um gato.
A informação luminosa de todos os pontos do gato
atinge a retina.
Esta informação é enviada para nosso córtex visual.
O córtex visual é estruturado em camadas,
de V1 até V6.
Cada uma delas é feita de neurônios
ativados por características específicas,
como linhas, ângulos e formas.
As características detectadas
são enviadas para o córtex infratemporal,
que junta todas as partes da imagem,
e obtemos nosso momento de descoberta,
em que reconhecemos o objeto que vemos,
seu significado e como nos sentimos em relação a ele.
Adoro gatos.
Mas o que devemos fazer o nosso cérebro reconhecer?
Não queremos imagens de alta resolução
ou que dependam de muito detalhe.
- Certo. - Coisas como letras ou dígitos.
Digamos que usemos dígitos. Certo?
- Certo. - Fico com a parte de desenhar o dígito,
e você fica com a parte do resultado.
Você vai poder determinar o que desenhei,
não porque mostrei a alguém, e te disseram,
mas porque processaram de forma inteligente.
Precisamos definir
como daremos a informação inicial às pessoas.
Vamos pegar uma quantia pequena de pessoas
e colocá-las na frente, como a retina,
e mostrar um pouco da imagem a cada um.
Se, por exemplo, pudermos pôr 25 pessoas na fileira da frente,
que seria a "camada de entrada", a imagem exibida
deve ser feita com 25 pixels.
- Exato. - Vinte e cinco partes.
Vou desenhar 25 pessoas.
Um, dois, três, quatro, cinco,
seis, sete, oito, nove, dez,
11, 12, 13, 14, 15,
16, 17, 18, 19, 20,
21, 22, 23, 24, 25.
Viu? Sei contar.
Estas são as células da retina,
e cada uma é um indivíduo de pé em um campo.
O que eles fazem a seguir?
Só precisam indicar
se a célula deles está ligada ou não.
- Tudo bem. - Devem começar a ligar.
Devem disparar como um neurônio.
O que podem fazer para indicar que estão ligados ou não?
Podem pular,
podem balançar um bandeira...
Gostei disso.
Quando Chris e eu usamos palavras como "ligar" e "disparar",
falamos de como as células cerebrais, os neurônios,
se comunicam
ao enviar uma mensagem elétrica de uma célula
para outra.
Chama-se "potencial de ação"
e viaja pelo axônio da célula.
Quando o fluxo iônico de uma célula cerebral
atinge um certo limiar,
a célula dispara uma mensagem eletrônica até o axônio.
Assim, um neurônio pode ligar ou desligar.
Dispara ou não dispara.
Precisamos descobrir uma forma de uma pessoa ligar ou desligar.
Levantar uma bandeira ou a mão deve servir.
Para ilustrar nosso dado visual,
vou desenhar um número de zero a nove
em um quadriculado dividido em 25 partes ou pixels.
Cada pessoa ou neurônio vai receber um pixel.
Se um neurônio receber um pixel escrito,
vai disparar.
A camada V1 identifica os pixels na camada retiniana
que formam linhas específicas do número,
e a V2 identifica combinações específicas
de linhas da V1 que formam ângulos.
- O que a V3 faz? - A V3 é mais sensível à cor.
Só estamos trabalhando com preto e branco.
Não vamos precisar de uma V3 no nosso cérebro?
Vamos pular a V3.
Desculpe, V3.
- Vamos direto à V4? - Sim.
Os neurônios da V4 vão disparar
quando as combinações de ângulos forem detectadas.
A esta altura, a forma básica de um número
está começando a se formar.
Na verdade, a seguinte se chama IT.
Que significa córtex infratemporal.
Não se preocupe.
Não esquecemos a V5 e a V6.
Elas existem, são responsáveis
pelo processamento de imagens de alto nível em nosso cérebro.
Mas, para nossa demonstração, não precisamos delas.
Mas precisamos do córtex infratemporal,
que é a camada final necessária para processamento visual
no cérebro que estamos criando.
CAMADA IT
Nossa IT terá dez neurônios
representando os números de zero a nove.
Eles olharão para os neurônios da V4
e só vão disparar quando os neurônios correspondentes dispararem.
Por exemplo, se um ou vários neurônios da V4
que representam as formas de um oito dispararem,
o neurônio da IT que representa o oito também vai disparar.
Pronto! Acabamos de reconhecer um número.
O que acontece após a camada infratemporal?
Depois disso, chegará em mim.
Eu tomarei a decisão
sobre qual dígito foi mostrado no fim.
Acho que precisaremos de algumas centenas de pessoas,
então a pergunta é: onde colocamos tantas pessoas?
Eu adoraria usar o campo de futebol do meu colégio.
A pergunta é: vai funcionar?
- Estou esperançoso. - Hora do trabalho duro.
Sabendo como queremos estruturar a rede neural,
era a hora de irmos ao campo do meu colégio,
onde nosso "cérebro" vai ganhar forma.
Passei muito tempo aqui,
impressionando o mundo com minhas habilidades...
Na clarineta.
Chris, te trouxe aqui porque precisamos falar
da logística de juntar todas as pessoas.
Eis o plano que pensei.
Todos vão usar uma camiseta
de cor diferente, de acordo com a camada em que estão.
Também vamos dar a eles
aquela coisa de "estou numa maratona"...
- As placas? - Placas. Obrigado. Isso.
Eu também sabia essa.
Sempre confiro porque o Chris é um nerd
que não sabe o que os atletas, como nós, falam.
Enfim, as placas darão a cada pessoa um número,
então, se algo der errado,
podemos identificar a célula
e dizer: "Está danificada? Do que precisa?"
Pegar o problema.
Estamos na linha de 40 jardas.
Ficarei aqui. Esta será a camada dos dados de entrada.
As células retinianas ficarão na minha frente, todas as 25.
Você vai ficar lá embaixo na end zone, no lado do resultado.
E vou usar o placar.
- Certo. - Quando fizer sua previsão,
baseada no que acha que o cérebro descobriu,
vai aparecer no time visitante,
e vou revelar, no lado do time da casa, o que realmente escrevi.
- Parece bom. - Literalmente, daqui até aquela end zone
é o espaço que precisamos
para estas centenas de pessoas
também terem a linha de visão certa.
Temos que garantir que a comunicação está boa,
que é fácil ver a pessoa em quem você deve prestar atenção.
Nosso cérebro humano terá algumas centenas de pessoas
espalhadas em cinco camadas por metade do campo de futebol.
Cada participante será encarregado de reagir apenas a certos neurônios
na camada à frente dele.
É complicado, então a posição deles no campo
teve de ser escolhida com cuidado para que cada neurônio
tenha uma visão clara
do neurônio ao qual está conectado.
De certa forma,
algo vai nascer neste campo amanhã.
- Vamos descobrir. - Vamos!
É isso aí.
COLÉGIO BLUE VALLEY
O que é preciso para transformar Stilwell em um cérebro?
Bem, sete tendas, 550 cadeiras,
setenta e cinco litros de café, trezentas bandeiras,
camisetas e bonés,
nosso operador de drone, Jeff,
este veículo bonitinho,
duzentos enroladinhos de canela,
e, claro, nosso paramédico, Brian.
Agora tudo que resta é fazer tudo isto.
Uma comunidade é algo maior que a soma de suas partes,
assim como o cérebro.
Hoje, estou muito animado
com a rede neural que faremos com as pessoas,
pois há 0% de chance de chover
e 100% de ter o cérebro.
Melhor começarmos.
Os portões estão abertos, nossos neurônios estão entrando.
Primeiro, recebem camisetas codificadas por cor,
associadas à camada do cérebro que representarão.
Só quer ficar no centro?
Então serão levados ao campo para se posicionarem.
Vocês de laranja são a retina.
Devem dizer se tem algo escrito no quadrado de vocês
ou se não tem. Se o quadrado estiver escrito
ou tiver marcas negras, ergam a bandeira e levantem-se.
Com certeza, os sabichões aí
se lembram de cada detalhe sobre como o cérebro
vai reconhecer os números.
Caso não lembrem, aí vai um lembrete.
Vou desenhar um número num quadriculado de 25 pixels,
separar os quadrados, entregá-los a cada um da camada da retina.
Os neurônios retinianos só vão disparar se houver algo escrito no pixel.
As pessoas de amarelo
são a V1.
Cada neurônio da V1 vai observar
três neurônios retinianos à sua frente
e disparar só se os três neurônios que lhe foram atribuídos dispararem,
revelando as linhas que formam o número.
Vocês são a V2.
São um pouco mais avançados.
Vão buscar combinações de características que formam, por exemplo, ângulos.
O neurônios da V2 vão observar a camada V1
e disparar só se seus neurônios V1 dispararem,
revelando ângulos.
Os neurônios da V4 vão olhar os neurônios da V2.
O disparo deles revela combinações de ângulos
que começam a formar o número.
Finalmente, as camisetas roxas.
Vocês são o córtex infratemporal.
Um papel extremamente importante,
mas não mais que os outros.
Parte da função do IT é inibir
resultados incorretos que ele recebe da camada V4.
Por exemplo, se os neurônios da V4 indicarem
um seis e um oito,
o oito será superior ao seis porque tem mais características.
Chris vai determinar o número ao interpretar os resultados da camada IT.
Entendeu? Que bom. Porque vai acontecer agora.
DEMONSTRAÇÃO DO CÉREBRO DE STILWELL
É isso aí!
É a hora de eu desenhar meu primeiro número.
Aguardem.
Pronto.
Agora é hora de distribuir os pixels
aos fotorreceptores da retina.
Vinte e cinco, 24...
Dezenove...
Treze...
Muito bem.
Distribuí
os dados para a camada da retina.
Todos prontos?
Três, dois, um, pensem!
E partiram. A camada da retina disparou, transmitindo sinais à V1.
A V2 vê a V1 disparando e também dispara,
dando o sinal à V4 e ao IT.
Há muitas bandeiras na jogada, pessoal.
Veja só todo o processamento.
Bom trabalho, continuem de pé,
estou indo até o Chris,
onde ele me dirá o que vocês processaram.
Certo, Chris, aconteceu mais rápido do que eu esperava.
Demorei muito para chegar aqui.
Eles já tinham "pensado".
Foi muito interessante assistir.
Claro que teve um pouco de ruído no sistema,
já que temos duas respostas no fim.
Então farei algo que os cérebros fazem,
que é dar um palpite, baseado às vezes na melhor evidência.
Pronto, Chris.
Que número acha que desenhei?
Acho que foi um três.
Vamos levantar isso no placar do Visitante.
LOCAL 0 VISITANTE 0
O número que realmente desenhei
foi um três!
LOCAL 3 VISITANTE 3
Bom trabalho.
Teve um pouco de ruído no sistema.
Acho que podemos aperfeiçoar um pouco.
Não foi um três confiante,
mas o Chris acertou assim mesmo.
Digo "Chris", mas são todos vocês.
Demos a cada neurônio do IT um tubo vazio e bolas de plástico
para facilitar o trabalho.
Sempre que virem um dos neurônios observados dispararem,
vão colocar a bola no tubo.
Se um neurônio que os inibe tiver mais bolas que eles,
vão parar de disparar.
Nosso modelo teve um erro.
Você devia ter sido inibido pelo 254,
ou seja, se o 254 está disparando
e põe a bola no tubo,
- você fica sentado. - Certo.
Mas não escrevemos 254 no seu código.
Vou fazer isso agora.
Com a falha consertada, era hora de tentar de novo.
Fique com esse. Obrigado. Vinte e quatro...
Três, dois, um...
Vão!
Não acontece muita coisa na V2 e na V4.
Ou mesmo no IT.
Parece que nosso cérebro morreu.
Algo deu errado com certeza.
O processamento parou na V2.
Acho que nosso cérebro quebrou.
Nenhuma pessoa na V4
ou no córtex infratemporal foi ativada.
Parece que algo muito estranho aconteceu
quando a luz passou pela lente e chegou à retina.
O que está querendo dizer
é que entreguei os pixels aos neurônios errados.
- Parece isso. - Quem pensaria
que a pior parte da máquina
seria as pessoas que são pessoas,
- não as células cerebrais? - Pois é.
Acho que vou fazer um oito desta vez.
E vou colocar aqui neste canto,
deste lado.
É muito estranho, não está centralizado,
não está preenchendo todo o espaço.
Vejamos se nosso cérebro reconhece.
Cada pixel da nossa imagem precisa ir
a um neurônio retiniano específico.
Para eu não estragar de novo,
colocamos números atrás de cada um.
Todos prontos?
Certo.
Três, dois, um, vão!
Isso.
Foi rápido.
Se piscar, não vê, então um intervalo
porque é hora da Melhor Jogada do Mind Field.
MELHOR JOGADA
O oito que desenhei tinha 13 pixels,
e as 13 células retinianas conectadas a esses locais vão disparar.
Isso que chamo de sucesso.
A V1 lê a formação perfeitamente.
Eles nem sabem, mas cada um disparando
significa que uma linha horizontal, vertical ou diagonal foi pega.
Veja agora a velocidade do neurônio 40.
É sensível apenas a uma linha horizontal,
abaixo e à direita, que meu oito tinha.
Se as células retinianas 23, 24 e 25 dispararem juntas,
a linha foi percebida, e vejam isto... Bum!
Reflexos de campeão, pessoal.
Se os neurônios da V1 que um jogador da V2 está assistindo dispararem,
ele se levanta, isso significa que as linhas que a V1 pegou
formaram um ângulo de curva.
Neurônios da V4 em pé são formas feitas por essas curvas,
mas tudo culmina no IT.
Um monte deles dispara.
Muitos números têm as formas que desenhei,
mas só pode ter um jogador que vale mais,
e, caramba, veja este trabalho em equipe!
O três foi inibido pelo oito,
o zero também.
Se o oito recebe tanta atividade assim,
sente-se e deixe o neurônio pontuar!
Isto, meus amigos, é o que nós, do negócio da cognição,
chamamos de ótima jogada.
Os neurônios das pessoas de roxo
me fazem achar que você escreveu um oito.
Um oito? Vamos pôr um oito no placar.
Como resultado, o número que escrevi
foi um oito!
LOCAL 8 VISITANTE 8
- Bom trabalho! - Foi bom.
Foi nosso primeiro sucesso confiável.
Agora é hora de testar o sistema.
Vou desenhar o um,
mas vou adicionar uma linha aqui embaixo
e vou fazer um ponto bem aqui.
Veremos se esse ruído engana nosso cérebro.
Três, dois, um, vão!
Meu palpite é um.
De fato, o número que desenhei foi um.
LOCAL 1 VISITANTE 1
Sete, e vou cortar com uma linha.
Vão!
Isso.
Cara, este pessoal é bom.
O cérebro acha que viu um sete.
Eu escrevi um sete.
Bom trabalho.
Com dois resultados bem-sucedidos seguidos,
para o último teste, quero ver o que acontece
se eu enganar o cérebro de verdade.
Nem vou desenhar um número.
Em vez disso, vou preencher cada célula.
Significa que todos os neurônios da retina vão disparar,
levantar e balançar. Vejamos o que acontece.
Minha previsão é de que seja um oito,
porque ele é um número que preenche muitas células.
Todos prontos?
Que bom.
- Chris, está pronto? - Pronto!
Muito bem, estou pronto.
Três, dois, um, vão!
O quê?
Veja isso.
Minha nossa!
Parece que você basicamente abriu o olho
e mirou um laser nele.
Isso. Eu nem desenhei um número.
Eu só rabisquei tudo, preenchi cada célula.
- O que o cérebro acha que desenhei? - O oito.
Eu não fazia ideia de que funcionaria bem assim.
Fomos capazes de escolher em toda aquela confusão
um único palpite
e foi mesmo o mais inteligente.
Certo, foi o que tinha mais características.
Parabéns a todo o córtex infratemporal,
V4, V2, V1 e retina.
Vocês foram incríveis. Ótimo trabalho.
Hoje, fui um neurônio.
NEURÔNIO RETINIANO
Minha parte favorita do cérebro foi que funcionou mesmo.
NEURÔNIOS DA V1
Eu gostei de tudo,
fazer ciência, conhecer gente legal.
NEURÔNIO DA V2
É uma boa simulação de como o cérebro funciona,
e foi muito legal obter informação com isso.
E, como sempre,
obrigado por serem um cérebro.
O cérebro de cidadezinha trabalhou como previsto.
Feito de apenas algumas centenas de neurônios,
cada um sem saber qual número eu desenhava,
foi, no entanto, capaz de processar a imagem
e determinar a resposta correta.
Criamos um modelo vivo
de uma parte do cérebro humano.
E nossa demonstração foi uma nova forma de ilustrar e mostrar
como o cérebro humano processa informação visual.
Pudemos vê-lo processar, pensar,
em tempo real, e isso é incrível.
O sucesso dele mostra o que podemos alcançar trabalhando juntos,
e só usamos uma pequena fração
do número de neurônios encontrados num cérebro humano real.
Imagine o poder
que conexões entre não só centenas,
mas centenas de bilhões de neurônios humanos podem ter.
O interessante é que
uma centena de bilhões de pessoas é o número aproximado de humanos
que já existiu na história da Terra.
Há apenas alguns bilhões vivos agora,
então acho que isso significa que devemos procriar, por favor.
Quero fazer uma mente super-humana maior.
Não. Eu gostaria de agradecer a cada neurônio
da minha cidade, Stilwell,
e a toda a comunidade que nos apoiou.
Porque, sem eles trabalhando juntos,
nada disto teria sido possível.
E, como sempre,
obrigado por assistir.