sexta-feira, 7 de fevereiro de 2020

Complexidade Potencial

Utilizando o exemplo da semente que é uma estrutura mais simples do que a árvore e contém potencialmente a árvore, podemos usar a germinação como metáfora para o fenômeno do incremento de complexidade na natureza.

Teorias são como "programas de computador" que geram como saída os teoremas do mundo natural[1], logo também se aplica de forma geral a metáfora:

semente --> programa
árvore     --> output

Um programa "semente" é aquele cuja complexidade algorítmica é menor do que a sua saída. Nessa metáfora ilustrativa o output tem a capacidade de se tornar um novo programa para outros outputs, realimentando o sistema.

Complexidade Atual: Informação em Ato
Complexidade Potencial: Informação em Potência

 Metáfora Semente-Árvore

Uma tela em branco de um software de desenho, num computador com uma tela de 1080p e sistema de cor preto e branco tem 1920 x 1080 = 2.073.600 pixels, totalizando aproximadamente 2.1 megabits de informação cada tela.

Dependendo da complexidade da imagem de bitmap, o tamanho do arquivo de imagem comprimido vai variar, refletindo diferentes complexidades algorítmicas. A tela age como um substrato físico que delimita a quantidade máxima de complexidade que pode ser atualizada, ou seja, o estado default de complexidade da tela tem complexidade potencial de 2.1 megabits.

Um algoritmo fractal que constrói os ramos e as folhas de uma árvore automaticamente, reduz bastante a quantidade de informação necessária para desenhar a árvore na tela.

Nesse sentido, o algoritmo fractal representa a "semente" da árvore desenhada na tela.

Dicionário:
A tela em branco - Default de complexidade potencial
O algoritmo que codifica a figura - A semente
A figura pronta na tela - A árvore

Informação do Genoma e Genoma Comprimido

O Genoma Humano tem cerca de 750 Megabytes de dados
6 x 10^9 bases= 6 x 10^9 bits [2]
6.000.000.000 bits = 750.000.000 bytes = 750 Megabytes

A informação genética do genoma humano depois de uma compressão sem perdas (um zip das instruções genéticas) é cerca de 4 megabytes ou 32 milhões de bits. Isso significa que seja o que for a nossa consciência com sua complexidade atualizada, sua "semente" tem menos do que 4 megabytes de complexidade.

Na metáfora proposta, o DNA é a "semente" e o Cérebro é a "árvore". E a germinação da complexidade continua em outro degrau de complexidade, com o Cérebro fazendo o papel de semente para germinar a Consciência. 

A estrutura regular do neocórtex cerebral humano é uma "tela de escrita" com grande redundância, parte dessa complexidade potencial foi atualizada na gênese do sistema nervoso como a consciência do indivíduo.

Num outro nível acima, um ser consciente tem a complexidade potencial para imaginar e conceber muitas coisas, para se tornar virtualmente qualquer pessoa.

Consciência (semente) --> Personalidade (árvore)

Como a Complexidade é Atualizada

As previsões dizem que a informação digital gerada pela humanidade em 2020 alcançará o total de 40.000 exabytes ou 40 trilhões de gigabytes. 

Não é o montante de informação que determina a complexidade e a qualidade da informação. A informação algorítmica contida nos dados brutos produzidos em 2020 deve ser um valor inferior a 40.000 exabytes, sendo comparável a um grande arquivo zip com o conteúdo produzido em todas as mídias digitais na internet.

É notável como a complexidade refletida nos dados produzidos pela humanidade em 2020, sendo superior a complexidade dos 4 megabytes do nosso genoma, provavelmente não vai conter a explicação científica de como o código genético da consciência é comprimido no DNA (algo que o DNA "sabe"). 

Esse fato gera certa perplexidade filosófica, mas podemos explicar como ele ocorre usando os conceitos de complexidade potencial e de complexidade atual.  Podemos entender que futuramente quando a solução do problema da consciência for publicada num artigo científico, a sua respectiva informação algorítmica vai incrementar a complexidade atual da civilização. Uma civilização que conhece mais, inclusive quando esse conhecimento se refere a própria consciência, é mais complexa.

O aumento no montante de informação digital gerada pela humanidade e que é atualizada todos os anos é apenas o fruto da complexidade potencial do cérebro humano e da civilização que desde o início já excedem em várias ordens de grandeza a complexidade atual do genoma humano.

A seleção natural e a evolução forjaram o ser humano para enfrentar os desafios imediatos a sua sobrevivência, porém a capacidade real do que podemos fazer excede em muitas vezes as requisições mínimas da vida selvagem. A mesma biologia do ser humano primitivo e que existe hoje será a matéria prima para os upgrades da civilização do futuro, numa cultura complexa que excederá em várias ordens de grandeza a complexidade do genoma que só ficou pronto depois de um período de testes de mais de 300.000 anos.

É surpreendente que a maquinaria genética humana consiga fazer tanta coisa, gerar tanto espaço para a cultura; a neuropsicologia e a ciência cognitiva devem prestar mais atenção ao estudo da complexidade potencial e como ela surge a partir das leis da física.

A natureza está guardando bem esse segredo, primeiro através das leis da física, o modo que consegue comprimir tanta coisa com leis tão simples e depois através das leis da biologia do código genético, viabilizando uma complexidade potencial difícil de precisar. 

Um princípio de otimização

De algum modo, ainda pouco entendido, o universo parece ter sido otimizado para a complexidade potencial, mesmo com tão pouca complexidade atual como semente; a informação, as leis da física e as constantes naturais  conspiram para germinar e atualizar complexidade. 

O primeiro passo na engenharia do universo para atualizar qualquer complexidade é disponibilizar a "tela de escrita" onde a complexidade pode ser atualizada. Se o princípio holográfico for confirmado como a chave da gravidade quântica, essa tela de escrita com grande complexidade potencial é o vácuo quântico. 

O novo paradigma seria assim enunciado:
O espaço físico é nativamente o dispositivo computacional ótimo, disponível por default.

O maravilhamento que temos pela totalidade do que a civilização humana produziu de informação algorítmica pode ser transposto para o maravilhamento que temos pela produção de um só indivíduo, que por sua vez pode ser resumido pelo maravilhamento que temos pelo que o código genético pode produzir, indivíduos e coletividades.

E essa prospecção científica, a medida que generalizamos mais e mais da complexidade atual para a potencial, só termina nas leis da física. É difícil negar a sugestão que o universo tem um estado default de complexidade, pois mais importante que uma realização complexa qualquer são suas condições de possibilidade.

Potential Complexity Default (P.C.D.)
Leis da Física + Espaço Vazio = Vácuo Quântico

Realimentação da Complexidade

A complexidade depois de atualizada num nível se torna complexidade potencial para o nível seguinte:

Leis da Física (semente) --> Bioquímica (árvore)
Bioquímica (semente) --> DNA (árvore)
DNA (semente) --> Cérebro (árvore)
Cérebro (semente) --> Inteligência (árvore)
Inteligência (semente) --> Matemática (árvore)

Notas:

[1] - Meta Math!, Gregory Chaitin
[2] - Metafísica, Metamatemática e Metabiologia, Gregory Chaitin

2 comentários:

  1. Parabéns pelo post, ótima analogia da semente, esse resumo no final também ficou bem sintetizado o conteúdo do artigo, gostei especialmente desse trecho:

    ["A seleção natural e a evolução forjaram o ser humano para enfrentar os desafios imediatos a sua sobrevivência, porém a capacidade real do que podemos fazer excede em muitas vezes as requisições mínimas da vida selvagem. A mesma biologia do ser humano primitivo e que existe hoje será a matéria prima para os upgrades da civilização do futuro"].

    Dentre os diversos postulados psicologia evolutiva o que tenho mais afinidade é o que diz que os mecanismos psicológicos que guiam o comportamento são adaptações, moldadas pela seleção natural ao longo do tempo evolutivo.

    Segundo Tooby & Cosmides (1989), o resultado da operação dos mecanismos psicológicos presentes em nossa arquitetura neural, tomados em conjunto, constitui a “cultura privada” de cada indivíduo.

    As interações entre as culturas privadas de vários indivíduos levam a padrões de similaridade de grupo, e são essas similaridades que são referidas pela antropologia tradicional como “a” cultura do grupo.

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  2. "As interações entre as culturas privadas de vários indivíduos levam a padrões de similaridade de grupo, e são essas similaridades que são referidas pela antropologia tradicional como “a” cultura do grupo."

    Boa observação, o ser humano é a interação entre o meio ambiente\cultura e a determinação genética da natureza.

    O ponto importante a ser destacado do post é que todo esse montante de informação digital que vai exceder os 40.000 exabytes de informação em 2020, tem como semente o código do genoma humano que pode ser quantificado aproximadamente em torno de apenas 4 megabytes de dados não redundantes.

    Uma quantidade ínfima de informação genética pode fazer tantas coisas, produzir tanta informação e complexidade quanto a personalidade de uma pessoa porque cada ser humano tem uma complexidade potencial que excede a complexidade do genoma.

    Logo, a complexidade da mente humana (o número total de estados cerebrais) é superior à complexidade do genoma humano. Dessa forma, algo menos complexo de origem biológica, "germina" algo mais complexo como um ser vivo completo que pode contar com um sistema de processamento externo de grande capacidade, representado pela rede internacional de computadores.

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