Eu faço duas coisas.
Desenho computadores portáteis e estudo cérebros.
A apresentação de hoje é sobre cérebros
e eu tenho um admirador de cérebros por ai algures.
(Risos)
Podem pôr o meu primeiro slide aqui,
para verem o título da minha palestra e as minhas duas afiliações.
Vou dizer porque é que não temos uma boa teoria do cérebro,
porque é importante desenvolver uma e o que podemos fazer para isso.
Vou tentar fazer isso tudo em 20 minutos. Tenho duas afiliações.
Muitos de vocês conhece-me dos meus dias de Palm e de Handspring,
e dirijo um instituto científico sem fins lucrativos,
o Instituto Redwood Neuroscience em Menlo Park,
e estudamos neurociência teórica.
Estudamos o funcionamento do neocórtex.
Vou falar sobre isso tudo.
Tenho aqui um slide da minha outra vida, a vida dos computadores.
Estes são alguns dos produtos em que trabalhei nos últimos 20 anos,
a começar no primeiro portátil original até alguns dos primeiros "tablets"
e por ai fora, acabando no Treo recentemente,
e continuamos a fazer isto.
Fiz isto porque acredito que os computadores móveis
são o futuro dos computadores pessoais, e estou a tentar fazer o mundo melhor
trabalhando nestas coisas.
Mas tenho de confessar, foi um acidente.
Eu nunca quis fazer nenhum destes produtos
e muito cedo na minha carreira decidi
que não iria para a indústria dos computadores.
Antes de falar disso, tenho de falar-vos
desta imagem de graffiti que copiei da Internet.
Procurava uma imagem de graffiti, linguagem de entrada de texto,
e encontrei um sitio Internet dedicado a professores ,
que querem escrever coisas por cima do quadro negro,
e eles também usaram graffiti, e peço desculpa por isso.
(Risos)
Quando eu era novo e saí da escola de engenharia,
Cornell em 79, decidi que ia trabalhar para a Intel.
Já estava na indústria dos computadores há três meses,
apaixonei-me por outra coisa, e disse: "Escolhi a carreira errada"
e apaixonei-me por cérebros.
Isto não é um cérebro verdadeiro. É o desenho de um cérebro.
Não me lembro exatamente como começou,
mas tenho uma recordação, bastante forte na minha mente.
Em setembro de 1979, o Scientific American saiu
apenas com um tema sobre o cérebro, que era bastante bom.
Foi um dos melhores números de sempre.
Falava do neurónio, de desenvolvimento, de doença e visão
e de tudo sobre cérebros.
Foi realmente impressionante.
Ficávamos com a impressão de saber muito sobre cérebros.
O último artigo desse número foi escrito por Francis Crick, famoso pelo ADN.
Hoje é o 50.º aniversário da descoberta do ADN.
Ele escreveu uma história dizendo:
"Isto é tudo bem e bom, mas sabem uma coisa?
"não sabemos patavina sobre cérebros
"e ninguém tem uma pista de como funciona essa coisa,
"por isso não acreditem em tudo o que vos dizem".
"O que manifestamente nos falta
— ele é um verdadeiro "gentleman" britânico —
"é um bom enquadramento de ideias
"para podermos interpretar essas diferentes abordagens."
Achei ótima a palavra "enquadramento".
Não disse que não tínhamos uma teoria.
Disse que não sabemos como pensar nisso
nem sequer temos um "enquadramento".
Estamos nos dias de pré-paradigma para parafrasear Thomas Kuhn.
Eu apaixonei-me por isto, e disse:
"Temos todo este conhecimento sobre cérebros. Será assim tão difícil?"
É uma coisa que pode funcionar no meu tempo de vida.
Achei que podia fazer uma diferença,
e assim tentei passar dos computadores para o negócio dos cérebros.
Fui ao MIT, ao laboratório de IA, e disse:
"Também quero construir máquinas inteligentes,
mas primeiro tenho que estudar o funcionamento do cérebro.
Eles responderam: "Não é necessário fazer isso.
Nós aqui só programamos computadores, é o suficiente".
E eu: "Não, deviam estudar o cérebro. E eles: "Estás errado".
E eu: "Vocês é que estão" e não entrei no laboratório.
(Risos)
Fiquei um pouco desapontado — era bastante novo.
Voltei uns anos depois, desta vez na Califórnia, e fui a Berkeley.
E disse: "Vou para a secção de biologia".
Entrei no programa PhD de Biofísica, e tudo bem,
estou a estudar cérebros, e disse: "Quero estudar a teoria.
E eles: "Não podes estudar teoria sobre cérebros.
"Não se arranja financiamento para isso.
"E como aluno universitário, não podes fazer isso".
Eu fiquei muito deprimido. Eu podia fazer a diferença nesta área.
Por isso, voltei para a indústria dos computadores e disse:
"Vou ter de trabalhar nisto por uns tempos".
Foi quando desenhei todos aqueles produtos.
(Risos)
Queria fazer isso durante quatro anos, ganhar algum dinheiro,
— estava a formar uma família — e ganhar alguma maturidade,
e talvez a neurociência também amadurecesse um pouco.
Demorou mais de quatro anos. Foram cerca de 16 anos.
Estou a fazê-lo agora, e vou falar-vos disso.
Porque é que deveríamos ter uma boa teoria do cérebro?
Há muitas razões pelas quais as pessoas fazem ciência.
A mais básica é que as pessoas gostam de saber coisas.
Somos curiosos, e por isso procuramos conhecimento.
Porque estudamos formigas? É interessante.
Talvez venha a ser útil, mas é interessante e fascinante.
Mas por vezes, a ciência tem outros atributos que a tornam muito interessante.
Por vezes, uma ciência diz-nos algo sobre nós próprios,
diz-nos quem nós somos.
Raramente a evolução fez isso e Copérnico fez isso,
temos uma nova compreensão de quem somos.
Nós somos os nossos cérebros. O meu cérebro está a falar ao vosso cérebro.
Os nossos corpos passeiam juntos, mas é o meu cérebro que fala com o vosso.
Se queremos entender quem somos, como sentimos e entendemos,
temos que perceber o que é o cérebro.
Por vezes, a ciência leva-nos a grandes benefícios sociais e tecnológicos,
ou negócios, ou o que quer que saia dela.
Quando entendermos como funciona o cérebro,
poderemos construir máquinas inteligentes,
o que é uma coisa que vai trazer benefícios enormes para a sociedade
tal como uma tecnologia fundamental.
Então, porque é que não temos uma teoria do cérebro?
As pessoas trabalham nisso há já 100 anos.
Primeiro, vamos ver o que é a ciência normal.
Isto é ciência normal.
Ciência normal é um bom equilíbrio entre teoria e experimentalismo.
O teórico diz: "Acho que isto é o que se passa",
e o experimentalista diz: "Não. Estás errado".
E anda de um lado para o outro.
Isto funciona na física, na geologia.
Mas o que se passa na neurociência? É isto que se passa na neurociência.
Temos esta montanha de dados — anatomia, fisiologia e comportamento.
Nem imaginam o detalhe do que sabemos sobre cérebros.
Havia 28 000 pessoas na conferência de neurociência este ano.
e estão todos a fazer investigação em cérebros.
Muitos dados. Mas não há teoria. Há ali em cima uma caixa minúscula.
E a teoria ainda não teve um papel importante na neurociência.
E é pena. Porque é que isto acontece?
Perguntamos aos neurocientistas: "Porque é que assim é?"
Eles começam por admiti-lo, mas dizem:
"Há várias razões para não haver uma boa teoria do cérebro.
Alguns dizem: "Não temos dados suficientes.
"Precisamos de mais informação, há muita coisa que não sabemos.
Acabei de vos dizer que já temos dados até mais não.
Temos tanta informação que nem sabemos por onde começar.
O que ganhamos em ter mais informação?
Podemos ter sorte e descobrir alguma coisa mágica, mas não me parece.
Isto é um sintoma de que não temos nenhuma teoria.
Não precisamos de mais dados, precisamos de uma teoria.
Às vezes diz-se: "O cérebro é tão complexo, que vai levar outros 50 anos.
Acho que o Chris disse algo semelhante ontem.
Não sei bem, Chris, mas foi algo assim:
"É uma das coisas mais complicadas do universo".
Não é verdade. Nós somos mais complicados que o cérebro.
E mesmo que o cérebro pareça muito complicado,
as coisas parecem complicadas até as percebermos.
Foi sempre assim. Assim, só podemos dizer:
"O meu neocórtex, a parte do cérebro que me interessa,
"tem 30 mil milhões de células".
Mas, sabem? É muito, muito regular.
De facto, parece a mesma coisa repetida vezes sem conta.
Não é tão complexo como parece. Isso não é problema.
Outros dizem: "O cérebro não pode entender o cérebro".
Muito Zen. Uau!
(Risos)
Soa bem, mas porquê? Qual é o objetivo?
É apenas um conjunto de células. Entendemos o fígado.
E tem muitas células, não tem?
Portanto, acho que o problema não é esse.
Finalmente, alguns dizem; "Não me sinto um conjunto de células.
"Tenho consciência.
"Tenho esta experiência, estou no mundo.
"Não posso ser apenas um conjunto de células.
"As pessoas pensavam que existia uma força viva para se estar vivo,
e agora sabemos que isso não é verdade.
Não há provas que o digam, fora as pessoas que não acreditam
que as células possam fazer o que fazem.
Se alguém caiu no abismo do dualismo metafisico,
são pessoas muito espertas também, mas podemos rejeitar tudo isso.
(Risos)
Não, vou dizer-vos que há outra coisa
que é fundamental, e é isto:
há outra razão para não temos uma boa teoria do cérebro,
e é porque temos um assunção intuitiva e forte mas incorreta,
que nos impede de ver a resposta.
Há coisas que acreditamos estarem certas, mas estão erradas.
Há uma história semelhante na ciência que vos vou contra.
vou contar essa história na ciência.
Vejamos outras revoluções cientificas,
— o sistema solar e de Copérnico,
a evolução de Darwin e as placas tectónicas, de Wegener.
Têm muito em comum com a ciência do cérebro.
Primeiro, tinham muitos dados sem explicação. Muitos.
Mas ficaram mais compreensíveis, logo que se elaborou uma teoria.
As melhores cabeças estavam bloqueadas, pessoas muito inteligentes.
Não somos mais espertos do que eles eram.
É difícil pensar numa coisa,
mas uma vez bem pensado, é mais fácil entendê-la.
As minhas filhas entenderam estas três teorias, em linhas gerais,
quando andavam no infantário.
E agora não é muito difícil, aqui está a maçã, aqui está a laranja,
a terra gira, e isso tudo.
Outra coisa é que a resposta esteve lá o tempo todo,
mas foi ignorada por razões óbvias, é a realidade.
Por uma forte convicção intuitiva de que estava errada.
No caso do sistema solar, a ideia de que a Terra está a girar
que a sua superfície se desloca a milhares de km por hora,
e se desloca pelo sistema solar a um milhão de km por hora.
É de lunático. Sabemos que ela não se move.
Sentem que estão a viajar a milhares de km/h? Não.
Se alguém dissesse que estava a girar no espaço, que é enorme,
trancavam-na, foi o que fizeram naquela época.
(Risos)
Portanto, era intuitivo e óbvio. E quanto à evolução?
É a mesma coisa. Ensinamos aos nossos filhos.
A Bíblia diz que Deus criou todas as espécies, gatos, cães,
pessoas, plantas, eles não mudam.
Noé pô-los na Arca por aquela ordem, blá, blá, blá.
O facto é que, se acreditam na evolução, que todos temos um antepassado comum,
e todos temos um antepassado comum com a planta ali à entrada.
Isto é o que a evolução nos diz. É verdade. É mais ou menos inacreditável.
O mesmo sobre as placas tectónicas.
Todas as montanhas e continentes estão a flutuar por cima da terra.
É assim, não faz sentido nenhum.
Portanto, qual é a intuição, mas uma assunção incorreta,
que nos impediu de entender o cérebro?
Vai parecer óbvio que está correto, e é esse o objetivo.
Vou ter de explicar porque é que estavam errados sobre a outra assunção.
A coisa intuitiva mas óbvia é que,
de certa forma, a inteligência é definida pelo comportamento,
que somos inteligentes porque fazemos coisas
mas vou provar que isso está errado.
A inteligência é definida pela previsão.
Vou mostrar-vos alguns slides, para dar um exemplo do que isto significa.
Isto é um sistema.
Os engenheiros e os cientistas gostam de desenhar os sistemas assim.
Dizem: "Temos uma coisa numa caixa, com entradas e saídas.
As pessoas da IA dizem: "Na caixa está um computador programável
equivalente a um cérebro, fornecemos-lhe informações
para ele ter algum tipo de comportamento.
Alan Turing definiu o teste Turing, que diz que uma coisa é inteligente
se o seu comportamento for idêntico ao comportamento humano.
Uma medida comportamental do que é a inteligência.
Isto ficou encaixado na nossa mente durante muito tempo.
Eu falo da "inteligência real".
A inteligência real é feita de outra coisa.
Experimentamos o mundo através de uma sequência de padrões
que guardamos e recordamos.
Quando as chamamos, comparamo-las com a realidade,
e fazemos previsões o tempo todo.
É uma medida eternal que existe em nós e podemos dizer: "Entendo o mundo?
"Estarei a fazer previsões?" Etc.
Vocês estão a ser inteligentes, e não estão a fazer nada.
Podem estar a coçar-se, a meter o dedo no nariz.
Não estão a fazer nada neste momento, mas estão a entender o que eu digo.
Como são inteligentes e falam inglês, sabem que palavra existe no fim desta...
... frase.
A palavra surgiu-vos, e vocês estão sempre a fazer estas previsões.
O que quero dizer é que a previsão eterna é a saída do neocórtex.
De certa forma, a predição leva ao comportamento inteligente.
É assim que acontece. Comecemos com um cérebro não inteligente.
Eu digo que é um cérebro não inteligente, porque é um cérebro velho,
vamos dizer que não é de mamífero, mas de um réptil,
portanto digamos, de crocodilo.
O crocodilo tem sentidos muito sofisticados.
Tem bons olhos e ouvidos e tacto e outros, uma boca e um nariz.
Tem um comportamento muito complexo.
Pode correr e esconder-se. Tem medos e emoções.
Pode comer-nos, pode atacar.
Pode fazer muitos tipos de coisas.
Mas não consideramos o crocodilo muito inteligente, como um ser humano.
Mas tem todo este comportamento complexo.
Durante a evolução, o que aconteceu?
Na evolução dos mamíferos,
começámos por desenvolver o neocórtex.
Vou representar o neocórtex aqui,
com esta caixa por cima do velho cérebro.
Neocórtex significa nova camada. É uma nova camada por cima do cérebro.
É aquela coisa enrugada, no alto da cabeça,
enrugada porque foi enfiada ali dentro mas não cabe lá.
(Risos)
É mesmo. Tem o tamanho de uma toalha de mesa.
Não cabe, fica enrugada. Agora olhem como desenhei isto aqui.
O velho cérebro ainda ali está. Ainda temos o cérebro de crocodilo.
Temos. É o cérebro emocional.
É todas aquelas reações viscerais que temos.
Por cima dele, temos este sistema de memória chamado neocórtex.
O sistema de memória assenta sobre a parte sensorial do cérebro.
Portanto, tal como as entradas sensoriais alimentam o velho cérebro,
também vão para cima para o neocórtex. E o neocórtex está só a memorizar.
Está ali apenas a memorizar todas as coisas que se passam,
"onde estive, pessoas que vi, coisas que ouvi", etc.
No futuro, quando vê qualquer coisa semelhante outra vez,
num contexto semelhante, ou exatamente no mesmo contexto,
volta a passá-lo outra vez.
"Já aqui estive antes, e depois disso aconteceu isto a seguir".
Permite-nos prever o futuro.
Permite-nos, literalmente reinjectar os sinais no cérebro,
que vos permitem ver o que vai acontecer a seguir,
ouvir a palavra, antes de eu a dizer.
É esta realimentação no velho cérebro
que nos permite tomar decisões muito mais inteligentes.
Este é o slide mais importante da palestra, vou insistir nele mais um pouco.
Por isso estamos sempre a dizer: "Eu consigo prever as coisas.
Um rato que atravessa um labirinto e aprende o caminho,
quando volta ao labirinto, tem o mesmo comportamento.
Mas nós somos mais espertos, porque dizemos:
"Reconheço este labirinto, sei qual o caminho a seguir".
"Já aqui estive, posso prever o futuro". É o que estamos a fazer.
Isto é verdade para todos os mamíferos,
mas nos seres humanos, tornou-se muito pior.
Nós desenvolvemos a parte frontal do neocórtex
— chamada a parte anterior do noecórtex — e a natureza fez um pequeno truque.
Copiou a parte posterior, que é sensorial,
e pô-la na parte frontal.
Só os seres humanos têm o mesmo mecanismo na frente,
mas utilizamo-lo para o controlo motor.
Agora podemos planear movimentos muito sofisticados.
Não posso entrar em detalhe mas, para entender como funciona o cérebro,
têm de entender como funciona
a primeira parte do neocórtex de um mamífero,
como guardamos sequências e fazemos previsões.
Vou dar alguns exemplos de previsões.
Já disse a palavra "frase".
Na música, se já ouviram Jill a cantar uma canção,
quando ela a canta, a nota seguinte aparece na vossa cabeça.
Vocês vão prevendo as notas.
Num álbum de música, no fim de uma canção, a canção seguinte aparece na nossa cabeça.
Estão sempre a acontecer, estas previsões.
Eu falo da "experiência do pensamento da porta alterada".
É o seguinte: vocês têm uma porta em casa.
Enquanto estão aqui eu mudo-a.
Há alguém na vossa casa neste momento, a mudar a porta.
Vai mudar o puxador da porta dois centímetros.
Quando forem para casa hoje, vão pôr ali a mão,
chegam ao puxador da porta e notam que está no sítio errado.
E dizem: "Uau! O que é que aconteceu?"
Pode demorar a perceber, mas dão fé.
Eu podia mudar o puxador da porta, fazê-lo maior ou menor,
mudar o material para prata, fazer uma alavanca.
colori-la, pôr-lhe janelas,
mudar centenas de coisas na porta.
Nos dois segundos que levam a abrir a porta,
vão notar que algo mudou.
A abordagem a isto da engenharia, da IA,
é construir uma base de dados de portas, com todos os seus atributos.
Quando chegam à porta, vamos verificá-las todas, uma de cada vez.
Porta, porta, porta...
O nosso cérebro não faz isso.
O nosso cérebro está sempre a fazer previsões.
sobre o que vai acontecer no nosso contexto.
Quando ponho a minha mão na mesa, espero senti-la parar.
Ao andar, por cada passo, se falho apenas um oitavo de centímetro,
noto que alguma coisa mudou.
Estamos sempre a fazer previsões no nosso meio ambiente.
Vou falar da visão. Isto é uma imagem de uma mulher.
Ao olhamos para uma pessoa, os olhos são apanhados
duas a três vezes por segundo.
Não reparamos, mas os olhos estão sempre a mexer.
Vamos de olho para olho, para olho, para nariz, para a boca.
Quando os vossos olhos vão de olho para olho,
se estivesse ali outra coisa, como o nariz,
se vissem um nariz onde devia estar um olho,
vocês diriam: "M... "
(Risos)
Há algo de errado com esta pessoa.
Isto porque estão a fazer uma previsão.
Não disseram: "O que estou a ver agora? Um nariz, está certo".
Não, vocês têm uma expetativa do que vão ver.
(Risos)
Sempre. Pensemos agora como testamos a inteligência.
Testamo-la por previsão. Qual é a palavra seguinte aqui?
Isto está para isto como isto está para isto. Qual é o próximo número nesta frase?
Aqui estão três perspetivas de um objeto. Qual é a quarta?
É assim que a testamos. É tudo sobre previsão.
Portanto qual é a receita para uma teoria do cérebro?
Em primeiro lugar, temos de ter o "framework" certo,
um "framework" de memória,
não um "framework" de computação ou comportamento.
Como guardam e chamam todas estas sequências de padrões?
São sequências espácio-temporais.
Depois, é preciso um grupo de teóricos.
Os biólogos geralmente não são bons teóricos.
Nem sempre, mas em geral, não há grande história de teoria em biologia.
Acho que as melhores pessoas com quem trabalhar são os físicos,
engenheiros e matemáticos, com tendência a pensar algoritmicamente.
Temos de aprender anatomia e fisiologia.
Temos de fazer teorias muito realistas em termos anatómicos.
Alguém que fala da sua teoria sobre o funcionamento do cérebro
mas não diz o que se passa dentro do cérebro
e como funcionam as ligações, isso não é nenhuma teoria.
É o que estamos a fazer no Instituto Redwood Neuroscience.
Adorava poder dizer que estamos a fazer progressos fantásticos.
Espero voltar a este palco,
talvez num futuro próximo, e falar-vos sobre isso.
Estou muito entusiasmado. Isto não vai levar 50 anos.
Então, como é uma teoria do cérebro?
Vai ser uma teoria sobre a memória.
Não como memória de computador, não tem nada a ver com isso.
É uma memória desses padrões multidimensão,
como o que nos chega dos nossos olhos.
É também memória de sequências.
Não podem aprender ou lembrar nada fora de uma sequência.
Uma canção tem de ser ouvida numa sequência através do tempo,
e vocês têm de a relembrar numa sequência através do tempo.
Essas sequências são chamadas por autoassociatividade,
se eu vir ou ouvir algo, lembra-me algo, e é reproduzido automaticamente.
É uma reprodução automática. A predição da entrada futura é a saída desejada.
Como eu disse, a teoria tem de ser biologicamente exata,
tem de ser testável, e têm de poder construí-la
Se não a construírem, não a compreendem. Por isso, mais um slide aqui.
Em que é que isto vai resultar?
Vamos mesmo construir máquinas inteligentes?
Absolutamente. E vai ser diferente do que as pessoas pensam.
Quanto a mim, não há dúvida de que vai acontecer.
Em primeiro lugar, vamos construí-las de silício.
Podemos usar as mesmas técnicas que usamos para construir memórias de computador,
Mas são tipos de memória muito diferentes.
Vamos ligar essas memórias a sensores,
e os sensores vão receber dados reais em tempo real,
e estas coisas vão aprender sobre o seu meio ambiente.
É pouco provável que as primeiras coisas que vamos ver sejam como robôs.
Os robôs são úteis, as pessoas podem fazer robôs.
Mas a parte robótica é o mais difícil. É o cérebro antigo.
O novo cérebro é mais fácil que o antigo.
Portanto, a primeira coisa a fazer é o que não necessita de robótica.
Por isso não vão ver o C-3PO.
Vão ver coisas como carros inteligentes
que percebem o que é o tráfego e o que é conduzir,
que aprenderam que carros que têm o pisca ligado há mais de 30 segundos
provavelmente não vão virar, coisas dessas.
Também podemos fazer sistemas de segurança inteligentes.
Tudo em que utilizamos o cérebro, mas sem fazer muita mecânica.
São as coisas que vão aparecer primeiro.
Mas o limite aqui é o mundo. Não sei o que é que isto vai dar.
Conheço muitas pessoas que inventaram o microprocessador.
Eles sabiam que o que estavam a fazer era realmente significativo,
mas não sabiam realmente o que iria acontecer.
Não podiam prever telefones portáteis, a Internet e todo este tipo de coisas.
Só sabiam que iam construir calculadoras e controladores de semáforos.
Mas está a ser enorme.
Isto é como a ciência do cérebro.
Estas memórias vão ser uma tecnologia fundamental,
que vai levar-nos a mudanças incríveis nos próximos 100 anos.
Estou mais entusiasmado como vamos utilizá-las em ciência.
Acho que o meu tempo já acabou e vou acabar a minha palestra aqui mesmo.