Tópico: Robôs cientistas

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Robô Cientista 1: anunciada a primeira descoberta científica feita por um robô


Dr. Ross King, ao lado de seu robô-cientista biólogo, Adão, responsável pela primeira descoberta científica inédita feita por uma máquina.[Imagem: Aberystwyth University]

Quando o robô-cientista foi apresentado pela primeira vez ao mundo, em 2004, ele cabia sobre uma mesa (veja Criado um robô-cientista).

Agora, quando os pesquisadores acabam de anunciar que ele se tornou responsável pela primeira descoberta científica feita por uma máquina, trabalhando de forma totalmente independente, ele nem de longe lembra o seu protótipo inicial.

Adão, o primeiro robô-cientista

Adão (Adam), o robô-cientista, cresceu e cresceu muito. Hoje, ele é uma máquina enorme, do tamanho de um container, que ocupa uma sala especial na Universidade de Aberystwyth, no Reino Unido.

Seu dispositivo de análises biológicas é servido por braços robóticos idênticos aos robôs industriais usados na montagem de automóveis, diversos tipos de alimentadores, vários computadores e toda uma parafernália eletrônica para controlar tudo.

E, a depender do professor Ross King, criador do robô-cientista Adão, isto é apenas o começo. "No futuro, nós esperamos ter equipes de cientistas humanos e cientistas robôs trabalhando juntos nos laboratórios," diz ele.

Primeira descoberta científica de um robô

Usando sua inteligência artificial, Adão levantou hipóteses sobre genes da levedura usada como fermento para pães (Saccharomyces cerevisiae) que codifica enzimas específicas que catalisam as reações químicas no fermento.

Os cientistas estavam em busca as origens das chamadas "enzimas órfãs", enzimas que os cientistas não sabem quais genes as codificam. Adão selecionou mutações da levedura, incubou as células e mediu suas taxas de crescimento. E levantou 20 hipóteses sobre genes que codificariam 13 enzimas.

Levantadas as hipóteses, ele fez o que de melhor sabe fazer: repetiu à exaustão os testes destinados a avaliar se a hipótese seria confirmada ou não pelos experimentos. E o resultado deu positivo para 12 das 13 enzimas, que agora não são mais órfãs.

Os cientistas então repetiram manualmente os experimentos de Adão para confirmar que sua descoberta era realmente nova e válida. Novo resultado positivo. Podia então ser anunciada a primeira descoberta científica de um robô.

Auxiliar valioso

A rigor é um tanto forçado creditar a descoberta inteiramente ao robô. Chamá-lo de cientista também requer um pouco de boa-vontade com a máquina - veja abaixo um esquema de toda a sua estrutura.



O que torna Adão realmente valioso no laboratório é a sua capacidade de conduzir experimentos repetitivos de forma precisa e incansável, algo normalmente deixado para auxiliares e estudantes de graduação. Contudo, nem mesmo estudantes de graduação gostam de ficar repetindo os passos de um experimento a cada 20 minutos, dia e noite.

"Como os organismos biológicos são extremamente complexos, é importante que os detalhes dos experimentos biológicos sejam registrados com grande detalhe. Isso é difícil e entediante para os cientistas humanos, mas muito fácil para robôs-cientistas," diz o professor King.

Há que se considerar também que o programa de computador que controla todas as ações do robô-cientista foi elaborado pelos cientistas humanos. O algoritmo contém todo o roteiro para a condução da pesquisa, embora o programa de inteligência artificial seja capaz de aprender com as sucessivas etapas do experimento, guiando-se pelos resultados anteriores para estabelecer hipóteses mais promissoras para os novos testes.

Das costelas de Adão

Agora os cientistas estão projetando um novo robô-cientista, que será voltado para experimentos que auxiliem no descobrimento de novos medicamentos.

Para fazer companhia a Adão, o novo robô será uma robô-cientista e se chamará Eva.

"Se a ciência se tornar mais eficiente ela poderá ajudar melhor a resolver os problemas da sociedade. Uma das formas de tornar a ciência mais eficiente é através da automação. A automação foi a força por trás de grande parte do progresso dos séculos XIX e XX, e isto deverá continuar," prevê o cientista-humano Ross King.

Bibliografia:
The Automation of Science
Ross D. King, Jem Rowland, Stephen G. Oliver, Michael Young, Wayne Aubrey, Emma Byrne, Maria Liakata, Magdalena Markham, Pinar Pir, Larisa N. Soldatova, Andrew Sparkes, Kenneth E. Whelan, Amanda Clare1
Science
3 April 2009
Vol.: 324. no. 5923, pp. 85 - 89
DOI: 10.1126/science.1165620

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=robo-cientista-primeira-descoberta-cientifica-feita-por-um-robo&id=010180090406

Robô Cientista 2: novo robô poderá descobrir leis fundamentais da física


Lipton e Schmidt observam um dos seus pêndulos, cujo movimento é analisado pelo algoritmo capaz de descrever matematicamente seu movimento.[Imagem: Cornell University]

Pesquisadores da Universidade Cornell, nos Estados Unidos, criaram um aparato automatizado - constituído por pêndulos, câmeras de vídeo e algoritmos de processamento - que, segundo eles, é capaz de usar os dados observacionais coletados para deduzir leis fundamentais da física.

Mente digital

Segundo eles, o seu robô poderá ajudar na descoberta de novas leis fundamentais da natureza, sobretudo dos complexos sistemas biológicos. Hoje, essas presumidas novas leis fundamentais estão misturadas de forma indecifrável em meio a montanhas de dados experimentais brutos.

A "mente digital" do robô - o seu programa de controle - demonstrou sua capacidade ao analisar as leis subjacentes ao movimento de pêndulos e osciladores complexos. Os pêndulos são filmados e o computador analisa o seu movimento.

Newton robótico

Sem qualquer instrução prévia sobre as leis da física, geometria ou cinemática, o algoritmo conseguiu determinar que as oscilações aparentemente erráticas do pêndulo duplo derivam de processos físicos fundamentais.

As leis do movimento, que exigiram séculos de esforço intelectual humano, até culminarem com as descobertas de Isaac Newton, foram decifradas em poucas horas pelo aparato robotizado e pelo algoritmo de inteligência artificial.

Este novo robô-cientista, o segundo a fazer uma descoberta nesta semana - embora, neste caso, não seja uma descoberta original - foi criado por Hod Lipson e Michael Schmidt.

Autoimagem



O trabalho começou com a criação de um robô capaz de criar uma "autoimagem" e reparar a si mesmo quando sofresse algum dano (veja Robô adaptativo consegue mover-se mesmo se sofrer acidente).

Numa etapa intermediária, o grupo de pesquisadores desenvolveu um outro robô que usa a capacidade de autoimagem para construir outro igual a si mesmo (veja Criado robô que consegue construir outros robôs).

"A solução encontrada para fazer o robô recuperar-se de um dano foi criar um modelo dinâmico, uma autoimagem," diz o Dr. Lipson. "Ele então usa esse modelo para fazer previsões acerca de si próprio."

Robô descobridor

Um modelo dinâmico é uma representação matemática da forma pela qual os componentes de um sistema podem influenciar-se mutuamente ao longo do tempo. Lipson e Schmidt perceberam que, se o robô podia criar modelos dinâmicos de si mesmo, ele poderia também ser usado para modelar o mundo ao seu redor.

Ao testar a ideia, os pesquisadores viram que o seu algoritmo era capaz de traçar modelos que "redescobriam" leis já conhecidas pelos cientistas, o que sugere que o algoritmo também pode ser capaz de ajudar a descobrir novas leis para conjuntos de dados que ainda não são bem compreendidos e ainda não explicados pela ciência.

"O que é fascinante é que, da mesma forma que um robô cria um modelo dinâmico de si mesmo analisando suas peças robóticas, nós agora podemos criar modelos não de motores e juntas, mas de componentes e objetos matemáticos, como variáveis, símbolos tais como + ou - e outros operadores e funções matemáticas," diz Lipson.

Séculos de descobertas feitas em horas

Em última instância, um cientista humano continuará sendo necessário para analisar a lista final de expressões matemáticas geradas pelo algoritmo e verificar se elas refletem de fato a realidade - por exemplo, quais expressões estão descrevendo uma lei de movimento ou de conservação de energia, e se alguma delas estaria eventualmente descrevendo algo totalmente novo.



O robô-cientista, neste caso, servirá como uma espécie de garimpeiro de dados, mas um cientista humano continuará sendo necessário para separar o diamante do cascalho.

"Físicos como Newton e Kepler poderiam ter usado um computador rodando esse algoritmo para descobrir as leis que explicam a queda de uma maçã ou o movimento dos planetas com apenas algumas horas de computação," diz Schmidt. "Mas um humano continuaria tendo que compreender os resultados e o quadro geral da análise, assim como traduzir em palavras e dar uma interpretação às leis descobertas pelo computador.

Físico-robô e biólogo-robô

No futuro, os criadores do físico-robô planejam usar o enfoque para sistemas biológicos, que são notoriamente complicados de se modelar. Com o novo programa, os cientistas esperam encontrar comportamentos constantes que possam levar a novas leis de comportamentos, hoje mergulhados nas montanhas de dados coletados dos experimentos, mas impossíveis de serem decifrados por cientistas humanos. Assim, além do seu físico-robô, eles terão também um biólogo-robô.

Bibliografia:
Distilling Free-Form Natural Laws from Experimental Data
Michael Schmidt, Hod Lipson
Science
3 April 2009
Vol.: 324. no. 5923, pp. 81 - 85
DOI: 10.1126/science.1165893

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=robo-cientista-2--novo-robo-podera-descobrir-leis-fundamentais-da-fisica&id=020180090407

Robô Cientista 3: a automação da ciência ameaça o futuro dos cientistas?

A ficção científica sempre discutiu as consequências indesejáveis de repassar para robôs e computadores as tarefas que se mostrassem complicadas ou perigosas demais para serem feitas pelas mãos humanas.

E os cientistas da vida real estão cada vez mais fazendo exatamente isso, criando sistemas automatizados e equipamentos que podem não apenas ajudar a coletar, organizar e analisar dados científicos, mas também que são capazes de levantar de forma inteligente e independente novas hipóteses e enfoques para as pesquisas feitas em cima dos dados que eles recebem.

Admirável mundo novo

Esse admirável mundo novo da pesquisa científica, e suas implicações para a forma como a ciência será feita no futuro, são os temas de um artigo publicado nesta semana por David Waltz (Universidade de Colúmbia) e Bruce G. Buchanan (Universidade de Pittsburgh).

Eles veem todo esse novo quadro como uma tendência promissora, mas alertam que os pesquisadores precisam considerar quais tarefas são mais adequadas para a automação e quais devem continuar sendo assunto de mentes humanas.

Waltz e Buchanan destacam que a automação auxiliada por computador tem sido uma parte da pesquisa científica há décadas, de programas simples que plotam gráficos estatísticos até bases de dados que mantêm e organizam dados científicos. Todos esses sistemas, contudo, exigem um humano no circuito para formatar a pesquisa, examinar os resultados e determinar como aplicar os resultados nos desafios seguintes.

Ciência automatizada

Agora as fronteiras da automação podem dar a impressão de que o cientista humano tornou-se obsoleto. Waltz e Buchanan escrevem que "é possível para um programa de computador ... conduzir um procedimento continuamente repetitivo que começa com uma questão, efetua experimentos para responder àquela questão, avalia os resultados e formula novas questões."

Os autores argumentam que esses novos sistemas estão surgindo exatamente quando mais se precisa deles. Com os sensores e outros instrumentos tornando-se mais inteligentes e complexos, o mundo científico está se inundando de dados, e ter assistentes baseados em computador que possam mergulhar ativamente nesses dados pode ser a única forma de fazê-los adquirir algum sentido.

Questões a serem consideradas

A perspectiva de automação da ciência também traz uma série de questões que precisam ser consideradas à medida que estas tecnologias forem disponibilizadas e adotadas em larga escala, ou seja, como nós determinamos o que automatizar, o que deve ser deixado para o homem, e como esta nova pesquisa automatizada irá afetar os resultados e o processo científico.

É também possível, sugerem os pesquisadores, que essas novas ferramentas gerem ainda mais dados a serem levados em conta, e isso poderá agravar o problema que sua criação tencionava resolver.

Assistentes inteligentes

Indo além, os autores sugerem que o melhor enfoque para o problema é pensar nessas ferramentas como assistentes inteligentes que possam fazer tipos variados de tarefas associadas com as pesquisas científicas. Os cientistas podem então determinar quais assistentes são os mais adequados para diferentes aspectos de sua pesquisa.

Cientistas do futuro

E será que o uso desses assistentes automatizados significa que os estudantes que gostariam de se tornar cientistas deveriam considerar uma outra profissão?

Os autores respondem que não, indicando que, apesar de todas as suas capacidades, os sistemas de ciência automatizada não farão para os pesquisadores o que os robôs industriais fizeram para os trabalhadores da indústria automobilística - mas eles irão mudar a forma como os cientistas fazem seu trabalho.

"Qualquer que seja a especialização - biologia, física, química etc - os cientistas continuarão tendo que adicionar conhecimento e capacidades em inteligência artificial, aprendizado de máquina e representação do conhecimento," diz Walter.

Bibliografia:
Computer Science: Automating Science
David Waltz, Bruce G. Buchanan
Science
3 April 2009
Vol.: 324, Issue 5923: 43-44.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=robo-cientista-3--a-automacao-da-ciencia-ameaca-o-futuro-dos-cientistas-&id=010180090408

[FxF]

Rumo ao futuro

[FZapp]

Que malabarismo jornalístico para criar uma reportagem bombástica ...