Robôs maravilhosos e relojoeiros cegos

Há tempo nos divertimos com imitações de seres humanos. Os primeiros robôs, se é que mereciam este nome, eram extremamente simples: algo como marionetes com cordéis ligados a engrenagens de relojoaria, rebuscados bonecos de dar corda. No século XIII eles fascinavam imperadores e religiosos, e a igreja católica européia financiou e engendrou inúmeros santos e presépios maquínicos, com anjos-robôs que voavam, com almas subindo aos céus, santos que sorriam, andavam, giravam os olhos em interação com o público, o qual se deleitava entre o riso e o assombro da então novíssima tecnologia. Este assombro frente ao homem-máquina permanece ainda nos dias de hoje, com robôs sociais modernos imitando cada vez mais perfeitamente o comportamento humano, produzindo interações que se aproximam cada vez mais dos cenários dos filmes de ficção científica. Inclusive, no que se refere conversas online (chats), a ficção científica já chegou: muitas vezes não discernirmos se fomos atendidos por uma inteligência natural ou artificial, tamanha a sofisticação dos sistemas computadorizados de comunicação. O mesmo vale para bots que operam perfis falsos em redes sociais, ou que atuam no mercado financeiro, comprando e vendendo ações automaticamente.

Para muitos, a ficção científica é apenas uma questão de tempo: logo mais estaremos conversando diariamente com robôs sociais, naturalizando assim o assombro de nos recriarmos à nossa própria imagem e semelhança. Curiosa essa nossa propensão demiúrgica. Há séculos tentamos nos transformar em deuses capazes de criar seres “vivos”, e se a ciência afinal conseguir este feito extraordinário, muitos entenderão não haver mais necessidade de deuses “reais”: a religião seria afinal substituída pela ciência, pois nos transformaríamos nós mesmos em deuses. Será mesmo? Duvido muito desta possibilidade. Não da possibilidade de criarmos robôs quase humanos, mas da possibilidade de a ciência substituir a religião.

Quanto a criar robôs, há empresas trabalhando, por exemplo, na produção de implantes neurais, interfaces cérebro-máquina com conexão sem fio a computadores. Máquinas mais simples, como implantes cocleares que processam a linguagem para pessoas com severa perda auditiva, já estão em uso há um certo tempo. O que se discute hoje é a ampliação não só da capacidade de processamento como do nível de integração destes implantes com o sistema nervoso. Logo poderemos passar do uso de implantes com finalidades médicas para o uso de implantes com finalidades recreativas, ou para ampliação das capacidades humanas. Estamos pois a um passo de criar híbridos homem-máquina, super-homens com capacidades sobre-humanas.

Recentemente um número especial da influente revista inglesa Philosophical Transactions of the Royal Society analisou não apenas as questões éticas, mas também as possibilidades reais de aprimoramento técnico na comunicação homem-máquina, bem como os efeitos psicológicos desta interação. Por exemplo, para robôs serem capazes de interagir satisfatoriamente com humanos pode ser necessária uma arquitetura computacional multimodal inspirada nas neurociências, criando um sistema de memória autobiográfica, como vem sendo testado no robô iCub. Interfaces que permitam o reconhecimento online da personalidade e emoções de usuários humanos, baseado nas imagens e sons capturados durante a interação, também serão fundamentais, e estão disponíveis em robôs como o NAO da Softbank Robotics. Mas isso não é suficiente: os robôs têm que manter o engajamento em uma relação com humanos. Quem quer que tenha estado em mesas de bar sabe da energia, inventividade e carisma necessários para manter-se no foco das atenções, e os robôs estão evoluindo neste sentido, desenvolvendo expressões faciais adequadas ao contexto, incorporando sentimentos como confiança, e captando a perspectiva do interlocutor, em plataformas computacionais que não são mais programadas apenas de cima para baixo (como os antigos jogos de xadrez), nas quais todas as possibilidades de ação estão previamente dadas na “mente” do robô, mas que se adaptam ao imprevisto ao acrescentar curiosidade e capacidade de aprendizado treinada em situações concretas. Robôs sociais inteligentes estão surgindo.

Finalmente, robôs sociais inteligentes são muitas vezes inspirados na biologia, psicologia e neurociência, ou seja, eles são modelos artificiais daquilo que a ciência hipotetiza ser o funcionamento humano. Assim, tais robôs são também úteis para testar estas próprias hipóteses sobre nosso funcionamento. Se eles mimetizam bem nosso funcionamento, tais hipóteses não devem estar muito equivocadas. Eles permitem também que possamos controlar experimentalmente as interações humanas, e portanto facilitam seu estudo experimental. Por exemplo, podemos entender se a sincronização de posturas durante uma conversa aumenta a empatia, ao variar artificialmente a força desta sincronia postural em robôs, durante interação com humanos.

Claro, há inúmeras questões éticas envolvidas com o surgimento destas novas tecnologias. Quando estamos remediando uma deficiência (fazendo um surdo escutar), sabemos qual é o comportamento “normal” que desejamos restaurar. Já quando estamos ampliando a cognição do indivíduo de forma apenas recreativa, não há um “normal” a ser restaurado. Estamos criando algo novo, e há inúmeras incertezas sobre como isto pode afetar não apenas o indivíduo (sua fisiologia, seus aspectos psicológicos e interacionais), mas também o meio social. Se futuros humanos com próteses computacionais (seres híbridos) puderem controlar robôs, ou se comunicar com, ou controlar outros híbridos, teremos um claro efeito social destas novas tecnologias. Seria permitido a um híbrido, por exemplo, modificar (imprimir um hábito em) o cérebro de outro enquanto o outro dorme? E se hackers invadirem seu cérebro porque você não atualizou o sistema? Seria eticamente adequado permitir a competição entre humanos normais e híbridos por vagas no mercado de trabalho? Não estaríamos aumentando a disparidade social ao permitir que os mais ricos tenham acesso aos melhores empregos por terem implantes neurais mais potentes? Como se vê, há inúmeros dilemas éticos no caminho destas novas tecnologias.

Para finalizar, voltemos à ciência substituindo a religião. Ao homem-máquina semi-deus substituindo os antigos deuses no imaginário social, ao criar robôs perfeitos à sua imagem e semelhança. As novas possibilidades tecnológicas nos deixam maravilhados e assombrados. Este sentimento, este deslumbramento que vemos nas ficções científicas povoando o imaginário ocidental, é o mesmo deslumbramento dos medievais com as primeiras marionetes mecânicas. Tais marionetes eram capazes, para eles, de comportamentos surpreendentes, possíveis apenas nos seres vivos. Elas pareciam animadas por dentro. Foi deste deslumbramento que surgiu a ideia de que as máquinas iriam ser gradativamente aperfeiçoadas até se assemelharem completamente a nós mesmos.

A ideia medieval era a de que as máquinas não eram inertes, e como tal serviriam de modelo para o nosso próprio comportamento criativo. Seríamos assim uma máquina maravilhosa e surpreendente. No entanto, com o passar do tempo, e com a familiaridade com os bonecos mecânicos, este deslumbramento cedeu lugar para a concepção mecanicista atual, predominante nas neurociências, de que o cérebro é uma máquina de resposta a estímulos externos, que os animais são, ao final, apenas marionetes, complicadas é verdade, mas ainda assim marionetes, como um carro, cheio de peças, marionetes cheias de órgãos, cada um para uma função automática e pré-determinada. Esta concepção de uma máquina passiva foi introduzida e defendida pela igreja (em particular pelo protestantismo, veja um detalhamento histórico no livro de Jéssica Riskin), quando estava se arriscando a perder o controle sobre o imaginário social para a nascente ciência moderna. Para retomar o controle sobre o imaginário ela formulou a partição da máquina maravilhosa em corpo inerte e alma livre. Doravante a ciência estuda o corpo inerte, e a religião a alma criativa.

Boa parte da biologia contemporânea deriva desta concepção de corpo como máquina pré-programada. Reflexos disto vemos na concepção de que os genes pré-determinam o que somos, de que a fisiologia é o mundo das respostas e ajustes automáticos, de que temos instintos incontornáveis, enfim, de que os padrões biológicos são fruto de uma ordenação prévia que, no renascimento, era dada por Deus e que, em Darwin, seria dada pelo acaso, elaborada por um relojoeiro cego. Vemos assim que, curiosamente, a biologia do século XIX e XX aceitou uma concepção basicamente teológica do corpo como um aparato maquínico inerte. Não há portanto qualquer possibilidade de que a ciência substitua a religião: ao contrário, esta visão científica é, em sua origem, uma concepção religiosa. Ciência e religião andam juntas no corpo da cultura, e ainda teremos muito trabalho pela frente se quisermos construir uma teoria biológica realmente alternativa, uma concepção que restaure no âmago do ser vivo sua relojoaria inventiva, a máquina maravilhosa que, por enquanto, ainda somos.

Hilton Japyassú (UFBA)

Para saber mais

Cross ES, Hortensius R, Wykowska A. 2019 From social brains to social robots: applying neurocognitive insights to human–robot interaction. Phil. Trans. R. Soc. B 374: 20180024.

Gunes H, Celiktutan O, Sariyanidi E. 2019 Live human–robot interactive public demonstrations with automatic emotion and personality prediction. Phil. Trans. R. Soc. B 374, 20180026.

Metta G et al. 2010. The iCub humanoid robot: an open-systems platform for research in cognitive development. Neural Netw. 23, 1125 – 1134.

Riskin, J. 2016. The restless clock: a history of the centuries-long argument over what makes living things tick. The University of Chicago Press.

Um verdadeiro ping-pong viral

Cientistas descrevem o adenovírus HAdV-B76, com capacidade sem precedentes de “pular” de uma espécie de primata para outra, incluindo a nossa.

Desde a sua descoberta no final do século XIX, os vírus provocaram intenso debate a respeito da sua classificação: afinal, os vírus são entidades vivas? Até hoje, cientistas se dividem na defesa de argumentos a favor ou contra a classificação dos vírus como entidades vivas, mas todos parecem concordar que, independente do seu ‘status’, os vírus são entidades fascinantes. Inertes fora da célula, uma vez dentro dela os vírus são capazes de cooptar o metabolismo celular e produzir milhares de novas partículas virais em poucas horas.  

Vírus são extremamente pequenos  e estão, em geral, abaixo da capacidade de resolução do microscópico óptico. A despeito do seu tamanho minúsculo, são capazes de infectar organismos de todos os Domínios da vida (Archaea, Eubacteria e Eukaria), desde bactérias até seres humanos (Figura 2), e são causadores das mais diversas doenças em seus hospedeiros. Apesar de já termos conhecimento da existência de vírus gigantes de estrutura mais complexa, a estrutura viral é, em geral, simples: os vírus são compostos por material genético (DNA ou RNA) envolto por uma cápsula de proteínas, o capsídeo viral. Além disso, em muitos vírus o capsídeo é envolto por um envelope formado por uma bicamada lipídica derivada da célula hospedeira.

Figura 2. Bacteriófago, primeiro virus descrito, no início do século XX, por Federik Twort (1915) e Félix D’Herelle (1917). Os bacteriófagos, ou simplesmente fagos, são virus que infectam exclusivamente bactérias. (Fonte: Hans-Wolfgang Ackermann, Wikipedia. [CC BY 2.5.] )

Quando falamos de vírus, no entanto, não estamos falando de um grupo homogêneo de entidades. Em 2018, o Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) reconheceu 4.958 espécies de vírus, organizadas em 143 Famílias e 14 Ordens, apesar de estimativas do números de espécies virais chegar a quase 200.000 só nos oceanos. Apesar da existência de uma multiplicidade de classificações, uma das mais largamente utilizadas é a Classificação de Baltimore, inicialmente proposta em 1971, com base no genoma e no modo de replicação do DNA viral. Esse sistema agrupa os vírus em sete classes, I a VII, conforme a Figura 3.

Figura 3. Classificação de Baltimore. As sete classes (I-VII), propostas por David Baltimore, levam em consideração o material genético viral assim como o seu modo de replicação. (Fonte: Thomas Splettstoesser, Wikipedia/www.scistyle.com, [CC BY-SA 3.0]).

Os vírus adentram a célula hospedeira por meio do reconhecimento de, e acoplamento a, receptores na superfície celular.  Assim, um dos mecanismos propostos para a capacidade dos vírus em “pular” de uma linhagem de hospedeiro para outra baseia-se no grau de conservação desses receptores celulares ao longo da evolução. Quanto mais conservados os receptores, maiores as chances de um vírus “saltar” de uma linhagem a outra. Sabemos, por exemplo, que dos 219 vírus capazes de infectar humanos, mais de um-terço é também capaz de infectar hospedeiros não-humanos, principalmente outras espécies de mamíferos e aves. Além disso, muitos vírus exclusivos de seres humanos tiveram origens em outras espécies de mamíferos ou aves.

Um exemplo relativamente recente de infecção entre linhagens é o Vírus da Imunodeficiência Humana (HIV), causador da Síndrome da Imunodeficiência Humana Adquirida (AIDS). Até hoje, mais de quarenta espécies de primatas são susceptíveis ao Vírus da Imunodeficiência Símea (SIV), considerado precursor em macacos, do HIV. Humanos são hospedeiros de dois tipos principais de HIV, o HIV-1 e o HIV-2. O HIV-1 é geralmente agrupado em quatro linhagens, M, N, O e P, sendo cada uma o resultado de um evento independente de infecção trans-específica de chimpanzés para o homem. Dentre as linhagens de HIV-1, o grupo M é, sem sobra de dúvidas, o mais prevalente, infectando milhões de pessoas em todo o mundo. Por sua vez, o HIV-2, desde a sua descoberta, manteve-se restrito ao Oeste da África. Mais brando em suas manifestações clínicas, e dificilmente resultando em AIDS, o HIV-2 produz quadro semelhante ao HIV-1 em pacientes susceptíveis. O HIV-2 tem sido agrupado em, pelo menos, oito linhagens de A a H, cada uma representando um evento independente de infecção trans-específica do Cercobeus atys para o homem.

Essa semana, um artigo publicado no Journal of Virology descreveu um fato surpreendente: a sequência do genoma de um adenovírus, patogênico ao homem, apresentou sinais de infecção trans-específica, tanto em humanos como também em chimpanzés e bonobos. Adenovírus são vírus de genoma de DNA de fita dupla (dsDNA), não envelopados, incluídos na Classe I (Figura 3). Os mais de 50 sorotipos já identificados, classificados de A a G, são responsáveis por diversas doenças em humanos e outros mamíferos, incluindo infecções do trato gastrointestinal, conjuntivite, assim como infecções do trato respiratório e até infecções de múltiplos órgãos em pacientes com sistema imune enfraquecido.

O adenovírus, descrito no artigo em questão, se trata do tipo HAdV-B76, associado a um caso de óbito por infecção respiratória em 1965 e apresentando genoma quase idêntico a dois outros adenovírus símios, recentemente isolados em chimpanzé (SAdV-B35.1) e bonobo (SAdV-B35.2). Análise detalhada do genoma do HAdV-B76 sugeriu também que se trata de um vírus recombinante, ou seja, é o resultado da união de dois outros tipos de vírus símios, o SAdV-B16, e o SAdV-B21 (Figura 4).

Figura 4. Árvore filogenética com base na sequência completa do genoma de diversos adenovírus. Os principais tipos de adenovirus humanos  e símios estão identificados e sua posição filogenética ressaltada por meio das diferentes cores. A seta Vermelha aponta para a posição do HAdV-B76 e a sua próxima relação aos adenovírus símios SAdV-B35.1 e 35.2. (Fonte: Modificado de Dehghan et al. 2019).

Esses achados apontam para ao menos dois mecanismos de evolução viral: a recombinação e a infecção trans-específica. No caso específico do HAdV-B76, os dados sugerem que a evolução desse vírus é pontuada pelos dois mecanismos. Além disso, a origem do HAdV-B76 parece resultar de um verdadeiro “ping-pong viral”: não apenas resultante de múltiplos eventos de zoonose, quando os adenovírus símios foram capazes de cruzar a barreira específica e infectar humanos, como de antroponose, quando os adenovírus humanos foram capazes de infectar símios. Os autores sugerem que esse “ping-pong viral” pode ser um novo mecanismo de evolução viral, potencialmente resultando na origem de novos tipos virais, com potencial de causar doenças em humanos.

Assim como no ping-pong, a rapidez com que a bola vai de um lado a outro e a destreza dos jogadores em responder prontamente aos ataques do oponente parecem determinar o ganhador, e a semelhança dos adenovírus a uma bolinha de ping-pong (Figura 1) parece quase uma brincadeira de mal-gosto. No caso do HAdV-B76, a capacidade sem precedentes de saltar, de uma linhagem de primatas a outra, tão rapidamente, parece ser a chave do sucesso evolutivo desses vírus. Ainda é cedo para saber se haverão vencedores nessa partida, mas uma coisa surpreende: a agilidade desses vírus é algo novo para nós. Conseguiremos um contra-ataque à altura? Fica a questão.

Ana Almeida

California State University East Bay (CSUEB)

Para saber mais:

Davison AJ, Benko M, Harrach B. 2003. Genetic content and evolution of adenoviruses. Journal of General Virology 84: 2895-2908.

El-Hani CN. 2000. O que é vida? Para entender a biologia do século XXI. Relume Dumara.

Koonin EV, Dolja VV, Krupovic M. 2015. Origins and evolution of viruses of eukaryotes: The ultimate modularity. Virology 479: 2-25.

Wollhouse M, Scott F, Hudson Z, Howey R, Chase-Topping M. 2012. Human viruses: discovery and emergence. Phil Trans Royal Soc B 367: 2864-2871.

Figura 1. Micrografia eletrônica de transmissão de um adenovírus. (Fonte:  William Gary Jr., Wikipedia [Domínio Público]).

Adaptação em ritmo acelerado

Mutações vantajosas –aquelas que aumentam as chances de sobrevivência e reprodução de seu portador—surgem muito rapidamente em populações de moscas expostas a inseticidas. O que explica a velocidade desse processo? Por que a adaptação pode ocorrer tão rapidamente?

Nas útimas décadas inseticidas vêm sendo usados cada vez mais na agricultura, entre eles os organofosforados. Largamente usados em todo o mundo, eles foram desenvolvidos para atacar espécies que causam prejuízos, mas também são tóxicos para aquelas que não atacam plantações, como é o caso da mosca das frutas Drosophila melanogaster. O uso de inseticidas resulta num fascinante experimento de seleção natural, em que moscas que carregam mutações que conferem resistência ao inseticida tornam-se cada vez mais comuns. Tratamos da evolução de resistência a pesticidas num post anterior, em que a diversidade de mecanismos de resistência é discutida. Continue Lendo “Adaptação em ritmo acelerado”

A primeira célula do primeiro animal

Os primeiros seres vivos que habitaram nosso planeta eram células que vagavam pelos mares se alimentando e reproduzindo por si só, como ainda o fazem milhões de outras espécies unicelulares. Mas essa solidão celular foi quebrada diversas vezes durante a história evolutiva, quando indivíduos de uma espécie, depois da divisão celular, continuaram vivendo juntos, formando colônias de células idênticas. Algumas destas espécies coloniais deram outro passo evolutivo e originaram seres multicelulares composto por diferentes tipos celulares, cada um especializado na captura de alimentos, suporte, proteção ou mesmo reprodução. Continue Lendo “A primeira célula do primeiro animal”

Cerveja, civilização e genes

Um dos provérbios mais antigos conhecido exime o álcool de qualquer responsabilidade em caso de acidentes: A cerveja está bem, o que está mal é o caminho (Mesopotâmia, século II a.C). A veneração pelo álcool na Mesopotâmia é a regra e não a exceção na história da humanidade. Embora o álcool represente hoje um grave problema social e de saúde pública, ele foi fundamental para o desenvolvimento da civilização, nos ajudando a construir cidades e impérios, superar epidemias e aperfeiçoar o processo democrático. Continue Lendo “Cerveja, civilização e genes”

Law & Order: Unidade de Insetos Especiais

Em 29 de dezembro de 2017, após 17 anos encarcerada em Nevada por um assassinato que não cometeu, Kirstin Lobato foi finalmente inocentada por moscas varejeiras, ou melhor, pela ausência dessas moscas em um corpo. Lobato havia sido condenada por um horrível assassinato de um sem-teto, cujo corpo foi encontrado atrás de uma lixeira em Las Vegas. Apesar de uma cena de crime rica em evidências, os detetives do caso ignoraram pistas óbvias, concentrando sua investigação em Lobato, na época com 18 anos, com base apenas em boatos, como revelado em uma matéria da mídia independente The Intercept. Lobato foi inocentada com a ajuda da entomologia forense, que é a aplicação de conhecimento biológico de insetos –e  outros artrópodes– na investigação criminal. Continue Lendo “Law & Order: Unidade de Insetos Especiais”

Um relacionamento a três bastante tóxico

A simbiose está no ar! Trabalho sobre simbiose publicado na semana passada elucida a produção de uma importante toxina envolvida na relação entre uma alga, uma lesma e uma bactéria.

É amplamente conhecido que uma das estratégias de defesa mais eficientes no oceano é a produção de compostos químicos tóxicos. Sabendo disso, cientistas, há décadas, exploram esses ambientes à procura de moléculas, também conhecidas como produtos naturais, para explorarem suas atividades e possíveis aplicações. Diversos desses produtos já são usados amplamente na indústria farmacêutica para fabricação de remédios contra câncer e analgésicos potentes, mas sabemos que ainda há uma enorme quantidade de compostos que ainda não conhecemos. Em alguns casos, não se sabe ainda muito bem como essas moléculas são produzidas pelos organismos que as detêm. Saber a sua origem e e o modo como essas moléculas são fabricadas (os passos metabólicos envolvidos em sua produção) é de grande importância para que possamos fabricá-las em laboratório. No entanto, não é só para biotecnologia e para indústria farmacêutica que o estudo dessas moléculas interessa. Continue Lendo “Um relacionamento a três bastante tóxico”