A ciência e os processos generativos

Quando a ciência gera arte

A ciência está sempre procurando o previsível. Por exemplo, quando ocorrerá a próxima eclipse solar? A ciência pode predizer o tempo exato e também nos dizer onde na Terra é o melhor lugar para vê-lo. A teoria científica confia nas previsões que são suportadas pela observação. Essas teorias confiam nos relacionamentos que são deterministas; dada uma circunstância atual, um evento futuro pode ser determinado. Muito em nosso ambiente não pode ser previsto. O arranjo das moléculas em nosso cérebro não determina nosso comportamento. Cada nuvem é diferente, mesmo quando estão na mesma altura e sob as mesmas circunstâncias climáticas. Uma flor evolui lentamente sobre o tempo devido às circunstâncias de crescimento, ou pode tornar-se extinta. Nós também estamos evoluindo enquanto nosso ambiente terrestre se modifica de m modo que não podemos prever. Então vemos o efeito da borboleta, em que é possível uma borboleta agitar suas asas no Brasil e provocar um furacão no Texas. Apesar de o tempo ser governado pela atmosfera e a atmosfera obedecer a leis físicas deterministas, o tempo e sua larga escala têm uma grande quantidade de métodos de observação e recursos incríveis de computador para análise e simulação.O comportamento imprevisível de sistemas deterministas foi chamado de “caos[1]”, termo introduzido por Tien-Yien Li e James A. Yorke em 1975. Atratores estranhos surgiram primeiramente em 1971 com David Ruelle e Floris Takens, relacionados à natureza e fora dos testes padrões em que foram produzidos.

Os processos caóticos não são aleatórios; seguem regras, e regras muito simples podem produzir uma extrema complexidade. Essa complexidade pode se expressar como uma série de equações ou ser visualizada quando o elemento tempo é introduzido em sua interpretação. A matemática do caos fornece as ferramentas para se criar e indicar tal fenômeno. O fenômeno científico tem uma estética artística que transcende sua capacidade de tentar explicar o mundo que nos rodeia. Os atratores estranhos geram repetições e testes padrões em um ponto no espaço bidimensional quando seus algoritmos colorem o que representam no tempo e podem produzir imagens tridimensionais coerentes.

A terceira dimensão é determinada pela percepção do monitor acoplado com uma intenção criada. Os dados incluem uma visão virtual no imaginário. Os testes padrões rodam indicando delicadamente as estruturas subsuperficiais possíveis que não podem ser logicamente seguidas em nenhuma outra dimensão. As dimensões tornam-se ambíguas enquanto nossa percepção tenta combinar os pontos individuais que completam um todo destituído de contexto, segundo Julien Sprott em “Strange Attractors”. (1993).

O software representa uma oportunidade de abrir novos campos de possibilidades entre a arte e a ciência, que claramente podem ser vistas nos trabalhos de mundos virtuais e vida artificial de Karl Sims. (Holtzman, 1998, pp 84-99)

Nos últimos quinze anos, Sims tem procurado maneiras de usar o computador como parte de um processo criativo. Ele estudou biologia no MIT, quando iniciou o uso de computadores, mas foi na criação de animações para Hollywood que usou o computador como método completamente processual para produzir uma idéia. Na imagem ao lado, vemos a reprodução de uma cascata realizada por um processo algorítmico desenvolvido por Sims.

Sims produziu imagens impressionantes em Hollywood, e seu trabalho mais recente estimula a imaginação com visões dos mundos digitais futuros. Após alguns anos em Hollywood, Sims foi convidado para trabalhar como artista residente em Cambridge.

Ele criou mundos e produziu gráficos de computador que duplicam a complexidade do mundo real. Uniu a biologia ao computador para recriar mundos artificiais evolutivos, por meio de variantes com algoritmos genéticos e jogos de instrução para desenvolver organismos virtuais segundo o formulário do DNA dos organismos biológicos.

Para fazer crescer árvores e plantas em mundos artificiais, Sims usou os algoritmos genéticos que determinam a ramificação e a taxa de crescimento. Avaliou os resultados criados em um dos pares dos tipos genéticos, selecionou-os como sendo os melhores da espécie criada e mandou então o computador produzir uma nova geração.

Em outro projeto, Sims selecionou duas plantas com características diferentes como “matrizes”. A geração subseqüente da prole foi gerada automaticamente pelo computador, que seguiu as instruções codificadas em cada gene das plantas matrizes e adicionou um grau de mutação aleatório para assegurar resultados variados. Sims cria os mundos artificiais vivos, em desenvolvimento, que representam reinos virtuais inteiramente novos para se explorar.

Recentemente, seus sistemas genéticos são capazes de evoluir através de comportamentos inteligentes; a prole é selecionada automaticamente, indicando os mais aptos para a formação de uma prole seguinte. Essa geração automática produz resultados surpreendentes.

Após várias gerações, algumas das criaturas andaram como lagartos, enquanto outras apenas sacudiram um apêndice no ar, algumas andaram para frente e para trás, algumas criaturas emergiram.

Os resultados foram imprevisíveis e inusitados. O comando dado era para andar, mas algumas criaturas aprenderam a cair para assim gerar velocidade horizontalmente. O comando era para mover-se, e desse modo a criatura encontrou uma maneira razoável de solução do comando.

Em um ambiente completamente diferente, duas criaturas foram posicionadas por Karl Sims em extremidades opostas de um espaço aberto e um único cubo foi colocado no meio. Nesse caso, o objetivo era estabelecer uma competição entre as duas criaturas para conquistar o cubo. No processo de evolução, o mais interessante foi como a espécie desenvolveu estratégias para contrapor-se ao comportamento do oponente.

Algumas criaturas aprenderam a empurrar seu oponente em volta do cubo, enquanto outras moveram o cubo, afastando-o do oponente. Uma das aproximações mais interessantes foi quando uma criatura grande simplesmente caiu sobre o cubo de modo a cobri-lo e assim derrotar o oponente.

O computador, o poder da evolução artificial de Sims e criaturas hábeis em gerar soluções, que não poderíamos de outra maneira imaginar, por meio de mutações e seleção, nos fizeram perceber que podemos ir além das equações. O trabalho de Sims iniciou um campo de novas pesquisas de processos de vida artificial e vida inteligente na criação de mundos virtuais evolutivos.


[1]– Eduard Norton Lorenz, em 1955, participou do projeto de pesquisa do MIT cujo estudo se concentrava na previsão estatística do tempo. Projeto que estuda a Teoria do Caos para explicar o funcionamento dos sistemas complexos e dinâmicos. Nos sistemas dinâmicos complexos, determinados resultados podem ser “instáveis” no que diz respeito à evolução temporal como função de seus parâmetros e variáveis. Isso significa que certos resultados determinados são causados pela ação e a interação de elementos de forma praticamente aleatória.