Neste video, nós vamos ver como podemos 
aplicar nossas medidas ao mundo real.

Contudo, o mundo real pode parecer bem diferente da
natureza na computação

Então nao aplica-se nossas medidas baseads
em computacao fazer a suposicao de que

a natureza é, de alguma forma, comparável, 
nos permitindo aprender

algo sobre ela com ferramentas computacionais. 
Nós achamos que sim.

Então nestas três primeiras aulas nó
vamos tentar fazer algumas relações

entre ideias do mundo real e a computação, 
para te convencer de

como uma pode ser relevante para a outra.

E como a abordagem da computação é para
a natureza e o mundo físico talvez

mais relevante do que o esperado.
Por exemplo, pode soar ridículo pensar que

alguém pode modelar a natureza a partir
de uma máquina de Turing.

No final das contas, nada na Natureza 
parece ter uma fita dividida em células

com um cabeçote indo pra frente e pra trás.
Especialmente coisas sofisticadas, como a mente.

Mesmo que alguns processamentos de
DNA se pareçam com isso, eu vou mostrar

que algumas vezes o sistema se
comporta exatamente como uma Máquina de Turing.

Apesar disso, não queremos dizer que
a Natureza opera como uma Máquina de Turing.

Mas note que nós também não estamos dizendo
que a mente trabalha como uma Máquina de Turing.

O jeito que uma Máquina de Turing funciona
é basicamente irrelevante para nós.

E foi assim desde o começo, mesmo para Alan Turing.
E é assim, pois ao mostrar que a Máquina de Turing é universal

a natureza particular se torna irrelevante.

Isso significa que eles simplesmente 
cobrem o espaço de todos os programas

computacionais possíveis, desprezando se 
são implementados por Maquina de Turing,

autômato celular, redes neurais, ou 
qualquer outro método.

Desta forma, não foque no fato de
estarmos usando uma Maquina de Turing

pois é só um artefato.
Isso, definitivamente, não é uma crítica

que pode ser suscitada por 
qualquer outra pessoa, pois

estariam perdendo o ponto principal.

Podem existir razões que apoiam a ideia
da Natureza ser estudada e se comportar

como um programa de computador. 
Começando como nossos computadores

vão modelar baseando-se em mecânica clássica.
Nós vamos falar sobre outras ideias

que podem ser necessárias para entender
a aparente ou razoável efetividade da computação

no mundo real.
Não podemos nos esquecer que

atualmente é quase impossível entender ciência
sem o uso de computadores.

E que até equações diferenciais são
numericamente resolvidas em aparelhos

simples, que nada mais são que 
programas de computador.

Eu vou falar de alguns assuntos que
eu espero que vocês achem

tão empolgante quanto eu!
Estes vão de vida artificial, até complexidade

e computação na Natureza.
Eu acho que todos nós acreditamos saber

como um computador se parece. Esses
são exemplos que todo mundo reconheceria

como um computador. Alguns outros 
computadores são menos óbvios de reconhecer

pois microprocessadores agora estão 
em todos os lugares, dentro de celulares,

carros e em todo tipo de coisa, 
onde a gente nem imagina.

O que, talvez, nós identifiquemos melhor
seja com o que um computador não se parece.

Como, por exemplo, este organismo, 
um bolor amarelo (fungo),

o qual é um animal muito interessante,
Essa é uma célula gigante formada por

muitas outras células que se fundiram
para formar uma única, mesmo que

fique com milhares de núcleos dentro dela.
Contudo, há não muitos anos atrás

o computador era considerado como 
humano e não um dispositivo eletrônico

De fato, o dicionário inglês de Oxford 
ainda define o computador como uma pessoa

empregada para fazer cálculos. Um ser humano
especialista em cálculo.

Não foi até o trabalho de Alan Turing
que a distinção entre computadores humanos

e computadores automáticos foi feita.
Alan Turing é o pai da ciência da computação

Ele definiu o conceito fundamental que deu
origem a este campo da ciência.

O conceito de computação universal.
Ele fez isso numa forma muito intuitiva

definindo um modelo extremamente simples
de computação.

Tão simples, que era óbvio. Era um dispositivo mecânico
que funcionava passo a passo.

Na verdade, ele deveria imitar o jeito que o 
ser humano faz os seus cálculos.

E a pergunta que Turing fez foi:
Quanto um humano e um computador

automático é capaz de calcular?
Então me deixe explicar, brevemente,

o que é uma Máquina de Turing.
Hoje em dia há uma forma de nomear

os dispositivos simples que Alan Turing
criou para explorar os limites da computação.

Você pode ver aqui na tela uma Máquina de
Turing que é um dispositivo X

Pode-se pensar que existe um cabeçote e uma fita,
como aqueles gravadores de video VHS.

E assim como os gravadores de video, que
leem e exibem frames na TV,

uma Máquina de Turing lê células que 
contém um símbolo, normalmente um

dígito binário (0 ou 1). A Máquina de Turing 
também tem um conjunto de estados.

Pense novamente num gravador de video,
pois neste você pode tanto rodar

quanto gravar um video do seu programa de
TV preferido. E essas são duas funções ou

estados diferentes do gravador de video.
Ou ele está gravando ou mostrando o video.

Numa máquina de Turing acontece praticamente
a mesma coisa.

Pode ter n números de estados ou funções

Na figura você pode ver uma representação de uma
Máquina de Turing. Na esquerda,

o desenho mostra uma fita onde o programa está escrito.
Na direita, tem um diagrama de espaco e tempo

que mostra a evolução da Máquina de Turing no tempo.
Os 3 símbolos, representados por cores:

branco, que também é o fundo, laranja e amarelo.
A pequena seta preta representa a célula ativa,

a direção da seta representa o estado da máquina.
Se está apontando para cima, por exemplo,

significa estado 1 e se está apontando para baixo
significa estado 2. E assim por diante.

Essa Máquina de Turing tem 3 símbolos ou cores
e dois estados. Existe uma regra na direita do slide

que informa o comportamento da máquina de Turing
após ler a informação na fita.

Se, por exemplo, a fita passa no laranja 
e a seta mostra estado 1, a máquina diz

para substituir aquela célula com 
uma célula amarela, mover o cabeçote

para esquerda e manter o estado 1.
Portanto, começando de uma célula branca,

a máquina vai fazer esse desenho após 20 passos.

A regra também pode definir o momento de parar
e a máquina vai parar ou não quando

encontrar a situação definida pela regra. 
Ou pode entrar num ciclo infinito.

Apesar da simplicidade deste tipo de máquina,
esta é extremamente poderosa.

Seu próprio computador eletrônico funciona,
de alguma forma, como uma Máquina de Turing (MdT).

De fato, qualquer cálculo que um computador
realiza a Máquina de Turing também pode fazer.

O que é surpreendente na Máquina de Turing
é que uma MdT pode simular outras Mdt.

Essas são chamadas Máquinas de Turing Universais.
E o motivo pelo qual você não precisa de

um computador diferente para ouvir musica ou
para jogar, você pode usar o mesmo computador,

porque o seu computador pode rodar qualquer
programa de computador e se comportar

como o programa está dizendo pra ele se
comportar.

Tudo isso é bem legal e bonito, mas
aqui tem uma citação do grande Richard Feynman.

Este foi um físico quântico que, entre outras coisas,
ganhou o prêmio Nobel de Física. E ele estava

aqui em Estocolmo, onde estou agora. 
Ele fez parte do projeto Manhattan, que

desenvolveu as bombas nucleares dos EUA. 
Também estava na comissão

que investigava o desastre espacial Challenger. Ele disse o seguinte:

"Eu não acredito na ciência da computação. 
Para mim ciência é o estudo do comportamento da natureza"

E eu acho que ele está absolutamente certo.
Ele, de alguma forma, está apontando para

uma nova área, chamada computação natural.
Este é um campo que percebe computação na natureza

Como o fungo amarelo, que ninguém acreditaria
ser um tipo de computador ou ser capaz de

calcular qualquer coisa. E, de fato, pode 
realizar cálculos sofisticados, como

encontrar caminhos otimizados entre pontos.
O que fornece soluções para certos problemas,

conhecidos na ciência da computação como
problema do vendedor viajante, o qual

requer passar por lugares diferentes da forma
mais eficiente possível.

Tem um artigo muito conhecido publicado na 
revista Wired sobre computação e coisa da natureza.

Este menciona minha própria pesquisa. 
Nós podemos perguntar agora: O que é um computador?

Coisas vivas ou não vivas são capazes de calcular?
Tudo é um computador?

Outro exemplo claro é o ciclo circadiano 
das plantas e dos animais, o relógio que

te acorda pela manhã antes do alarme tocar.
O seu ciclo circadiano calcula o tempo

após você acordar pela manhã. Então,
se tudo é um computador, alguém pode perguntar

se um computador pode simular o universo e
Feyenman teve uma resposta para isso também.

Ele, basicamente, tinha uma resposta para tudo.
Sua resposta foi negativa, porque nenhum

computador digital poderia simular o 
fenômeno quântico. Isso precisaria de

muitos recursos para ser simulado com um
computador digital.

Seriam necessários muitos computadores com
ordem de magnitude maior que o próprio

Universo para modelar uma pequena
parte deste.

Desta forma, Feynman teve a ideia dos
computadores quânticos.

Se eles são viáveis ou não, é uma outra pergunta.
Mas vamos voltar ao mundo macroscoópico

e às coisas que nós podemos ver na Natureza
pra tentar entender o que seria a Vida

e como reconhecer vida natural da artificial
a partir de uma perspectiva computacional