As quatro fases da cibernética e a ciência da tomada de decisão, Carlos Pedro Gonçalves

Tcnicas de tomada de deciso e ciberntica | Gonalves, C.P. Pgina 1

As Quatro Fases da Ciberntica e a Cincia da Tomada de Deciso

Carlos Pedro Gonalves

19-10-2013

Instituto Superior de Cincias Sociais e Polticas Universidade de Lisboa

[email protected]

Resumo

Desde a sua origem enquanto cincia do estudo do controlo e comunicao no animal e na mquina, sua expanso enquanto matriz paradigmtica para diferentes cincias, em particular para as cincias da complexidade, a ciberntica desenvolveu-se com um enquadramento metodolgico e interdisciplinar prprio, central para a cincia da tomada de deciso. Com raiz na teoria dos jogos e na primeira fase da ciberntica, a cincia da tomada de deciso acompanhou o desenvolvimento da ciberntica nas suas quatro fases, de onde resultaram novas abordagens cientficas para a tomada de deciso e novas tcnicas aplicadas de apoio tomada de deciso. No presente artigo, procede-se a uma reviso histrica e conceptual das quatro fases de desenvolvimento da ciberntica e as implicaes das mesmas para a cincia da tomada de deciso, incluindo, as perspectivas futuras para o desenvolvimento disciplinar fundamental e aplicado da cincia da tomada de deciso decorrentes da quarta fase de desenvolvimento da ciberntica, baseada no paradigma computacional quntico.

Palavras-Chave: Ciberntica, Cincia da Tomada de Deciso, Cincias da Complexidade,

Cincia dos Sistemas Qunticos Complexos, Sistemas Adaptativos Complexos,

Ciberntica Quntica.


1. O paradigma ciberntico e a cincia da tomada de deciso

A noo de estratgia tem raiz primitiva no grego strategos, termo composto por

stratos, com o significado de exrcito, e agein, com o significado de aquele que

conduz, que guia que orienta ou que comanda. A estratgia, na democracia

ateniense, era a arte do strategos (estratego) termo hoje conhecido por general.

A cincia da tomada de deciso simultaneamente uma cincia fundamental que

investiga os processos de tomada de deciso nos sistemas adaptativos complexos e

uma cincia aplicada de suporte estratgia.

Por deciso pode-se entender uma sntese deliberativa enactiva conectando a

inteno de agir com a aco propriamente dita. Enaco uma noo introduzida por

Francisco Varela com o sentido de fazer emergir. Varela considera a cognio sistmica

como sendo enactiva no sentido em que a partir da situao concreta que o sistema

faz emergir as suas snteses cognitivas. Assim, quando abordamos a deciso, temos de

abordar um sistema em relao com um meio ao qual se tem de adaptar.

A investigao cientfica da tomada de deciso tem razes paradigmticas na

ciberntica e na teoria matemtica da deciso, decorrente da teoria dos jogos de

estratgia, exposta e trabalhada na obra Theory of Games and Economic Behavior

(Teoria dos Jogos e Comportamento Econmico) de von Neumann e Morgenstern

([1944], (1972)).

A ciberntica, com origem no grego kibernetes (timoneiro) foi inicialmente trabalhada

no seio da Filosofia por Plato e no sculo XIX por Ampre, constituindo, a noo de

ciberntica, no seio da filosofia, uma base para o pensamento poltico, central para a

Cincia Poltica e para a Administrao Pblica, com o sentido de governo eficaz

(Heylighen e Joslyn, 2001).

Posteriormente, j no sculo XX, o matemtico Norbert Wiener (1948) recuperou a

noo e, na sua obra Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the

Machine (Ciberntica: Ou Controlo e Comunicao no Animal e na Mquina), definiu

ciberntica enquanto rea cientfica que tem por objecto o estudo do controlo e

comunicao no animal e na mquina.

A proposta de Wiener constituiu uma sntese de trabalhos de diferentes cientistas no

ps-Segunda Guerra Mundial (incluindo von Neumann), confluentes para uma nova

cincia acerca da organizao, comunicao e relaes de controlo nos sistemas. A

ciberntica, tal como foi definida por Wiener, resultou de uma srie de encontros


interdisciplinares ocorridos entre 1944 e 1953 que reuniu um conjunto de intelectuais

do ps-Segunda Guerra, incluindo: Norbert Wiener; John von Neumann; Warren

McCulloch; Claude Shannon; Heinz von Foerster; W. Ross Ashby; Gregory Bateson e

Margaret Mead. Estes encontros passaram a ser conhecidos como as Conferncias de

Macy sobre a Ciberntica (Macy Conferences on Cybernetics) (Heylighen e Joslyn, 2001;

Dupuy, [1994], 2000).

Da sua focagem original no funcionamento das mquinas e dos animais, a ciberntica

expandiu rapidamente o seu enfoque para abranger linhas de investigao prprias no

seio das cincias cognitivas e dos sistemas sociais. Durante a dcada de 1950, a

ciberntica veio a intersectar-se com a teoria geral dos sistemas de von Bertalanffy, no

sentido em que ambas abordavam sistemas abertos evolutivos.

2. A primeira fase da ciberntica e a teoria dos jogos

Durante as dcadas de 1950 e 1960, a ciberntica investigou noes como

mecanismos teleolgicos, feedback e auto-regulao. As noo de rudo associada

teoria da informao de Shannon, os contributos da teoria dos processos aleatrios de

Wiener constituram uma base importante para a primeira fase da ciberntica.

O contexto paradigmtico da primeira fase da ciberntica caracterizado pela teoria

da informao de Shannon e pelo modelo de computador clssico de Turing e de

autmato de von Neumann. A base computacional do computador clssico

caracterizada por um tipo de computao simblica, redutvel a um clculo e

funcionamento mecnico, tal que a base cognitiva da primeira fase assumida em

termos de uma racionalidade calculatria mecnica, sintetizada na teoria dos jogos, a

partir da noo e postulados comportamentais do homo economicus.

O homo economicus constitui um modelo operativo de jogador racional, para a teoria

dos jogos desenvolvida por Von Neumann e Morgenstern ([1944], (1972)) e por Nash

(1950a,b,c,d; 1951). O homo economicus modelvel como um agente mecnico

calculador, sem qualquer substrato emocional que visa maximizar os seus ganhos

individuais tendo em ateno as estratgias alternativas dos restantes jogadores,

pressuposto que permitiu a Nash desenvolver o seu teorema de equilbrio de jogo.

A teoria dos jogos, no contexto paradigmtico da primeira fase da ciberntica, foi,

assim, desenvolvida a partir de uma base mecanicista, em torno de uma noo de

equilbrio coincidente com um comportamento calculatrio optimizador da parte dos

jogadores, clculo, este, que pressupe o conhecimento de todo o espao estratgico

do jogo, isto : todas as combinaes de estratgias alternativas para todos os

jogadores e respectivos payoffs.


3. A segunda fase da ciberntica e as tcnicas de tomada de deciso

A segunda fase da ciberntica iniciou-se na dcada de 1970 com um movimento no

seio da prpria ciberntica de diferenciao em relao s abordagens mais

mecanicistas, resultado do desenvolvimento da prpria ciberntica em torno das

questes da autonomia, auto-organizao e cognio nos sistemas, desenvolvimento,

este, que introduziu uma divergncia em relao engenharia de controlo e ao

paradigma mecanicista da computao.

Com uma forte influncia das cincias da complexidade, ento no seu incio, com os

trabalhos de Prigogine em colaborao com o grupo de Bruxelas1 e com os trabalhos

de Haken na sinergtica2, a ciberntica orientou-se fortemente para aplicaes

biologia, ao entendimento dos organismos biolgicos e da evoluo. O movimento

conhecido por ciberntica de segunda-ordem, iniciado por von Foerster, com as noes

de ordem por rudo, auto-organizao e autopoiesis, tornou-se uma base central

paradigmtica para as prprias cincias da complexidade (Heylighen e Joslyn, 2001).

A noo de ordem por rudo de von Foerster sintetizou todo um corpo emprico

resultante da termodinmica de sistemas complexos, incorporando, simultaneamente,

o papel auto-regulao e do feedback, no sentido em que um sistema aberto evolutivo

pode conseguir sustentar a sua actividade vital, servindo-se de aleatoriedade dinmica

como fonte de organizao sistmica. O risco, ligado a uma ameaa vital actividade

sistmica, passou, assim, a ser considerado como desempenhando um papel central na

prpria actividade adaptativa do sistema: na sua aco vital, o sistema despende

energia e expe-se a ameaas associadas a uma tendncia para um fluxo desagregador

entrpico3.

1 Das colaboraes de Prigogine com o grupo de Bruxelas (da Universidade Livre de Bruxelas) e com a

Universidade do Texas, resultou uma das trs grandes escolas de pensamento sobre a complexidade: a escola de Bruxelas-Austin. 2 A sinergtica uma rea interdisciplinar de investigao sobre a complexidade, centrada nas noes

de auto-organizao, emergncia e cooperao sistmica. A sinergtica foi introduzida por Haken enquanto noo, trabalhada a partir do grego synergein () com o significado de trabalhar em conjunto, cooperar. A sinergtica est associada escola de Estugarda que juntamente com a escola de Bruxelas-Austin constituem as duas mais antigas escolas de pensamento sobre a complexidade. Para mais detalhes ver: http://www.scholarpedia.org/article/Synergetics. 3 A perda de energia por dissipao, na actividade sistmica, corresponde a uma dinmica que est

ligada noo de entropia, noo da termodinmica postulada enquanto quantidade conectada com as transformaes ocorridas no seio de um sistema. Enquanto que um sistema isolado (que no faz trocas de energia e matria com o meio) tende para uma dissoluo entrpica naquele que constitui um equilbrio termodinmico (estado de entropia mximo/morte sistmica), um sistema aberto pode sustentar uma actividade complexa longe do equilbrio termodinmico, atravs de trocas permanentes de energia e matria com o meio, assim, para sobreviver, o sistema tem de agir, perdendo com isso energia (principalmente sob a forma de radiao trmica), para compensar essa perda, o sistema tem de


A auto-organizao dos sistemas complexos e a cognio adaptativa tornaram-se

questes centrais durante a segunda fase da ciberntica. Na sua segunda fase, a

ciberntica, de cincia transdisciplinar que investigava o controlo e a comunicao nos

sistemas vivos e mecnicos, passou a ser uma base paradigmtica de investigao

acerca dos sistemas complexos, na qual se inserem as cincias da complexidade,

enquanto cincias transdisciplinares que investigam a complexidade e os sistemas

complexos.

A teoria do caos e as principais escolas da complexidade (a escola de Bruxelas-Austin

(Prigogine), a escola de Estugarda (Haken) e a escola de Santa F4) expandiram-se

durante a segunda fase da ciberntica, definindo o principal campo problemtico da

investigao no seio do paradigma da segunda ciberntica.

A segunda fase da ciberntica caracterizada por um novo paradigma

computacional/cognitivo, a saber: o paradigma da computao evolucionria. A

computao evolucionria desenvolveu-se, por um lado, na sequncia de tentativas de

incorporar os modelos evolucionrios da biologia na computao e, por outro, na

sequncia da expanso do projecto da vida artificial, com raiz na primeira ciberntica e

nos trabalhos de von Neumann na teoria dos autmatos. A vida artificial um ramo da

cincia da computao que visa simular a vida em computador.

Os algoritmos genticos de Holland, os autmatos celulares investigados por Ulam e

Wolfram, a teoria dos jogos evolucionria de Maynard Smith e Price constituram

elementos centrais convergentes para um novo paradigma computacional com

consequncias ao nvel das teorias cognitivas da segunda fase da ciberntica.

J no presa a um paradigma mecanicista de computao simblica, a ciberntica, na

sua nova fase de expanso, passou a abordar a cognio adaptativa dos sistemas

complexos quer em termos de trabalho emprico quer em termos de tentativa de

simulao informtica. A construo de modelos de simulao de sistemas adaptativos

complexos em coevoluo passou a constituir uma das principais ferramentas das

cincias da complexidade, com aplicaes directas s tcnicas de tomada de deciso,

incorporando, em termos metodolgicos, a abordagem para a investigao

fundamental e aplicada acerca da deciso em sistemas complexos adaptativos.

consumir matria e energia do meio como forma de alimentar a sua actividade. Qualquer sistema vivo um sistema complexo longe do equilbrio. 4 A escola de Santa F a mais recente das grandes escolas da complexidade, sendo desenvolvida pelo Instituto de Santa F que nasceu na dcada de 1980, fundado principalmente por investigadores do Los Alamos National Laboratory (http://www.lanl.gov/index.php). Para mais detalhes ver: http://www.santafe.edu/.


4. A terceira fase da ciberntica e as tcnicas de tomada de deciso

A dcada de 1980 marcou a transio da segunda para a terceira fase da ciberntica. A

terceira fase resultou de uma maturao das cincias da complexidade que cresceram

na sua base conceptual, expandindo-se em particular com o desenvolvimento da

investigao da vida artificial e da inteligncia artificial, investigao, essa, que deu

origem s tcnicas de modelao baseada em agentes, tambm conhecida como

simulao multiagentes.

O propsito central da modelao baseada em agentes construir modelos em

computador de sistema complexos e investigar os padres (estatsticos) emergentes

comparando-os com os padres (estatsticos) observados nos sistemas reais concretos,

permitindo simular em computador caractersticas centrais desses mesmos sistemas

reais concretos, como base para a investigao fundamental e aplicada.

Em termos metodolgicos, as cincias da complexidade puseram em causa o

paradigma reducionista, tendo demonstrado que, para se investigar sistemas

complexos, necessrio abordar as relaes entre as partes e investigar os padres

emergentes, padres que no se encontram nas partes mas que so identificveis no

comportamento global agregado do sistema.

A investigao desse comportamento global que no redutvel s partes, implica a

necessidade de se simular em computador as relaes e dinmicas sistmicas das

partes avaliando a emergncia de padres estatsticos, de tal modo que se pode

identificar uma relao entre a dinmica coevolutiva das partes responsvel pelos

padres emergentes.

As noes de emergncia, coevoluo, adaptao e complexidade tornaram-se noes

centrais na terceira fase de desenvolvimento da ciberntica, marcada pela expanso

da modelao baseada em agentes como ferramenta de base de investigao no seio

das cincias da complexidade e como ferramenta de base de aplicao no seio das

tcnicas de tomada de deciso.

5. A quarta fase da ciberntica e as tcnicas de tomada de deciso

A quarta fase da ciberntica pode ser identificada com a transio para o sculo XXI,

embora tenha ainda razes na dcada de 1990. A quarta fase caracterizada por um

novo paradigma no seio da teoria da informao e da teoria da computao, conforme

o esquema seguinte que passamos a explicar:


Ciberntica Paradigma informacional Paradigma computacional

Primeira Fase Teoria da informao clssica de Claude Shannon

- Computao simblica mecnica; - Teoria dos autmatos.

Segunda Fase - Computao evolutiva; - Vida artificial.

Terceira Fase - Modelao baseada em agentes (vida artificial e inteligncia artificial).

Quarta Fase Teoria da Informao quntica

- Computao quntica

A quarta fase da ciberntica caracteriza-se pelo surgimento de uma nova teoria da

informao e por um novo ramo da computao, a saber: a teoria da informao

quntica e a computao quntica.

Enquanto que, nas trs fases anteriores, a teoria da informao clssica de Claude

Shannon foi a teoria prevalecente, na quarta fase, a teoria da informao quntica

passou a caracterizar um novo ramo paradigmtico no seio da ciberntica, a saber: a

ciberntica quntica.

A ciberntica quntica lida com a dinmica quntica dos sistemas complexos, incluindo

os sistemas adaptativos complexos. Embora a ciberntica quntica seja recente, a sua

raiz pode ser localizada na dcada de 1950 nos trabalhos de Hugh Everett no contexto

da mecnica quntica.

A mecnica quntica lida com os campos fundamentais da Natureza e com as

partculas (quanta) que lhes correspondem. As interaces fundamentais dos sistemas

fsicos e as suas propriedades dependem da dinmica ondulatria dos campos.

Contudo, para se investigar os campos necessrio interagir com os mesmos, o que

tem como consequncia uma alterao do comportamento ondulatrio dos campos,

esta alterao imprevisvel, existindo sempre propriedades fsicas dos campos que

no se conseguem medir, o que implica uma incerteza fundamental humana quando

se faz medies em contextos experimentais (princpio de incerteza de Heisenberg).

Na mecnica quntica, desenvolveu-se um formalismo matemtico que permite lidar

com esta incerteza presente microescala subatmica, atmica, molecular, celular e

infracelular, identificando-se que o comportamento estatstico observado nas

experincias laboratoriais tem um grau de previsibilidade calculvel em termos

estatsticos e sintetizvel em medidas de probabilidade. Os fsicos identificaram, no

padro estatstico observado, por seu turno, marcas do comportamento ondulatrio

dos campos, o que permitiu a Schrdinger (1926) a introduo de uma equao para


esse mesmo comportamento ondulatrio (a chamada equao de Schrdinger) que

Born conectou com a teoria probabilstica (Born, [1969], 1986).

Assim, o postulado formal de uma funo matemtica (a funo de onda) passou a ser

a base para conectar, no formalismo da mecnica quntica, os padres estatsticos ao

comportamento ondulatrio dos campos, permitindo prever o comportamento dos

sistemas qunticos utilizando a funo de onda (funo matemtica), nomeadamente:

as regies em que a ondulatria tem a sua maior amplitude correspondem s regies

com maior probabilidade, de acordo com o clculo baseado na funo de onda.

A interpretao fsica da funo de onda tem sido um dos principais problemas que

tem dividido os fsicos. O facto de a teoria funcionar, isto , de as previses estatsticas

calculadas com base na funo de onda serem confirmadas em termos experimentais,

permitiu teoria expandir-se em termos do seu universo aplicado, utilizando a funo

de onda e a equao de Schrdinger como instrumento de clculo, as principais

tecnologias dos nossos dias, desde a televiso aos computadores, telemveis, internet,

no seriam possveis sem a mecnica quntica, o facto experimental testado e

confirmado da eficcia preditiva da teoria tem permitido sustentar toda a indstria

tecnolgica avanada e o desenvolvimento tecnolgico do ps-guerra, mesmo sem

que a cincia concorde acerca do modo como devemos interpretar, em termos fsicos,

a funo de onda.

Hugh Everett III, na sua tese de doutoramento, deu origem a uma linha de

interpretaes que tem vindo a ganhar cada vez mais adeptos, em particular junto dos

especialistas em computao quntica, cosmlogos e astrofsicos.

Na sua proposta, Everett incorporou a teoria da informao de Shannon e a

ciberntica como base para interpretar a medio de propriedades fsicas e para

interpretar a funo de onda.

Everett aborda a cognio em termos de uma interaco sistmica entre observador e

sistema observado, interaco atravs da qual observador e sistema observado

passam a formar uma teia sistmica qual se refere a funo de onda enquanto

quantidade estatstica, assim, somos forados a considerar a funo de onda

(introduzida na mecnica quntica como funo de estado) enquanto quantidade

estatstica luz de uma noo de estado relativo5, isto , deixamos de poder atribuir

ao sistema observado um estado fsico mas, sim, temos de considerar a teia relacional

entre observador e observado, apenas a partir dessa mesma teia relacional que

podemos considerar a funo de onda enquanto quantidade estatstica que descreve a

dinmica sistemicamente correlacionada entre observador e observado.

5 Noo introduzida por Everett.


A proposta de Everett aproxima-se da cognio enactiva de Varela, no sentido em que

a cognio implica uma relao interactiva entre sistemas, tal que, no caso quntico,

conforme decorre do trabalho de Everett, o prprio observador tem de ser abordado

em termos qunticos enquanto totalidade sistmica tal que os ritmos ondulatrios do

observador tm de sincronizar com os ritmos ondulatrios do sistema, de onde resulta

uma forma de entrelaamento quntico relacional entre sistema observador e sistema

observado que fazem emergir uma teia sistmica entrelaada, com o seu prprio

campo ondulatrio no-local, a funo de onda tem, no formalismo de Everett, uma

interpretao estatstica em termos dessa mesma teia entrelaada, de tal modo que

uma descrio do comportamento do sistema local (em relao ao observador ou, em

alternativa, em relao ao sistema observado) uma descrio incompleta, o campo

emergente no-local.

A implicao da interpretao de Everett a de uma ligao ntima de cada sistema

com o Cosmos, enquanto parte do mesmo, ligao essa que, como decorre do trabalho

de Everett, conduz a uma abordagem universal da prpria mecnica quntica, a teoria

quntica passa a poder ser generalizada enquanto teoria sistmica acerca desta teia

relacional csmica, lidando com o entrelaamento dinmico entre as estruturas no

Cosmos. Deixamos de poder abordar a cincia em termos de uma separao entre

observador e observado, fazemos parte do Cosmos, qualquer sistema complexo

adaptativo tem de ser abordado em relao, no podemos pois abordar os jogos

considerando cada jogador em separado, cada alternativa em separado.

Com o desenvolvimento da mecnica quntica, na segunda metade do sculo XX, e

primeira dcada do sculo XXI, este entrelaamento quntico passou a ser identificado

como a fonte do comportamento clssico trabalhado na mecnica clssica. Assim, a

mecnica clssica constitui um padro dinmico emergente sustentado pelo nvel

quntico que caracterizado por uma ondulatria relacional e dinmica coevolutiva

sistmica de cariz mais prximo de uma computao orgnica coevolutiva do que de

uma computao mecnica simblica.

A ideia de que a informao deve ser trabalhada a partir de uma dinmica cognitiva

sistmica j presente ao nvel fundamental constitui uma das consequncias do

desenvolvimento matemtico da prpria computao quntica.

A computao quntica difere da computao clssica em mltiplos pontos que vieram

a integrar a proposta central da teoria quntica dos jogos que difere da teoria clssica

dos jogos de Von Neumann, Morgenstern e Nash em vrios pontos centrais, a saber:

O sistema avalia a totalidade decisional, ou seja, o sistema avalia todos os

caminhos alternativos em simultneo, pesando-os no seu clculo estratgico;

A deciso relacional, ou seja, o clculo decisional tem uma natureza enactiva.

A teoria quntica dos jogos tem dois nveis de aplicao, a saber:


Enquanto generalizao matemtica para efeitos de aplicao a sistemas

sociais e biolgicos: aqui falamos de comportamentos tipo qunticos, no caso

dos sistemas sociais, permite abordar jogos dinmicos coevolutivos em que no

existe uma estabilidade probabilstica, as probabilidades mudam com o jogo e

com a prpria dinmica de aprendizagem dos jogadores;

Enquanto teoria fundamental integrada na investigao acerca da cognio

adaptativa dos sistemas adaptativos complexos.

Estes dois nveis de aplicao decorrem do desenvolvimento das cincias da

complexidade qunticas que se desenvolveram na quarta fase da ciberntica.

Nomeadamente, na cincia dos sistemas qunticos complexos, encontramos a

aplicao da teoria quntica dos jogos modelao econmica (econofsica quntica),

com generalizaes para outras aplicaes s cincias sociais, para a modelao do

risco financeiro (finanas qunticas) e para a modelao das dinmicas de risco

interconectadas, no contexto da matemtica do risco. Estas aplicaes, em particular,

modelao do risco financeiro, apresentam uma maior eficcia do que a dos modelos

de jogos evolucionrios clssicos (Gonalves, 2011; 2013).

No esquema seguinte, encontramos uma estrutura geral de algumas das principais

reas de investigao da cincia dos sistemas qunticos complexos:

Cincia dos Sistemas Qunticos

Complexos

Computao

Quntica

Vida Artificial Quntica

Inteligncia Artificial Quntica

Caos Quntico

Sistemas Qunticos Abertos

Estruturas Dissipativas Qunticas

Econofsica Quntica

Teoria Quntica dos Jogos

Finanas Qunticas

Modelao de Risco


Enquanto que o ramo inferior, decorrente da econofsica quntica, e que inclui a teoria

quntica dos jogos, constitui uma rea de aplicaes do formalismo matemtico da

teoria quntica, generalizadas interdisciplinarmente para investigao no seio da

economia e de outras cincias sociais, no ramo superior da computao quntica

(inteligncia artificial quntica e vida artificial quntica) que encontramos a base para

uma nova cincia dos sistemas adaptativos complexos que incorpora a teoria quntica

enquanto teoria fundamental integrada na investigao interdisciplinar acerca da

cognio adaptativa em sistemas adaptativos complexos, investigao, essa, que

poder vir a ter implicaes fundamentais futuras, no somente em termos

tecnolgicos, como tambm em termos do conhecimento acerca das dinmicas

decisionais, com consequncias ao nvel da cincia dos processos de tomada de

deciso.

Esta ltima rea de investigao insere-se no seio da ciberntica quntica, que se

desenvolveu enquanto nova base paradigmtica transdisciplinar da quarta fase da

ciberntica e em que se insere a cincia dos sistemas complexos qunticos.

Existem trs grandes reas de investigao que decorrem da base paradigmtica da

ciberntica quntica e que so relevantes para a cincia da tomada de deciso, a

saber:

A computao adaptativa quntica, com aplicaes interdisciplinares biologia

quntica, vida artificial quntica e modelao baseada em agentes

(generalizvel para aplicaes aos sistemas sociais);

A cognio quntica, enquanto novo ramo das cincias cognitivas, que suporta,

em particular, a neurocincia quntica;

Uma nova cincia geral dos sistemas, em que se destaca a importncia da

dinmica quntica dos campos.

O esquema seguinte sintetiza estas novas linhas de investigao, desenvolvidas a partir

da base paradigmtica da ciberntica quntica e que se prendem com a cincia dos

sistemas complexos qunticos.


Relativamente computao adaptativa quntica, esta rea cientfica suporta, por um

lado, a investigao em biologia quntica e, por outro, a investigao em vida artificial

quntica e inteligncia artificial quntica, bases de um novo paradigma computacional

em desenvolvimento e que tem implicaes em cada um dos ramos acima.

A biologia quntica constitui uma rea central para a investigao emprica acerca do

papel das dinmicas qunticas na auto-organizao e adaptao dos organismos, com

implicaes directas na cincia de tomada de deciso e, em particular, na teoria

quntica dos jogos que adquire, neste ponto, um suporte emprico, deslocando o ramo

matemtico da teoria dos jogos do seu cariz eminentemente normativo para uma nova

rea de cincia aplicada enquanto teoria biolgica.

De facto, a teoria dos jogos clssica de Von Neumann, Morgenstern e Nash

eminentemente normativa, procura fornecer ferramentas matemticas para suportar

a deciso, dizendo como devemos jogar para obter melhores resultados. A teoria dos

jogos evolucionria, por seu turno, ainda no seio do paradigma clssico, visa a

investigao em torno dos sistemas adaptativos complexos e, assim, visa avaliar de

que modo os padres emergentes das dinmicas coevolutivas destes sistemas podem

ser abordados matematicamente e simulacionalmente por modelos de jogos

evolucionrios.

A teoria quntica dos jogos, nascida da econofsica, encontra uma nova rea de

aplicao e de empiria, passvel de suportar o desenvolvimento de teoria com poder

explicativo acerca dos sistemas biolgicos.

Em 17 e 18 de Dezembro de 2012, realizou-se, no Institute of Advanced Studies (IAS),

da Universidade de Surrey, uma conferncia sobre biologia quntica, organizada pelo

Ciberntica Quntica

Computao adaptativa quntica

Biologia quntica

Cognio quntica Neurocincia

quntica

Nova cincia geral dos sistemas

Importncia da dinmica quntica

dos campos


IAS em conjunto com o Biotechnology and Biological Sciences Research Council

(BBSRC) e a MILES (Models and Mathematics in Life and Social Sciences ). A

conferncia visou abordar os seguintes pontos centrais :

A necessidade da teoria quntica para a investigao dos sistemas biolgicos;

Novas abordagens para o estudo de sistemas qunticos abertos;

Dinmica quntica na fotossntese (teoria e experimentao);

Dinmica quntica em enzimas (teoria e experimentao);

Efeitos qunticos no ADN e mutaes (teoria e experimentao);

Outros sistemas experimentais (como por exemplo: sensoriais, neurais);

A conservao da coerncia quntica em ambientes celulares quentes e hmidos.

Os pontos escolhidos para a conferncia justificam-se face nova evidncia do papel

da mecnica quntica nos organismos biolgicos, destacando-se, em particular, os

seguintes pontos relevados pelos organizadores da conferncia:

A evidncia de que plantas utilizam uma forma de computao quntica para

calcularem como melhor dirigir energia atravs do seu aparato fotossinttico;

A descoberta de que os pssaros, insectos e outros animais podero utilizar o

entrelaamento quntico para detectar o campo magntico da terra;

Evidncia de que as enzimas utilizam dinmicas qunticas para acelerar as reaces

qumicas;

Evidncia acerca do possvel papel da mecnica quntica no sentido de olfacto;

Evidncia de que comportamentos qunticos que se pensava, previamente, apenas

possveis em sistemas laboratoriais altamente rarefeitos, a temperaturas prximas do

zero absoluto, poderem tomar lugar no mundo biolgico quente e hmido.

Estas descobertas recentes, sublinhadas pelos organizadores da conferncia,

constituem uma primeira evidncia, reconhecida pela comunidade cientfica da

biologia e da fsica, de como a vida, nas suas estratgias de sobrevivncia, tira partido

dos comportamentos qunticos.

A hiptese de que a teoria quntica poder ser til para a biologia no nova, em

1963, Ldwin publicou um artigo no jornal cientfico Reviews of Modern Physics acerca


de possveis dinmicas qunticas associadas s mutaes genticas. Mais

recentemente, McFadden e Al-Khalili (1999), por seu turno, apresentaram, numa linha

semelhante, um modelo quntico acerca da possibilidade de organismos conseguirem

dirigir as suas prprias mutaes, tirando partido dos comportamentos qunticos da

matria, hiptese que argumentada com base em evidncia da bactria E. coli.

Este argumento, consistente com as cincias da complexidade, , contudo,

incompatvel com a hiptese darwiniana de mutaes no-dirigidas, que o organismo

possa ter respostas adaptativas com expresso em mutaes dirigidas do seu ADN,

tendo como efeito mutaes adaptativas, escapa ao (neo)darwinismo, introduzindo a

questo de uma evoluo estrategicamente (auto)dirigida por via de uma dinmica

(quntica) de gerao selectiva de mutaes (McFadden, 2000).

Em Junho de 2011, no jornal Nature, foi publicado um artigo por Philip Ball com o

ttulo O Dealbar da Biologia Quntica (The Dawn of Quantum Biology), acerca de trs

das descobertas acima referidas: a dinmica quntica na fotossntese, a questo do

olfacto e a orientao das aves.

Todos os casos constituem exemplos do papel das dinmicas qunticas nos processos

adaptativos, e os primeiros exemplos biolgicos de jogos qunticos evolucionrios. De

facto, no que respeita fotossntese, descobriu-se que quando a luz atinge pigmentos

fotossintticos, que se aglomeram dentro das clulas de cada folha de uma planta e

em cada bactria fotossinttica, geram-se vibraes de electres, energizados pela luz,

cujos padres de vibrao, com comportamento quntico (designados por excites),

propagam-se exibindo um comportamento ondulatrio sincronizado que permite ao

organismo fotossinttico avaliar, ao nvel molecular, os caminhos alternativos at ao

centro de reaco e escolher o caminho mais curto, assim o organismo fotossinttico

maximiza a sua eficincia alimentar minimizando o desperdcio (Ball, 2011). Trata-se

de uma dinmica de optimizao quntica, observada num organismo vivo.

Embora exista evidncia favorvel hiptese de que os organismos biolgicos se

sirvam de estratgias qunticas para agilizarem as suas respostas adaptativas, estas

estratgias no so matematicamente abordveis num paradigma conceptual da

computao clssica (paradigma mecnico e algortmico) exportado para o contexto

biolgico quntico.

A partir da evidncia de optimizao quntica associada fotossntese, Gonalves

(2011; 2013) props novos modelos de optimizao quntica aplicada modelao do

risco nos mercados financeiros, tratando-se dos primeiros modelos a combinarem

abordagens de optimizao, vindas da investigao operacional, com a equao de

Schrdinger e capazes de replicarem os padres de turbulncia multifractal nos

mercados financeiros. Assim, a prpria rea da econofsica pode beneficiar da


investigao no seio da biologia quntica, de tal modo que a influncia biolgica, na

quarta fase da ciberntica, continua a aprofundar-se.

Numa linha paralela, mas tambm prxima da biologia quntica, encontramos a

neurocincia quntica. At ao momento, a neurocincia quntica tem-se focado

principalmente no funcionamento do crebro.

Destaca-se, a este propsito, o trabalho de Roger Penrose e Stuart Hameroff baseado

na computao quntica em microtbulos citoesqueletais dentro dos neurnios, de tal

modo que o crebro seria capaz de tirar partido da computao quntica tal que a

computao quntica se tornaria necessria para explicar os actos de conscincia e

dinmicas decisionais.

O neurofisiologista John Eccles, por seu turno, em 1985, num congresso sobre sistemas

complexos, neurobiologia, fsica e informtica organizado por Herman Haken (escola

de Estugarda para a complexidade), props um modelo acerca do papel das dinmicas

qunticas na neurobiologia, posteriormente publicado num volume do congresso

editado pela Springer.

Eccles, na sua proposta, situa a mente ao nvel da ondulatria quntica no-local,

trabalhando uma dinmica relacional mente-crebro que defende ser central no

processamento neural (Eccles, 1994).

Paralelamente a estas linhas da biologia quntica e da neurocincia quntica, a quarta

fase da ciberntica, caracterizada pela ascenso do paradigma quntico, est a

conduzir a uma nova cincia geral dos sistemas, com diferentes propostas por

diferentes autores.

Assim, por exemplo, recentemente, Saptsin e Soloviev (2009) defenderam que a

econofsica quntica constitui uma base para uma nova linguagem paradigmtica para

a cincia dos sistemas.

Por seu turno, Ervin Laszlo, que investigou na rea da filosofia dos sistemas, tem

avanado uma proposta para uma nova abordagem para uma cincia geral dos

sistemas, baseada na teoria quntica dos campos.

O percurso de Laszlo relevante, pois trata-se de um investigador que acompanhou o

desenvolvimento dos trabalhos na rea da cincia dos sistemas e cujo percurso pela

cincia dos sistemas o conduziu abordagem quntica.

O trabalho de Laszlo, no seio da filosofia dos sistemas e da cincia dos sistemas,

desenvolveu-se principalmente na dcada de 1970, tendo a influncia de Laszlo, nesta

rea de investigao, expandido na sequncia do seu encontro com Erich Jantsch, por

altura de uma conferncia realizada em Tquio em 1974, em que ambos discutiram

acerca das suas concepes sobre a auto-organizao.


Do encontro com Jantsch resultou, em Laszlo, o sentimento de que seria possvel uma

sntese para a cincia dos sistemas entre uma concepo mais quantitativa, seguida

por Jantsch e uma perspectiva mais qualitativa que correspondia de Laszlo e que

tinha como principais influncias Bergson, Whitehead e a teoria geral dos sistemas de

Bertalanffy. Aps um perodo de partilha de perspectivas entre Laszlo e Jantsch, este

ltimo apresentou Laszlo a Prigogine e ao grupo de Bruxelas. Lazslo (1987) refere que

aps a sua colaborao com Bertalanffy, Prigogine foi quem maior influncia teve

sobre os seus trabalhos.

Em 1986, Laszlo fundou o Grupo de Investigao sobre a Evoluo Geral (General

Evolution Research Group) juntamente com: Ralph Abraham (matemtico da

Universidade da Califrnia, Santa Cruz); Robert Artigiani (historiador da Academia

Naval dos EUA, Annapolis, Maryland); Gianluca Bocchi e Mauro Ceruti (da

Universidade de Gnova); Eric Chaisson (astrofsico do Harvard-Smithsonian Center for

Astrophysics); Vilmos Csnyi (bilogo da Universidade Etvs Lornd em Budapest);

Riane Eisler e David Loye (ento no Instituto de Futurologia de Carmel, Califrnia,

presentemente do Center for Partnership Studies); Jonathan Schull (especialista em

psicologia biolgica da Universidade de Haverford, Pensilvnia).

Da investigao de Laszlo, durante a dcada de 1980 e comeo da dcada de 1990,

resultou um entendimento do autor de que uma unidade interdisciplinar em torno dos

sistemas, enquanto tais, seria possvel, investigando as fracturas que ocorrem nas

diferentes cincias. Laszlo, na sua obra Nas Razes do Universo, identifica problemas

centrais na fsica, biologia, cincias cognitivas e cosmologia que apontam para lacunas

que se prendem com questes directamente conectadas com os sistemas, tomados

enquanto objecto e problema cientfico central, tal que, para solucionar essas lacunas

torna-se necessrio o desenvolvimento de uma cincia geral dos sistemas capaz de

identificar os elementos comuns 6 s diferentes cincias e de desenvolver uma

abordagem unificada para os sistemas que simultaneamente solucione as principais

lacunas decorrentes da especializao cientfica e das perspectivas parcelares acerca

dos sistemas, desenvolvidas por cada uma das cincias supra referidas.

Desde a dcada de 1990 que Laszlo visa encontrar uma abordagem integral para os

sistemas, introduzindo a questo quntica como base necessria para se pensar os

sistemas e para solucionar as diferentes lacunas. Efectivamente, conforme argumenta

Laszlo na sua obra As Razes do Universo, cada uma das lacunas apontam para uma

mesma base quntica existencial, necessria para compreender os sistemas e para

encontrar uma unidade na cincia, na forma de uma nova cincia geral dos sistemas.

Integrando a investigao mais recente na fsica fundamental, Laszlo colocou como

hiptese a existncia de um campo quntico, distinto dos restantes campos fsicos, e

6 Laszlo introduz, a este respeito, a noo de factor ausente (Laszlo, 1993).


que seria capaz de suportar as conexes instantneas observadas em experincias

laboratoriais e que apontam para uma no-localidade sistmica dos sistemas qunticos,

observvel em termos de efeitos.

A proposta de Laszlo, neste ponto, aproxima-se da interpretao da mecnica quntica

avanada pelo fsico David Bohm que considerava uma dinmica subquntica de um

campo no-local holodinmico 7 , responsvel pelas conexes instantneas entre

sistemas espacialmente separados mas que interagiram no passado ou partilharam

uma origem comum permanecendo conectados (entrelaamento quntico).

Laszlo, baseando-se em Bohm, assume que este campo quntico ter caractersticas

hologrficas sendo capaz de registar informao (memria quntica) e de transmitir

essa mesma informao a velocidades supraluminais (superiores velocidade da luz).

A caracterstica dinmica do campo, em torno do registo vivo de memria dos sistemas,

conduziu Laszlo (2004) a introduzir o nome de campo akshico para esse campo,

noo que o autor trabalha a partir do Snscrito akasha () com o significado de espao no sentido originante: substncia subjacente a tudo e que devm cada coisa

(Laszlo, 2007).

Quer Laszlo, quer Bohm identificam um campo com este tipo de natureza, naquilo que

sabemos serem flutuaes energticas no vcuo quntico, que se trata na realidade de

um plenum: um ter quntico. De referir que existe uma base no pensamento

filosfico de Espinosa no referida explicitamente nem por Laszlo nem por Bohm que

preferem recorrer ao pensamento filosfico asitico, evitando de algum modo, na sua

reinterpretao do vcuo quntico, uma conexo explcita com o pensamento

filosfico de Espinosa.

O ter quntico um facto reconhecido pela fsica (Davies, 2005). As propriedades

propostas por Laszlo e por Bohm, contudo, permanecem como hipteses de trabalho

entre outras.

Um ponto central que comea a ser aberto pela investigao mais recente no seio da

fsica fundamental, em particular da investigao no seio da gravidade quntica e das

aplicaes da teoria quntica dos jogos, abre uma questo nova que poder constituir

uma outra direco distinta da de Laszlo e com raiz em Everett.

7 Na sua interpretao, Bohm introduziu a noo de holomovimento trabalhada a partir da noo de que num holograma, em cada regio do espao, a ordem da estrutura total iluminada est dobrada e transportada no movimento da luz, tal que, generalizando, a dinmica de transporte de uma ordem implicada designada por Bohm de holomovimento (Bohm, 1980, pp.201, 202). Bohm assume uma ordem implicada subjacente a todas as coisas, tal que, segundo Bohm, a ordem em cada aspecto imediatamente perceptvel do mundo deve ser considerada como originria de uma ordem implicada mais abrangente (Bohm, 1980, p.208).


Everett que, conforme argumentado anteriormente, pode ser considerado entre os

primeiros ciberneticistas qunticos, permite-nos reinterpretar a funo de onda da

teoria quntica enquanto quantidade estatstica acerca das relaes entre sistemas,

assim, ao contrrio da formulao de Bohm, a no-localidade no advm de uma

dinmica subquntica, mas, sim, prprio dos sistemas e das suas relaes.

Conforme demonstrado por Everett, no existe um estado quntico absoluto, o

entrelaamento, que sabemos ser inevitvel 8 , permite reinterpretar a funo

matemtica de Schrdinger enquanto quantidade que se refere a entrelaamentos

passveis de ocorrerem e que permitem extrair informao estatstica acerca do

sistema. A partir do momento em que temos dois sistemas entrelaados, deixamos de

poder falar de um estado quntico de um dos sistemas em separado do outro.

Enquanto Bohm considerava a funo de onda como uma aproximao estatstica do

estado de um campo, Everett introduziu o problema da relao o que, face aos

modelos recentes das principais linhas de abordagens para a gravidade quntica9,

podemos ter de considerar uma dinmica hipertextual ao nvel fundamental,

trabalhando as dinmicas qunticas em termos das dinmicas relacionais entre

sistemas, o que aprofunda a ligao entre a teoria quntica e a ciberntica em termos

de modelos de computao quntica em rede.

Embora ainda em aberto, as evidncias para a computao quntica biolgica, e o

papel relevante da teoria quntica na neurocognio, assim como os avanos na

computao quntica e a crescente eficcia da teoria quntica dos jogos permitem

antecipar a expanso rpida da ciberntica quntica, enquanto base paradigmtica

com consequncias fundamentais para a cincia da tomada de deciso, quer ao nvel

de novas ferramentas decisionais quer ao nvel da investigao fundamental em torno

dos processos de tomada de deciso nos sistemas adaptativos complexos.

Bibliografia

- Ball, P. (2011) .Physics of life: The dawn of quantum biology. Nature, 474, pp. 272-274.

- Bohm, D. (1957). Causality and Chance in Modern Physics. Routledge, London.

- Bohm, D. (1980). A Totalidade e a Ordem Implicada. Trad. Mauro de Campos Silva.

Editora Cultrix, So Paulo.

8 O que constitui hoje um quebra-cabeas para os tecnlogos qunticos, pois tm dificuldade em manter o sistema computacional, construdo em laboratrio, separado o suficiente do meio para evitar o entrelaamento sistmico que conduz inevitavelmente perda de controlo sobre a computao quntica, pois deixa de ser possvel aplicar operaes qunticas sobre um sistema circunscrito e localmente controlado. 9 Referimo-nos, em particular, gravidade quntica por laos (loop quantum gravity) e teoria das

cordas.


- Born, M. [1969], (1986). Fsica Atmica. Trad. Egdio Namorado. Fundao Calouste

Gulbenkian, Lisboa.

- Davies, P.C.W. (2005). Quantum vacuum friction. J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt.

7 S40S46.

- Dupuy, [1994], (2000). The Mechanization of the Mind: On the Origins of Cognitive

Science. Trad. M.B. DeBevoise. Princeton University Press, Princeton.

- Eccles, J.C. (1994). Crebro e Conscincia. Trad. Ana Andr. Instituto Piaget, Lisboa.

- Everett, H. (1955). The Theory of the Universal Wavefunction. Manuscrito (1955). In:

Bryce DeWitt, R. Neill Graham, (eds.) (1973), The Many-Worlds Interpretation of

Quantum Mechanics, Princeton Series in Physics, Princeton University Press, Princeton.

pp. 3140.

- Everett, H. (1957). Relative state formulation of quantum mechanics. Reviews of

Modern Physics 29 (3), pp. 454462.

- Gonalves, C.P. (2011). Financial Turbulence, Business Cycles and Intrinsic Time in an

Artificial Economy. Algorithmic Finance, 1:2, 141-156 DOI: 10.3233/AF-2011-011.

- Gonalves, C.P. (2013). Quantum Financial Economics Risk and Returns. Journal of

Systems Science & Complexity, April, Volume 26, Issue 2, pp 187-200.

- Heylighten, F. e C. Joslyn (2001). Cybernetics and Second-Order Cybernetics. In: R.A.

Meyers (ed.), Encyclopedia of Physical Science & Technology (3rd ed.), Academic Press,

New York.

- Laszlo, E. (1987). Evoluo: A Grande Sntese. Trad. Dulce Matos. Instituto Piaget,

Lisboa.

- Laszlo, E. (1993). Nas Razes do Universo. Trad. Serafim Ferreira. Instituto Piaget,

Lisboa.

- Laszlo, E. (1996). Lagoa dos Murmrios. Trad. Fernanda Oliveira. Publicaes Europa-

Amrica, Mira-Sintra Mem Martins.

- Laszlo, E. (2007). Science and the Akashic Field An Integral Theory of Everything.

Inner Traditions, Rochester, Vermont.

- Laszlo, E. (2010). Why Your Brain Is A Quantum Computer.

http://www.huffingtonpost.com/ervin-laszlo/why-your-brain-is-a-

quant_b_489998.html

- Lwdin, P.-O. (1963). Proton tunneling in DNA and its biological implications. Reviews

of Modern Physics, 35 (3), pp. 724732.


- McFadden, J. e J. Al-Khalili (1999). A quantum mechanical model of adaptive

mutation. BioSystems, 50, pp. 203211.

- MacFadden, J. (2000). Quantum Evolution. HarperCollins, Reino Unido.

- Maturana, H. e F. Varela (1998). The Tree of Knowledge (revised edition). Shambhala

Press, Boston.

- Nash, J. (1950a). The Bargaining Problem. Econometrica, Vol. 18, no. 2: 155162.

- Nash, J. (1950b). Equilibrium Points in N-Person Games. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 36(1): 48-49.

- Nash, J. (1950c). Non-Cooperative Games. PhD Thesis.

- Nash, J. (1950d). Two-Person Cooperative Games. RAND P-172, August 9, http://www.rand.org/pubs/papers/2005/P172.pdf.

- Nash, J. (1951). Non-Cooperative Games. The Annals of Mathematics, Second Series, Vol. 54, No. 2, pp. 286-295.

- Penrose, R. (1995). Shadows of the Mind. Oxford University Press, Londres.

- Saptsin, V. e V. Soloviev (2009). Relativistic quantum econophysics - new paradigms in complex systems modelling. arXiv:0907.1142 [physics.soc-ph].

- Schrdinger, E. (1926). An Undulatory Theory of the Mechanics of Atoms and Molecules. Physical Review 28 (6): 10491070.

- Von Foerster, H. (1995). The Cybernetics of Cybernetics (2nd edition). FutureSystems Inc., Minneapolis.

- Von Neumann, J. e O. Morgenstern [1944], (1972). Theory of Games and Economic Behavior. EUA: Princeton University Press.

- Von Neumann, J. (1963). The General and Logical Theory of Automata. In: Taub, A.H., (ed.) John von Neumann - Collected Works, Design of Computers, Theory of Automata and Numerical Analysis, Vol.5, 288-326, Pergamon Press, Macmillan, New York.

- Wiener N. 1948. Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the

Machine. Hermann & Cie, Paris e MIT Press, Cambridge Massachusetts. (ISBN 978-0-

262-73009-9), 2nd revised ed. 1961.

Documents

As quatro fases da cibernética e a ciência da tomada de decisão, Carlos Pedro Gonçalves