Processamento Informação Sistemas Naturais

LCoN Meetings
Rafael Silveira Xavier
Contato: rsixavier@gmail.com
São Paulo, março de 2013
Processamento de Informação em
Sistemas Naturais

Histórico da Computação
 Estudo da computação automática (1940);
 Estudo do processamento de informação (1950);
 Estudo dos fenômenos envolvendo computadores (1960);
 Estudo do que pode ser automatizado (1970);
 Estudo da computação (1980);
 Estudo dos processos informacionais artificias e
naturais (2000).
Rafael Silveira Xavier -
rsixavier@gmail.com2

Conceitos de Computação
Computação
Máquina de Turing
Processamento de
Informação
a computação está vinculada a processos
naturais e artificias de manipulação e
análise de representações.

O que é informação?
 A palavra informação vem do latim informare que
significa dar forma, moldar, organizar.
 segundo Floridi (Floridi,2002), informação é um
conceito poderoso e elusivo que pode ser associado
com diversas explanações, dependendo dos requisitos
e intenções.
 A maioria das definições de informação envolvem um
componente objetivo (os sinais e os objetos
representados pelos sinais) e um componente
subjetivo (o significado).

Processamento de Informação
 Processamento de informação consiste em realizar um
processo sobre um conjunto de informações de
entrada (input) com o objetivo de gerar um conjunto
de informações de saída (output).
OUTPUTPROCESSAMENTOINPUT

Máquina de Turing (MT)
 Computação como um processamento de
strings.
rsixavier@gmail.com
PROCESSAMENTO
sequência de
transições de estado
Strings finitas
de entrada
Strings de
saída
6

Limitações de uma MT
 Uma MT é provida com uma string finita inicial, mas
não pode aceitar outras entradas externas enquanto
ela está computando (Peter Wegner, 1998).
 Se a entrada não for expressa por uma string inicial
finita não é computável.
 A semântica de transformação das strings é
completamente definida pelos seus elementos.
 A condição de parada (terminação/aceitação)só pode
ser especificada por um estado final ou por uma
repetição infinita de um estado.

Computação além da MT
 O formalismo da máquina de Turing esta ficando
insuficiente para explicar os processos
computacionais que estão sendo descobertos.
 Sistemas reativos: muitos sistemas como sistemas
operacionais e servidores web foram projetados para
rodar indefinidamente sem parada.
 Processamento de Informação na Natureza: Muitos
cientistas defendem a existência de processos
informacionais na natureza. O que não se sabe que
algoritmos geram o processo natural (SERÁ QUE SÃO
ALGORITMOS?). É um desafio para a ciência da
computação.

Computação Não-Convencional
 A computação não-convencional utiliza novos tipos de
substratos (materiais) e a dinâmica associada a cada
um dele para realizar computações que não se adequam
ao modelo clássico. Esse substratos vão desde buracos
negros e efeitos quântico até biomoléculas.
 Não universalidade (propósito específico);
 The wiring problem (problemas de comunic. em meio não natural);
 Codificação da informação (binário nem sempre funciona);
 Hidden input/output (interpretação do input/output);
 Computation vs. Itself (classificação do que é Comp.).

Computação Não-Convencional
rsixavier@gmail.com (Stepney, 2012)10

Computação Natural
rsixavier@gmail.com
Natural
Computing
Real World
(biology, physics)
Languages,
tools,
applications
Computational
Model
Computer
Harware
New
Insights
Abstraction
70 years ???
11

Natureza Info-Computacional
 Algumas visões contemporâneas sobre a natureza
assumem a informação e a computação como a chave
para entender e explicar a estrutura básica da
realidade física. Essas visões tem enfoques
distintos, pois vem de diferentes áreas do
conhecimento, como a Física, Química, Biologia,
Filosofia e Computação.
 O que é Computação?
 A Natureza realiza computações?
 Como a Natureza realiza computações?

Info-Computacionalismo
 Dentro deste framework, a realidade é uma hierarquia
de níveis, começando de um nível básico “proto-
informação” (fenômenos físicos elementares) como o
material do universo, e construindo um número de
níveis maiores de organização através de processos
computacionais.
 Fundamentalmente essa visão trata a estrutura do
universo como informacional a e a dinâmica (mudanças
de estado) como uma computação(Dodig-Crnkovic, 2011).

Sistemas Naturais
 Os sistemas naturais são sistemas abertos em comunicação
com o ambiente cujo comportamento é emergente e complexo,
ou seja, os comportamentos globais apresentados pelos
sistemas naturais são resultados das interações locais
simultâneas de elementos locais.
 Segundo Kampis (Kampis, 1991), sistemas biológicos
complexos devem ser modelados como “sistemas componentes”
cujo o comportamento em um senso geral é computacional
extrapolando o modelo de MT.
 o hardware define o software e o software define um novo
hardware, e assim recomeça o ciclo (Kampis, 1991).

Sistemas Naturais e
Computacionais

Informação na Natureza
Informação
Referencial
Ligações causais
entre domínios
disjuntos de um
sistema (fruto da
interação).
Não-Referencial
Baseado em
conhecimento,
passível de
codificação
(armazenável).

Informação na Natureza
 O conceito de informação referencial implica que a
dinâmica de um sistema não é determinada pelo
conjunto interno (armazenado) de informação, mas
pelas interações com os outros domínios do sistema
que geram mudanças na informação armazenada
desencadeando processos causais.
 Ao invés de uma dinâmica invariante, tem-se uma
dinâmica “auto-modificante”.
 Os sistemas tem que decidir como reagir (de uma
forma compulsória ou mais elaborada) em relação as
modificações em seu meio. (TOMADA DE DECISÃO)

Como entender a computação
na Natureza ?
Computação na
Natureza
Processos em redes de
interação
Tomada de Decisão

Proc. Informação na Natureza
 Entender os mecanismos das tomadas de decisão em
sistemas naturais traz uma nova luz para o
entendimento sobre a computação na natureza.
OUTPUT
TOMADA DE
DECISÃO
INPUT

Replicadores

Colônia de Bactérias
Rede de
comunicação
Extracelular
Bactéria
Rede de comunicação Intracelular

Modelos: em busca do caminho
 Interactions Machines (Wegner,1998): As Interactions
Machines estendem as MTs pela adição de ações dinâmicas de
entrada/saída (leitura/escrita) que interagem diretamente
com o ambiente externo.
 Self-Modifying Systems (Kampis,1996): Um SMS é um conjunto
de elementos interconectados em que o resultado de uma
computação individual de um componente leva a pelo menos
uma mudança na computação de outro elemento
 Interactions Nets (Lafont,1991): Uma IN é especificada por
um conjunto de agente um conjunto de regras de interação.
A noção de computação com ointeração

Onde queremos chegar
Natureza como Processador de
Informações
Física Química Biologia Filosofia Computação
Trazer um enfoque transdisciplinar para
essas visões.

Objetivos
 Estudar o processamento de informação em
sistemas naturais;
 Trazer novas propostas para a Engenharia de
Sistemas Inspirados na Natureza;
 Colaborar para uma visão transdisciplinar da
Computação Natural;
 Colaborar para a construção de uma nova forma
de interagir e utilizar a Natureza.

Vídeos para pensar
 http://www.ted.com/talks/kevin_slavin_how_a
lgorithms_shape_our_world.html
 http://www.youtube.com/watch?v=yJpi8SnFXHs

Processamento Informação Sistemas Naturais

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a Processamento Informação Sistemas Naturais

Semelhante a Processamento Informação Sistemas Naturais (20)

Mais de LCoN Mackenzie

Mais de LCoN Mackenzie (7)

Último

Último (20)

Processamento Informação Sistemas Naturais