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Uma economia de base tecnológica é aquela na qual todas as atividades, de finanças à educação, de saúde à alimentação, são realizadas por pessoas capacitadas para inovar e usar tecnologias para provocar crescimentos exponenciais na economia.

Todo grande momento de mudança carrega os seus sinais, mais ou menos sutis, e não é diferente com a economia de base tecnológica que, cada vez mais, ganha a atenção dos mercados.

Se todos os olhos se voltaram para esse novo universo econômico, os executivos de empresas se dividiram entre dois grupos. Enquanto alguns perdem o sono assistindo às rápidas mudanças do mercado, outros trabalham para inserir os seus negócios nesse novo mundo.

O fato é que, desde a forma como vamos ao mercado até a tecnologia espacial, nenhum setor vai passar inalterado por essa mudança. A disrupção tornou-se uma constante que precisa, principalmente, ser compreendida pelos líderes.

E se você quer entender mais sobre esses novos desafios da atualidade, continue lendo nosso conteúdo!

Qual é o conceito de disrupção?

A disrupção é uma força que quebra com a lógica existente para criar um novo modelo mais eficiente. Ou seja: uma inovação disruptiva acontece quando uma tecnologia chega ao mercado e muda a forma como as pessoas fazem as coisas, criando uma nova situação.

Podemos parar um momento para imaginar como deveria se sentir um artesão que, vivendo na Inglaterra agrária, no século XVIII, vivia de tecer roupas em um negócio familiar, de dimensão comunitária.

Sua rotina oscilava entre preparar o couro, retirar a lã da ovelha, tingir o material e produzir as vestimentas. De repente, passam a chegar das colônias matérias-primas em grande volume e a população passa a se agrupar em vilas que, adiante, dariam origem às cidades.

Então, é inventado o tear mecânico, que acelera a capacidade de produção, mas que não é acessível a esse tecelão. De repente, ele se torna um empregado em uma instituição estranha a todos e recém-criada: a fábrica – e seu mundo não voltaria a ser o mesmo.

Embora seja uma história comum, o que nos interessa nela é um detalhe: a vida do tecelão, a forma como ele comia, os problemas que tiravam o seu sono e o seu projeto de vida, tudo isso foi modificado pelos avanços tecnológicos da época.

E é aí que reside a disrupção: a capacidade de uma força externa, que surge para quebrar com a lógica existente e criar um novo modelo, mais eficiente. Como efeito, também aparece uma nova forma de pensar o mundo.

O que significa disrupção tecnológica?

A disrupção tecnológica é o conceito que define a mudança radical provocada pelo surgimento de uma nova tecnologia.

A inovação, para ser considerada disruptiva, precisa apresentar três principais características: simplicidade, maior eficiência em relação ao produto ou serviço existente e um preço acessível.

Além de tudo isso, ela precisa colocar o cenário anterior em desuso e obsoleto, ou seja, ele para de fazer sentido porque existe algo melhor para substituí-lo.

Um exemplo disso é o surgimento do transporte aéreo comercial, que permitiu que pessoas e produtos fossem transportados pelo mundo de forma rápida e segura.

Outro exemplo é a invenção da internet, que modificou a forma como as pessoas se comunicam, compram produtos e serviços e, inclusive, trabalham.

Um terceiro exemplo é a criação dos smartphones, que trouxe uma série de inovações para o mercado, como os aplicativos. Eles facilitam a vida das pessoas em diversos aspectos, desde a forma de se locomover até o acesso às redes sociais.

Como dá para notar, os exemplos são muitos. A disrupção está aí, à nossa frente, e acontece com grande frequência.

Impacto da disrupção tecnológica no mercado

Quando novas questões e organizações surgem, as velhas instituições não cessam o seu trabalho. Muito pelo contrário, na verdade, ele se torna ainda mais árduo.

Gigantes do mundo financeiro discutem como realizar a migração de seus dados para a computação em nuvem sem perder a segurança e governos se debatem com desafios próprios, como a proteção de dados (LGPD, no Brasil).

Desafios novos, portanto, que se colocam para os gestores das organizações que querem se manter perenes. Onde estão, afinal, os profissionais qualificados para encará-los? Onde estão os espaços educativos que formam esses profissionais para um mercado em transformação?

E mais, diante de uma escassez grande de profissionais e um ambiente profissional tecnológico tão aquecido, como manter os funcionários mais criativos e engajados presentes em um longo prazo?

Essa necessidade se traduz, por outro lado, em oportunidade: profissionais que abraçam esse universo passam a ser cada vez mais cobiçados e são capazes de oferecer resultados impressionantes.

A boa notícia é que não há discriminação de área: médicos que saibam utilizar a I.A. para interpretar exames serão cada vez requisitados e professores capazes de usar metodologias computacionais para demonstrar um aumento de desempenho dos alunos também.

É por isso que, mais do que nunca, gestores de empresas precisam olhar para tecnologia como um caminho para inovação e resposta para os desafios que o próprio nicho de mercado gera.

Conheça 3 tipos de inovação e veja como implementá-las na sua organização

Exemplos de tecnologias disruptivas

Agora que situamos você em relação ao tema, é muito importante trazer também exemplos de tecnologias disruptivas.

Ou seja, tecnologias capazes de trazer mudanças profundas na sociedade e na forma como as pessoas vivem e trabalham.

Algumas dos principais exemplos são:

1. Inteligência artificial;
2. Realidade aumentada;
3. Internet das coisas;
4. Pesquisas digitais de mercado;
5. Blockchain;

A seguir, iremos trabalhar sobre esses conceitos!

Inteligência artificial

A inteligência artificial (I.A) é uma área da computação que se dedica ao desenvolvimento de programas e máquinas capazes de realizar tarefas que, até então, só poderiam ser feitas por humanos.

Isso, por si só, já é disruptivo. A I.A. tem como objetivo criar máquinas que aprendem sozinhas, imitando o modo de funcionamento do cérebro humano.

Ela também é a base do machine learning, que é a capacidade das máquinas de aprenderem com a experiência, sem que sejam programadas para isso.

Alguns exemplos de aplicações da inteligência artificial são os sistemas de recomendação, chatbots, roteirização de entregas e tradução automática.

Realidade aumentada

A realidade aumentada (R.A) é uma das novas tecnologias que tem como objetivo inserir elementos virtuais em um ambiente real, de forma a enriquecer a experiência do usuário.

Isso é possível através do uso de dispositivos móveis, como celulares e tablets, que são capazes de reconhecer objetos reais e, a partir disso, sobrepô-los com conteúdos virtuais.

Ela é encarada como uma disrupção tecnológica importante, pois, além de criar diferentes experiências, pode ser usada para fins comerciais, como a criação de anúncios personalizados.

Alguns exemplos de aplicações da realidade aumentada são os aplicativos de turismo, que permitem que o usuário visualize informações do lugar apenas apontando o celular para ele, e os de compras, que permitem que o usuário experimente um produto antes de comprá-lo.

Internet das coisas

A internet das coisas (IoT) é um conceito que se refere à interconexão de dispositivos e objetos do dia a dia, como aparelhos eletrônicos e eletrodomésticos, com a internet.

Isso possibilita que esses objetos sejam monitorados e controlados remotamente, o que torna as atividades mais práticas e convenientes.

Além de facilitar o cotidiano, essa tecnologia disruptiva abre um leque gigantesco de possibilidades para os negócios. A criação de novos produtos e serviços, a otimização de processos e a geração de insights valiosos para a tomada de decisões são alguns deles.

Alguns exemplos de aplicações da internet das coisas são os termostatos inteligentes, que regulam automaticamente a temperatura do ambiente, e as lâmpadas conectadas, que podem ser ligadas e desligadas à distância.

Pesquisas digitais no mercado

As pesquisas digitais de mercado (PDM) são uma disrupção tecnológica que tem como objetivo mapear o comportamento do consumidor na internet.

Elas se dão, muitas vezes, por meio do uso de ferramentas de coleta e análise de dados, como cookies, web beacons e pixel tags. Com plataformas de pesquisa automatizada, tudo pode ser feito pela internet, de forma ágil, acessível e confiável.

As PDM são importantes para os negócios porque permitem que as empresas criem perfis dos seus clientes, otimizem suas campanhas publicitárias e melhorem ainda mais a experiência do usuário.

Alguns exemplos de usos das pesquisas digitais de mercado são a segmentação de público, o retargeting e o remarketing.

Blockchain

O blockchain é uma tecnologia disruptiva que se popularizou com a criação da moeda digital Bitcoin. Ele é uma espécie de banco de dados distribuído, ou seja, um sistema em que as informações são armazenadas em diversos computadores ao mesmo tempo.

Isso torna o blockchain mais seguro, pois para que uma informação seja alterada, todos os computadores da rede precisam estar de acordo.

Além disso, as transações são registradas em um livro-razão digital, que é conhecido como blockchain. Ele também pode ser utilizado para fins não monetários, como o registro de propriedades, documentos e votações.

Alguns exemplos de aplicações do blockchain são as moedas digitais, os smart contracts e os marketplaces.

Empresas que apostam na disrupção tecnológica

As empresas que apostam na disrupção tecnológica são aquelas que investem em inovação e criam novos produtos e serviços baseados nessas inovações. E, por essa razão, costumam se tornar pioneiras e referências no seu mercado.

Algumas das empresas disruptivas são a Netflix, a Uber, o Spotify, o Airbnb e o WhatsApp. A seguir, vamos explicar mais como cada uma opera de forma disruptiva.

Netflix

A Netflix é uma disrupção tecnológica porque criou um modelo de negócio inovador para o mundo dos filmes e séries. Ao mesmo tempo, conseguiu desbancar as TVs pagas por assinatura e o próprio cinema, por exemplo.

Ela foi criada em 1997 como um serviço de entrega de DVDs por meio de uma assinatura mensal. Em 2007, lançou o serviço de streaming, que permitiu que os usuários assistissem aos filmes e séries online.

Em 2013, a Netflix anunciou que iria produzir seus próprios conteúdos, chamados de “originais”. E foi assim que a empresa criou alguns dos seus programas mais bem-sucedidos, como Stranger Things e La Casa de Papel.

A empresa, ainda, faz uso da IA para personalizar a experiência do usuário, oferecendo recomendações de filmes e séries baseadas no seu histórico de reprodução.

Uber

A Uber também é vista como uma disrupção tecnológica, uma vez que criou um modelo de negócio inovador para o setor de transporte.

Ela foi fundada em 2009 como uma plataforma que conectava motoristas particulares a pessoas que precisavam de um transporte. Em 2016, lançou o serviço Uber Pool, que permitia que os usuários dividissem o carro e o curso da corrida com outras pessoas.

Sua grande disrupção está na forma de acessar o transporte, alternativo ao táxi, no qual qualquer pessoa pode usar seu carro como um meio para fazer dinheiro e, assim, outras pessoas usarem para chegar aos seus destinos.

Outra disrupção da Uber é também o Uber Eats, um serviço de entrega de refeições. Ele foi criado em 2014 e, em poucos anos, se tornou um dos principais players do mercado.

Spotify

O Spotify é uma disrupção tecnológica que se destaca por ser o primeiro serviço de streaming de música a ter sucesso no mundo.

Além de reduzir a pirataria, ela inovou o mercado musical ao permitir que o usuário ouvisse música de forma gratuita, com algumas limitações, mas a qualquer momento.

Ele foi criado em 2006 na Suécia e, em 2008, lançou o seu serviço de streaming. Em 2009, chegou aos Estados Unidos e, desde então, tem conquistado sempre mais usuários.

O Spotify, assim como a Netflix, faz uso da inteligência artificial para personalizar a experiência do usuário, oferecendo recomendações de músicas baseadas no seu histórico de reprodução.

Airbnb

O Airbnb é uma disrupção tecnológica que criou um mercado totalmente novo: o da hospedagem alternativa.

Ele foi fundado em 2008 como um site que conectava pessoas que precisavam de um lugar para ficar com aqueles que tinham um espaço disponível, seja uma casa, um quarto ou até mesmo um sofá.

A plataforma permite que os usuários vejam as opções de hospedagem disponíveis, escolham a que melhor se adequa às suas necessidades e, assim, façam a reserva.

O Airbnb também oferece a opção de “experiências”, em que os usuários podem escolher fazer um tour guiado ou participar de atividades como aula de culinária, por exemplo.

WhatsApp

O WhatsApp é uma das maiores tecnologias disruptivas quando o assunto é comunicação. Até então, as pessoas usavam apenas o SMS para se comunicar por texto. Seu grande diferencial está no fato de ser uma nova forma de se comunicar, que é mais simples, rápida e prática.

Ele foi criado em 2009 como um aplicativo de mensagens instantâneas para o iPhone. Em 2010, lançou a versão para o Android e, em 2013, tornou-se uma plataforma independente.

Em 2014, foi adquirido pelo Facebook por US$19 bilhões e, desde então, tem sido usado por milhões de pessoas no mundo todo.

O WhatsApp também oferece a opção de fazer chamadas de voz e de vídeo, além de permitir o compartilhamento de arquivos, imagens e vídeos.

Conclusão

São empresas e produtos inovadores que criam novos mercados e que estão transformando a forma como as pessoas vivem e se comunicam.

A disrupção tecnológica está presente em diversos setores da economia, como falamos, desde os médicos até os professores. Por isso, empresas que querem se manter no mercado precisam inovar para se manterem competitivas.

Entender o conceito de disrupção tecnológica é o primeiro passo para os líderes que querem se adaptar às novas tendências e inovações do mercado.

Mas para continuar aprendendo sobre liderança, tecnologia e inovação, não deixe de acompanhar nosso blog!

Leia também: O que são as empresas exponenciais e como entendê-las?

Caroline Verre

Ainda há muitos obstáculos técnicos a serem superados para alcançar uma economia espacial vibrante, mas uma barreira menos discutida ao progresso pode ser a mão de obra pronta para o espaço. É por isso que um grupo de astronautas, engenheiros e empreendedores se uniram para criar a primeira academia espacial privada do mundo.

O ano passado teve alguns marcos importantes para a indústria espacial privada, já que várias empresas realizaram seus primeiros voos tripulados. Ignorando a disputa sobre o que exatamente conta como “espaço”, tanto a Blue Origin quanto a Virgin Galactic começaram a levar turistas espaciais em passeios suborbitais, e apenas no mês passado a SpaceX lançou sua primeira equipe composta inteiramente de astronautas particulares.

Essa missão foi encomendada pela Axiom Space, que planeja várias outras missões privadas nos próximos anos e espera construir uma estação espacial privada em órbita até o final da década. Northop Grumman, Blue Origin e Nanoracks também pretendem ter suas próprias instalações orbitais comerciais em funcionamento até o final da década de 2020.

Se tudo isso se concretizar, o número de pessoas indo para o espaço na década de 2030 pode aumentar. O problema é que, atualmente, apenas as agências espaciais nacionais têm as instalações e os conhecimentos necessários para preparar os astronautas para os rigores do espaço. Um novo empreendimento chamado Star Harbor Academy espera preencher essa lacuna no mercado com uma instalação de US$ 120 milhões projetada para treinar os astronautas particulares do futuro.

“Há um renascimento sem precedentes ocorrendo na indústria espacial hoje”, disse a CEO Maraia Tanner em um comunicado à imprensa. “Temos a oportunidade de promover uma nova geração de exploradores, inovadores, empreendedores, educadores e tecnologias para deixar um legado poderoso e positivo para as próximas gerações.”

A empresa parece ter a experiência necessária para fazer isso acontecer, com um bando de ex-astronautas, ex-funcionários da NASA e importantes executivos aeroespaciais a bordo. Sua nova instalação será construída em um terreno de 53 acres em Lone Tree, Colorado, ao sul de Denver, e está programada para abrir suas portas em 2026.

Embora toda a sua gama de serviços não esteja disponível no lançamento, eventualmente apresentará tudo o que é necessário para treinar astronautas, incluindo voos de microgravidade, uma instalação de flutuabilidade neutra, uma centrífuga de alta gravidade, habitats terrestres e subaquáticos, câmaras hipobáricas e hiperbáricas. , e um centro de desempenho humano.

No entanto, a empresa não estará focada apenas em apoiar as missões tripuladas da indústria espacial privada. Também está planejando oferecer instalações para empresas que desejam testar sua tecnologia em condições realistas de voo espacial antes do lançamento.

Atualmente, existem apenas seis centros de R&D espaciais patrocinados pelo governo em todo o mundo, e nenhum deles é aberto ao público, segundo a empresa, o que limita a inovação em tecnologia espacial. A Star Harbor diz que seu novo campus de pesquisa reduzirá a barreira à entrada na economia espacial, e Tanner disse à Ars Technica que isso provavelmente representará pelo menos 60% da receita da empresa inicialmente.

No entanto, isso pode mudar rapidamente. A empresa aponta para um relatório recente da Câmara de Comércio dos EUA que prevê que o país precisará de mais de 1,5 milhão de trabalhadores para impulsionar a economia espacial.

Embora os players espaciais comerciais provavelmente tenham suas próprias instalações de treinamento, a empresa está apostando que, à medida que o número de astronautas particulares aumente, um número crescente ficará feliz em terceirizar esse trabalho. Atualmente, planeja oferecer cursos separados para operadores, usuários, especialistas de missão e passageiros.

Será necessária uma grande expansão nas missões espaciais tripuladas privadas para que esse plano se concretize. Mas, dada a rápida expansão da indústria espacial nos últimos anos e as grandes ambições de empresas como SpaceX e Axiom de levar mais humanos ao espaço, a classe de 2026 pode não precisar esperar muito para ganhar asas.

Artigo originalmente publicado no SingularityHub.

Caroline Verre

O tempo existe? A resposta a esta pergunta pode parecer óbvia: claro que sim! Basta olhar para um calendário ou um relógio.

Mas os desenvolvimentos na física sugerem que a inexistência do tempo é uma possibilidade aberta e que devemos levar a sério. Como pode ser isso, e o que isso significaria? Vai demorar um pouco para explicar, mas não se preocupe: mesmo que o tempo não exista, nossas vidas continuarão normalmente.

Uma crise na física
A física está em crise. No último século, explicamos o universo com duas teorias físicas extremamente bem-sucedidas: a relatividade geral e a mecânica quântica.

A mecânica quântica descreve como as coisas funcionam no mundo incrivelmente pequeno de partículas e interações de partículas. A relatividade geral descreve o quadro geral da gravidade e como os objetos se movem.

Ambas as teorias funcionam extremamente bem por si só, mas acredita-se que as duas entram em conflito uma com a outra. Embora a natureza exata do conflito seja controversa, os cientistas geralmente concordam que ambas as teorias precisam ser substituídas por uma nova teoria mais geral.

Os físicos querem produzir uma teoria da “gravidade quântica” que substitua a relatividade geral e a mecânica quântica, enquanto captura o extraordinário sucesso de ambas. Tal teoria explicaria como o quadro geral da gravidade funciona na escala em miniatura das partículas.

Tempo em gravidade quântica
Acontece que produzir uma teoria da gravidade quântica é extraordinariamente difícil.

Uma tentativa de superar o conflito entre as duas teorias é a teoria das cordas. A teoria das cordas substitui partículas por cordas vibrando em até 11 dimensões.

No entanto, a teoria das cordas enfrenta uma dificuldade adicional: uma variedade de modelos que não fazem previsões claras que possam ser testadas por experimentos para descobrir qual modelo é o correto.

Nas décadas de 1980 e 1990, muitos físicos ficaram insatisfeitos com a teoria das cordas e criaram uma série de novas abordagens matemáticas para a gravidade quântica.

Uma das mais proeminentes é a gravidade quântica em loop, que propõe que o tecido do espaço e do tempo é feito de uma rede de pedaços discretos extremamente pequenos, ou “loops”.

Um dos aspectos notáveis ​​da gravidade quântica em loop é que ela parece eliminar completamente o tempo. A gravidade quântica em loop não está sozinha na abolição do tempo: várias outras abordagens também parecem remover o tempo como um aspecto fundamental da realidade.

Horário emergente
Então, sabemos que precisamos de uma nova teoria física para explicar o universo, e que essa teoria pode não incluir o tempo. Suponha que tal teoria seja correta. O tempo não iria existir? É complicado e depende do que queremos dizer com existir.

As teorias da física não incluem mesas, cadeiras ou pessoas, e ainda assim aceitamos que existam mesas, cadeiras e pessoas. Por quê? Porque assumimos que tais coisas existem em um nível mais alto do que o nível descrito pela física.

Dizemos que as tabelas, por exemplo, “emergem” de uma física subjacente de partículas zunindo ao redor do universo.

Mas, embora tenhamos uma boa noção de como uma mesa pode ser feita de partículas fundamentais, não temos ideia de como o tempo pode ser “feito” de algo mais fundamental.

Portanto, a menos que possamos apresentar uma boa explicação de como o tempo surge, não está claro que podemos simplesmente supor que o tempo existe.

O tempo pode não existir em nenhum nível.

Tempo e seu impacto
Dizer que o tempo não existe em nenhum nível é como dizer que não existem mesas. Tentar sobreviver em um mundo sem mesas pode ser difícil, mas administrar um mundo sem tempo parece potencialmente desastroso.

Nossas vidas inteiras são construídas em torno do tempo. Planejamos o futuro, à luz do que sabemos sobre o passado. Nós responsabilizamos as pessoas moralmente por suas ações passadas, com o objetivo de repreendê-las mais tarde.

Acreditamos ser agentes (entidades que podem fazer coisas) em parte porque podemos planejar agir de uma maneira que trará mudanças no futuro. Mas qual é o sentido de agir para provocar uma mudança no futuro quando, em um sentido muito real, não há futuro pelo qual agir?

A descoberta de que o tempo não existe pode levar o mundo inteiro a um impasse. Não teríamos motivos para sair da cama.

Negócios, como sempre
Existe uma saída para a confusão. Embora a física possa eliminar o tempo, parece deixar intacta a causalidade: o sentido em que uma coisa pode provocar outra. Talvez o que a física esteja nos dizendo, então, é que a causalidade e não o tempo é a característica básica do nosso universo.

Pelo menos, é isso que Kristie Miller, Jonathan Tallant e eu discutimos em nosso novo livro.

Sugerimos que a descoberta de que o tempo não existe pode não ter impacto direto em nossas vidas, mesmo quando impulsiona a física para uma nova era.

Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Caroline Verre

Você já cometeu um erro que gostaria de poder desfazer? Corrigir erros do passado é uma das razões pelas quais achamos o conceito de viagem no tempo tão fascinante. Como muitas vezes retratado na ficção científica, com uma máquina do tempo nada mais é permanente – você sempre pode voltar e mudar. Mas a viagem no tempo é realmente possível em nosso universo ou é apenas ficção científica?

Nossa compreensão moderna de tempo e causalidade vem da relatividade geral. A teoria do físico teórico Albert Einstein combina espaço e tempo em uma única entidade – “espaço-tempo” – e fornece uma explicação extraordinariamente intrincada de como ambos funcionam, em um nível inigualável por qualquer outra teoria estabelecida. Essa teoria existe há mais de 100 anos e foi verificada experimentalmente com precisão extremamente alta, de modo que os físicos estão bastante certos de que ela fornece uma descrição precisa da estrutura causal do nosso universo.

Durante décadas, os físicos tentaram usar a relatividade geral para descobrir se a viagem no tempo é possível. Acontece que você pode escrever equações que descrevem a viagem no tempo e são totalmente compatíveis e consistentes com a relatividade. Mas a física não é matemática, e as equações não têm sentido se não corresponderem a nada na realidade.

Argumentos contra a viagem no tempo
Há duas questões principais que nos fazem pensar que essas equações podem ser irreais. A primeira questão é prática: construir uma máquina do tempo parece exigir matéria exótica, que é matéria com energia negativa. Toda a matéria que vemos em nossa vida diária tem energia positiva — matéria com energia negativa não é algo que você pode simplesmente encontrar por aí. Da mecânica quântica, sabemos que tal matéria pode teoricamente ser criada, mas em quantidades muito pequenas e por tempos muito curtos.

No entanto, não há provas de que seja impossível criar matéria exótica em quantidades suficientes. Além disso, outras equações podem ser descobertas permitindo a viagem no tempo sem exigir matéria exótica. Portanto, esse problema pode ser apenas uma limitação de nossa tecnologia atual ou compreensão da mecânica quântica.

A outra questão principal é menos prática, mas mais significativa: é a observação de que a viagem no tempo parece contradizer a lógica, na forma de paradoxos de viagem no tempo. Existem vários tipos de tais paradoxos, mas os mais problemáticos são os paradoxos de consistência.

Algo popular na ficção científica, paradoxos de consistência acontecem sempre que há um determinado evento que leva a mudar o passado, mas a própria mudança impede que esse evento aconteça em primeiro lugar.

Por exemplo, considere um cenário em que eu entro na minha máquina do tempo, uso-a para voltar cinco minutos no tempo e destruo a máquina assim que chegar ao passado. Agora que destruí a máquina do tempo, seria impossível para mim usá-la cinco minutos depois.

Mas se não posso usar a máquina do tempo, não posso voltar no tempo e destruí-la. Portanto, ele não está destruído, então posso voltar no tempo e destruí-lo. Em outras palavras, a máquina do tempo é destruída se e somente se não for destruída. Como não pode ser destruída e não destruída simultaneamente, esse cenário é inconsistente e paradoxal.

Eliminando os Paradoxos
Há um equívoco comum na ficção científica de que paradoxos podem ser “criados”. Viajantes do tempo geralmente são avisados ​​para não fazerem mudanças significativas no passado e evitar encontrar seus “eus” passados ​​​​por esse motivo exato. Exemplos disso podem ser encontrados em muitos filmes de viagem no tempo, como a trilogia De Volta para o Futuro.

Mas na física, um paradoxo não é um evento que pode realmente acontecer – é um conceito puramente teórico que aponta para uma inconsistência na própria teoria. Em outras palavras, paradoxos de consistência não implicam apenas que viajar no tempo é um empreendimento perigoso, eles implicam que simplesmente não pode ser possível.

Essa foi uma das motivações para o físico teórico Stephen Hawking formular sua conjectura de proteção cronológica, que afirma que a viagem no tempo deveria ser impossível. No entanto, esta conjectura até agora permanece não comprovada. Além disso, o universo seria um lugar muito mais interessante se, em vez de eliminar as viagens no tempo devido aos paradoxos, pudéssemos eliminar os próprios paradoxos.

Uma tentativa de resolver os paradoxos da viagem no tempo é a conjectura de autoconsistência do físico teórico Igor Dmitriyevich Novikov, que afirma essencialmente que você pode viajar para o passado, mas não pode mudá-lo.

De acordo com Novikov, se eu tentasse destruir minha máquina do tempo cinco minutos atrás, descobriria que é impossível fazê-lo. As leis da física de alguma forma conspirariam para preservar a consistência.

Introduzindo histórias múltiplas
Mas qual é o sentido de voltar no tempo se você não pode mudar o passado? Meu trabalho recente, junto com meus alunos Jacob Hauser e Jared Wogan, mostra que existem paradoxos de viagem no tempo que a conjectura de Novikov não pode resolver. Isso nos leva de volta à estaca zero, uma vez que, mesmo que apenas um paradoxo não possa ser eliminado, a viagem no tempo permanece logicamente impossível.

Então, este é o último prego no caixão da viagem no tempo? Não exatamente. Mostramos que permitir múltiplas histórias (ou, em termos mais familiares, linhas de tempo paralelas) pode resolver os paradoxos que a conjectura de Novikov não pode. Na verdade, ele pode resolver qualquer paradoxo que você lançar nele.

A ideia é muito simples. Quando saio da máquina do tempo, saio para uma linha do tempo diferente. Nessa linha do tempo, posso fazer o que quiser, inclusive destruir a máquina do tempo, sem alterar nada na linha do tempo original de onde vim. Como não posso destruir a máquina do tempo na linha do tempo original, que é a que usei para viajar no tempo, não há paradoxo.

Depois de trabalhar nos paradoxos da viagem no tempo nos últimos três anos, fiquei cada vez mais convencido de que a viagem no tempo poderia ser possível, mas apenas se nosso universo permitir que várias histórias coexistam. Então, rola?

A mecânica quântica certamente parece implicar isso, pelo menos se você concordar com a interpretação de “muitos mundos” de Everett, onde uma história pode se “dividir” em várias histórias, uma para cada resultado de medição possível – por exemplo, se o gato de Schrödinger está vivo ou morto , ou se cheguei ou não no passado.

Mas estas são apenas especulações. Meus alunos e eu estamos atualmente trabalhando para encontrar uma teoria concreta de viagem no tempo com múltiplas histórias que seja totalmente compatível com a relatividade geral. É claro que, mesmo que conseguíssemos encontrar tal teoria, isso não seria suficiente para provar que a viagem no tempo é possível, mas pelo menos significaria que a viagem no tempo não é descartada por paradoxos de consistência.

A viagem no tempo e as linhas do tempo paralelas quase sempre andam de mãos dadas na ficção científica, mas agora temos provas de que elas também devem andar de mãos dadas na ciência real. A relatividade geral e a mecânica quântica nos dizem que a viagem no tempo pode ser possível, mas se for, então várias histórias também devem ser possíveis.

Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Caroline Verre

PERGUNTA DO LEITOR: Se os humanos não morrerem em um apocalipse climático ou impacto de asteróide nos próximos 10.000 anos, é provável que evoluamos ainda mais para uma espécie mais avançada do que somos no momento? Harry Bonas, 57, Nigéria

A humanidade é o resultado improvável de quatro bilhões de anos de evolução.

De moléculas auto-replicantes nos mares Arqueanos, a peixes sem olhos nas profundezas do Cambriano, a mamíferos fugindo de dinossauros no escuro e, finalmente, improvavelmente, nós mesmos — a evolução nos moldou.

Organismos reproduzidos imperfeitamente. Erros cometidos ao copiar genes às vezes os tornavam mais adequados aos seus ambientes, de modo que esses genes tendiam a ser transmitidos. Seguiram-se mais reproduções e mais erros, o processo repetindo-se ao longo de bilhões de gerações. Finalmente, o Homo sapiens apareceu. Mas não somos o fim dessa história. A evolução não vai parar conosco, e podemos até estar evoluindo mais rápido do que nunca.

É difícil prever o futuro. O mundo provavelmente mudará de maneiras que não podemos imaginar. Mas podemos fazer suposições educadas. Paradoxalmente, a melhor maneira de prever o futuro é provavelmente olhar para o passado e assumir que as tendências passadas continuarão avançando. Isso sugere algumas coisas surpreendentes sobre o nosso futuro.

Provavelmente viveremos mais e nos tornaremos mais altos, além de ter uma constituição mais leve. Provavelmente seremos menos agressivos e mais agradáveis, mas teremos cérebros menores. Um pouco como um golden retriever, seremos amigáveis ​​e alegres, mas talvez não tão interessantes. Pelo menos, esse é um futuro possível. Mas para entender por que acho isso provável, precisamos olhar para a biologia.

O fim da seleção natural?
Alguns cientistas argumentam que a ascensão da civilização acabou com a seleção natural. É verdade que as pressões seletivas que dominaram no passado – predadores, fome, peste, guerra – praticamente desapareceram.

A fome e a fome terminaram em grande parte com colheitas de alto rendimento, fertilizantes e planejamento familiar. A violência e a guerra são menos comuns do que nunca, apesar das forças armadas modernas com armas nucleares, ou talvez por causa delas. Os leões, lobos e gatos com dentes de sabre que nos caçavam no escuro estão ameaçados ou extintos. Pragas que mataram milhões — varíola, peste negra, cólera — foram domadas por vacinas, antibióticos, água potável.

Mas a evolução não parou; outras coisas apenas conduzi-lo agora. A evolução não é tanto sobre a sobrevivência do mais apto, mas a reprodução do mais apto. Mesmo que a natureza tenha menos probabilidade de nos matar, ainda precisamos encontrar parceiros e criar filhos, então a seleção sexual agora desempenha um papel maior em nossa evolução.

E se a natureza não controla mais nossa evolução, o ambiente não natural que criamos – cultura, tecnologia, cidades – produz novas pressões seletivas muito diferentes daquelas que enfrentamos na era do gelo. Estamos mal adaptados a este mundo moderno; segue-se que teremos de nos adaptar.

E esse processo já começou. À medida que nossas dietas mudaram para incluir grãos e laticínios, desenvolvemos genes para nos ajudar a digerir amido e leite. Quando cidades densas criaram condições para a propagação de doenças, as mutações para resistência a doenças também se espalharam. E por alguma razão, nossos cérebros ficaram menores. Ambientes não naturais criam seleção não natural.

Para prever para onde isso vai, vamos olhar para a nossa pré-história, estudando as tendências nos últimos seis milhões de anos de evolução. Algumas tendências continuarão, especialmente aquelas que surgiram nos últimos 10.000 anos, depois que a agricultura e a civilização foram inventadas.

Também estamos enfrentando novas pressões seletivas, como a redução da mortalidade. Estudar o passado não ajuda aqui, mas podemos ver como outras espécies responderam a pressões semelhantes. A evolução em animais domésticos pode ser especialmente relevante – sem dúvida, estamos nos tornando uma espécie de macaco domesticado, mas curiosamente, domesticado por nós mesmos.

Usarei essa abordagem para fazer algumas previsões, embora nem sempre com alta confiança. Ou seja, vou especular.

Vida útil
Os humanos quase certamente evoluirão para viver mais – muito mais. Os ciclos de vida evoluem em resposta às taxas de mortalidade, à probabilidade de predadores e outras ameaças matarem você. Quando as taxas de mortalidade são altas, os animais devem se reproduzir jovens ou podem não se reproduzir. Também não há vantagem em evoluir mutações que previnem o envelhecimento ou o câncer – você não viverá o suficiente para usá-las.

Quando as taxas de mortalidade são baixas, o oposto é verdadeiro. É melhor levar o seu tempo para atingir a maturidade sexual. Também é útil ter adaptações que prolongam a vida útil e a fertilidade, dando-lhe mais tempo para se reproduzir. É por isso que animais com poucos predadores – animais que vivem em ilhas ou no fundo do oceano, ou são simplesmente grandes – evoluem por mais tempo. Tubarões da Groenlândia, tartarugas de Galápagos e baleias-da-groenlândia amadurecem tarde e podem viver por séculos.

Mesmo antes da civilização, as pessoas eram únicas entre os macacos por terem baixa mortalidade e longa vida. Caçadores-coletores armados com lanças e arcos podiam se defender contra predadores; o compartilhamento de alimentos evitou a fome. Assim, evoluímos com maturidade sexual atrasada e longa expectativa de vida – até 70 anos.

Ainda assim, a mortalidade infantil era alta – aproximando-se de 50% ou mais aos 15 anos. A expectativa média de vida era de apenas 35 anos. Mesmo após a ascensão da civilização, a mortalidade infantil permaneceu alta até o século 19, enquanto a expectativa de vida caiu – para 30 anos – devido a pragas e fomes.

Então, nos últimos dois séculos, melhor nutrição, medicina e higiene reduziram a mortalidade dos jovens para menos de 1% na maioria das nações desenvolvidas. A expectativa de vida subiu para 70 anos em todo o mundo e 80 nos países desenvolvidos. Esses aumentos são devidos à melhoria da saúde, não à evolução – mas eles preparam o cenário para a evolução estender nossa vida útil.

Agora, há pouca necessidade de reproduzir cedo. Se alguma coisa, os anos de treinamento necessários para ser um médico, CEO ou carpinteiro incentivam a adiar. E como nossa expectativa de vida dobrou, as adaptações para prolongar a vida e os anos férteis são agora vantajosas. Dado que mais e mais pessoas vivem até 100 ou até 110 anos (o recorde é de 122 anos), há motivos para pensar que nossos genes podem evoluir até que a pessoa média viva rotineiramente 100 anos ou até mais.

Tamanho e Força
Os animais geralmente evoluem em tamanho maior ao longo do tempo; é uma tendência observada em tiranossauros, baleias, cavalos e primatas – incluindo hominídeos.

Os primeiros hominídeos como Australopithecus afarensis e Homo habilis eram pequenos, com 120 cm a 150 cm de altura. Os hominídeos posteriores — Homo erectus, neandertais, Homo sapiens — ficaram mais altos. Continuamos a ganhar altura em tempos históricos, em parte impulsionados pela nutrição aprimorada, mas os genes parecem estar evoluindo também.

Por que ficamos grandes não está claro. Em parte, a mortalidade pode conduzir a evolução do tamanho; o crescimento leva tempo, então vidas mais longas significam mais tempo para crescer. Mas as fêmeas humanas também preferem machos altos. Portanto, tanto a mortalidade mais baixa quanto as preferências sexuais provavelmente farão com que os humanos fiquem mais altos. Hoje, as pessoas mais altas do mundo estão na Europa, lideradas pela Holanda. Aqui, os homens têm em média 183 cm (6 pés); mulheres 170 cm (5 pés 6 pol). Algum dia, a maioria das pessoas pode ser tão alta, ou mais alta.

À medida que crescemos, nos tornamos mais graciosos. Nos últimos dois milhões de anos, nossos esqueletos se tornaram mais leves à medida que confiávamos menos na força bruta e mais em ferramentas e armas. À medida que a agricultura nos obrigou a nos estabelecer, nossas vidas se tornaram mais sedentárias, então nossa densidade óssea diminuiu. À medida que passamos mais tempo atrás de mesas, teclados e volantes, essas tendências provavelmente continuarão.

Os humanos também reduziram nossos músculos em comparação com outros macacos, especialmente na parte superior do corpo. Isso provavelmente vai continuar. Nossos ancestrais tiveram que matar antílopes e cavar raízes; depois lavravam e colhiam nos campos. Os empregos modernos exigem cada vez mais trabalhar com pessoas, palavras e códigos – eles exigem cérebros, não músculos. Mesmo para trabalhadores braçais — agricultores, pescadores, lenhadores —, máquinas como tratores, hidráulica e motosserras agora assumem grande parte do trabalho. À medida que a força física se torna menos necessária, nossos músculos continuarão encolhendo.

Nossas mandíbulas e dentes também ficaram menores. No início, os hominídeos herbívoros tinham enormes molares e mandíbulas para triturar vegetais fibrosos. À medida que mudamos para carne e começamos a cozinhar, mandíbulas e dentes encolheram. Alimentos processados ​​modernos – nuggets de frango, Big Macs, sorvete de massa de biscoito – precisam de ainda menos mastigação, então as mandíbulas continuarão encolhendo e provavelmente perderemos nossos dentes do siso.

Beleza
Depois que as pessoas deixaram a África há 100.000 anos, as tribos distantes da humanidade ficaram isoladas por desertos, oceanos, montanhas, geleiras e distância. Em várias partes do mundo, diferentes pressões seletivas – climas, estilos de vida e padrões de beleza diferentes – fizeram com que nossa aparência evoluísse de maneiras diferentes. As tribos desenvolveram cores de pele, olhos, cabelos e características faciais distintas.

Com a ascensão da civilização e novas tecnologias, essas populações foram ligadas novamente. Guerras de conquista, construção de impérios, colonização e comércio – incluindo comércio de outros humanos – todas as populações deslocadas, que se cruzaram. Hoje, estradas, ferrovias e aeronaves também nos ligam. Os bosquímanos andavam 40 milhas para encontrar um parceiro; vamos percorrer 4.000 milhas. Somos cada vez mais uma população mundial, misturando-se livremente. Isso criará um mundo de híbridos: morenos claros, cabelos escuros, afro-euro-australo-americanos-asiáticos, a cor da pele e as características faciais tendendo a uma média global.

A seleção sexual acelerará ainda mais a evolução de nossa aparência. Com a maioria das formas de seleção natural não operando mais, a escolha do parceiro terá um papel maior. Os humanos podem se tornar mais atraentes, mas mais uniformes na aparência. A mídia globalizada também pode criar padrões de beleza mais uniformes, empurrando todos os seres humanos para um único ideal. As diferenças sexuais, no entanto, podem ser exageradas se o ideal for homens com aparência masculina e mulheres com aparência feminina.

Inteligência e personalidade
Por último, nossos cérebros e mentes, nossa característica mais distintamente humana, evoluirão, talvez dramaticamente. Nos últimos seis milhões de anos, o tamanho do cérebro dos hominídeos praticamente triplicou, sugerindo a seleção de cérebros grandes impulsionados pelo uso de ferramentas, sociedades complexas e linguagem. Pode parecer inevitável que essa tendência continue, mas provavelmente não.

Em vez disso, nossos cérebros estão ficando menores. Na Europa, o tamanho do cérebro atingiu o pico de 10.000 a 20.000 anos atrás, pouco antes de inventarmos a agricultura. Então, os cérebros ficaram menores. Os humanos modernos têm cérebros menores do que nossos predecessores antigos, ou mesmo pessoas medievais. Não está claro por quê.

Pode ser que a gordura e a proteína fossem escassas quando mudamos para a agricultura, tornando mais caro cultivar e manter cérebros grandes. Os cérebros também são energeticamente caros: queimam cerca de 20% de nossas calorias diárias. Em sociedades agrícolas com fome frequente, um cérebro grande pode ser um risco.

Talvez a vida de caçadores-coletores fosse exigente de maneiras que a agricultura não é. Na civilização, você não precisa enganar leões e antílopes, ou memorizar todas as árvores frutíferas e bebedouros em um raio de 1.600 quilômetros quadrados. Fazer e usar arcos e lanças também requer controle motor fino, coordenação, capacidade de rastrear animais e trajetórias – talvez as partes de nossos cérebros usadas para essas coisas tenham diminuído quando paramos de caçar.

Ou talvez viver em uma grande sociedade de especialistas exija menos poder cerebral do que viver em uma tribo de generalistas. As pessoas da idade da pedra dominavam muitas habilidades: caçar, rastrear, procurar plantas, fabricar remédios à base de plantas e venenos, fabricar ferramentas, travar guerras, fazer música e magia. Os humanos modernos desempenham papéis menos especializados, como parte de vastas redes sociais, explorando a divisão do trabalho. Em uma civilização, nos especializamos em um ofício e depois confiamos nos outros para todo o resto.

Dito isto, o tamanho do cérebro não é tudo: elefantes e orcas têm cérebros maiores que nós, e o cérebro de Einstein era menor que a média. Os neandertais tinham cérebros comparáveis ​​aos nossos, mas mais do cérebro era dedicado à visão e ao controle do corpo, sugerindo menos capacidade para coisas como linguagem e uso de ferramentas. Então, o quanto a perda de massa cerebral afeta a inteligência geral não está claro. Talvez tenhamos perdido certas habilidades, enquanto aprimoramos outras que são mais relevantes para a vida moderna. É possível que tenhamos mantido o poder de processamento por ter menos neurônios menores. Ainda assim, eu me preocupo com o que esses 10% ausentes da minha massa cinzenta fizeram.

Curiosamente, os animais domésticos também desenvolveram cérebros menores. As ovelhas perderam 24% de sua massa cerebral após a domesticação; para vacas, é de 26%; cães, 30 por cento. Isso levanta uma possibilidade inquietante. Talvez estar mais disposto a seguir passivamente o fluxo (talvez até pensando menos), como um animal domesticado, tenha sido criado em nós, como foi para eles.

Nossas personalidades devem estar evoluindo também. A vida dos caçadores-coletores exigia agressão. Eles caçavam grandes mamíferos, matavam por causa de parceiros e guerreavam com tribos vizinhas. Pegamos carne de uma loja e recorremos à polícia e aos tribunais para resolver disputas. Se a guerra não desapareceu, agora é responsável por menos mortes, em relação à população, do que em qualquer outro momento da história. A agressão, agora um traço mal-adaptativo, poderia ser criada.

Mudar os padrões sociais também mudará as personalidades. Os humanos vivem em grupos muito maiores do que outros macacos, formando tribos de cerca de 1.000 em caçadores-coletores. Mas no mundo de hoje as pessoas vivem em vastas cidades de milhões. No passado, nossos relacionamentos eram necessariamente poucos e muitas vezes ao longo da vida. Agora habitamos mares de pessoas, movendo-nos frequentemente a trabalho e, nesse processo, formando milhares de relacionamentos, muitos fugazes e, cada vez mais, virtuais. Este mundo nos levará a ser mais extrovertidos, abertos e tolerantes. No entanto, navegar em redes sociais tão vastas também pode exigir que nos tornemos mais dispostos a nos adaptar a elas, a ser mais conformistas.

Nem todos estão psicologicamente bem adaptados a esta existência. Nossos instintos, desejos e medos são em grande parte os dos ancestrais da idade da pedra, que encontraram significado em caçar e forragear para suas famílias, guerrear com seus vizinhos e orar aos espíritos ancestrais no escuro. A sociedade moderna atende bem às nossas necessidades materiais, mas é menos capaz de atender às necessidades psicológicas de nossos cérebros primitivos de homem das cavernas.

Talvez por isso, um número crescente de pessoas sofre de problemas psicológicos, como solidão, ansiedade e depressão. Muitos recorrem ao álcool e outras substâncias para lidar com isso. A seleção contra a vulnerabilidade a essas condições pode melhorar nossa saúde mental e nos tornar mais felizes como espécie. Mas isso pode ter um preço. Muitos grandes gênios tiveram seus demônios; líderes como Abraham Lincoln e Winston Churchill lutaram contra a depressão, assim como cientistas como Isaac Newton e Charles Darwin, e artistas como Herman Melville e Emily Dickinson. Alguns (como Virginia Woolf, Vincent Van Gogh e Kurt Cobain) tiraram a própria vida. Outros (Billy Holiday, Jimi Hendrix e Jack Kerouac) foram destruídos pelo abuso de substâncias.

Um pensamento perturbador é que mentes perturbadas serão removidas do pool genético, mas potencialmente ao custo de eliminar o tipo de faísca que criou líderes visionários, grandes escritores, artistas e músicos. Os futuros humanos podem ser mais bem ajustados, mas menos divertidos de se divertir e menos propensos a lançar uma revolução científica – estável, feliz e chato.

Novas espécies?
Era uma vez nove espécies humanas; agora somos só nós. Mas poderia uma nova espécie humana evoluir? Para isso, precisaríamos de populações isoladas sujeitas a pressões seletivas distintas. A distância não nos isola mais, mas o isolamento reprodutivo poderia teoricamente ser alcançado pelo acasalamento seletivo. Se as pessoas fossem culturalmente segregadas – casando-se com base em religião, classe, casta ou mesmo política – populações distintas, até espécies, poderiam evoluir.

Em A Máquina do Tempo, o romancista de ficção científica HG Wells viu um futuro onde a classe criava espécies distintas. As classes altas evoluíram para os belos mas inúteis Eloi, e as classes trabalhadoras se tornaram os feios e subterrâneos Morlocks, que se revoltaram e escravizaram os Eloi.

No passado, religião e estilo de vida às vezes produziram grupos geneticamente distintos, como visto, por exemplo, em populações judaicas e ciganas. Hoje, a política também nos divide – poderia nos dividir geneticamente? Os liberais agora se aproximam de outros liberais e os conservadores se aproximam dos conservadores; muitos da esquerda não namorarão apoiadores de Trump e vice-versa.

Isso poderia criar duas espécies com visões instintivamente diferentes? Provavelmente não. Ainda assim, na medida em que a cultura nos divide, ela pode impulsionar a evolução de maneiras diferentes, em pessoas diferentes. Se as culturas se tornarem mais diversas, isso poderá manter e aumentar a diversidade genética humana.

Estranhas Novas Possibilidades
Até agora, tomei principalmente uma perspectiva histórica, olhando para trás. Mas, de certa forma, o futuro pode ser radicalmente diferente do passado. A própria evolução evoluiu.

Uma das possibilidades mais extremas é a evolução direcionada, onde controlamos ativamente a evolução de nossa espécie. Já nos criamos quando escolhemos parceiros com aparências e personalidades que gostamos. Por milhares de anos, caçadores-coletores arranjaram casamentos, buscando bons caçadores para suas filhas. Mesmo quando as crianças escolhem os parceiros, os homens geralmente devem buscar a aprovação dos pais da noiva. Tradições semelhantes sobrevivem em outros lugares hoje. Em outras palavras, criamos nossos próprios filhos.

E daqui para frente, faremos isso com muito mais conhecimento do que estamos fazendo e mais controle sobre os genes de nossa progênie. Já podemos rastrear a nós mesmos e embriões para doenças genéticas. Poderíamos potencialmente escolher embriões para genes desejáveis, como fazemos com as colheitas. A edição direta do DNA de um embrião humano provou ser possível – mas parece moralmente abominável, efetivamente transformando crianças em objetos de experimentação médica. E, no entanto, se essas tecnologias fossem comprovadas como seguras, eu poderia imaginar um futuro em que você seria um pai ruim se não desse a seus filhos os melhores genes possíveis.

Os computadores também fornecem uma pressão seletiva inteiramente nova. À medida que mais e mais correspondências são feitas em smartphones, delegamos decisões sobre como será a próxima geração aos algoritmos de computador que recomendam nossas correspondências em potencial. O código digital agora ajuda a escolher qual código genético é transmitido para as gerações futuras, assim como molda o que você transmite ou compra online. Isso pode soar como ficção científica sombria, mas já está acontecendo. Nossos genes estão sendo curados por computador, assim como nossas playlists. É difícil saber aonde isso leva, mas me pergunto se é totalmente sábio entregar o futuro de nossa espécie aos iPhones, à Internet e às empresas por trás deles.

As discussões sobre a evolução humana são geralmente retrógradas, como se os maiores triunfos e desafios estivessem no passado distante. Mas à medida que a tecnologia e a cultura entram em um período de mudança acelerada, nossos genes também. Indiscutivelmente, as partes mais interessantes da evolução não são as origens da vida, dinossauros ou neandertais, mas o que está acontecendo agora – nosso presente e nosso futuro.

Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Caroline Verre

Para alguns pesquisadores do envelhecimento, o segredo da longevidade é simples: coma menos.

Décadas de pesquisa mostraram que a restrição moderada de calorias, sem qualquer outra intervenção, aumenta a expectativa de vida saudável em moscas, vermes e camundongos. No entanto, mencione a restrição calórica, ou “RC”, em humanos em qualquer fórum de longevidade, e você desencadeará um debate furioso entre defensores obstinados e dissidentes apaixonados.

A razão também é simples: só temos teorias, mas faltam dados suficientes em humanos. É extremamente difícil realizar um teste exigindo que as pessoas reduzam consistentemente suas calorias de maneira controlada. Afinal, poucas pessoas querem seguir consistentemente uma dieta rigorosa. E se o truque funcionar, é ainda mais difícil descobrir o porquê. Mas se pudermos ter um vislumbre dos fundamentos biológicos da restrição calórica, poderemos ativar artificialmente “programas” moleculares que aumentam a expectativa de vida, enquanto desligam aqueles que são prejudiciais a uma vida longa e saudável.

Tradução: podemos comer nosso bolo e ter longevidade (e mais uma fatia de bolo) também.

Digite CALERIE. A avaliação abrangente dos efeitos a longo prazo da redução da ingestão de energia é o primeiro estudo controlado. Liderado por cientistas da Universidade de Yale e da Pennington Biomedical Research, o estudo descobriu que cortar calorias em apenas 14% por 2 anos – cerca de um muffin a menos por dia – conferiu vários benefícios à saúde conhecidos por combater o envelhecimento.

A fonte da juventude parecia derivar de uma proteína na junção entre metabolismo e imunidade, que caiu vertiginosamente após a dieta.

“Dois anos de restrição calórica modesta reprogramaram os caminhos nas células de gordura que ajudam a regular a forma como as mitocôndrias geram energia, as respostas anti-inflamatórias do corpo e potencialmente a longevidade”, disse o autor do estudo, Dr. Eric Ravussin. “Em outras palavras, a restrição calórica reconecta muitas das respostas metabólicas e imunológicas que aumentam a expectativa de vida e a saúde.”

Indo um passo adiante, a equipe desativou a proteína em camundongos. Sem cortar calorias, os roedores tiveram menos inflamação associada ao envelhecimento e um timo mais eficiente – um órgão que produz células imunes – em comparação com colegas de idade semelhante.

“RC tem sido uma pedra angular da biologia do envelhecimento por décadas”, disseram os Drs. Timothy Rhoads e Rozalyn Anderson, da Universidade de Wisconsin-Madison, que não participaram do estudo. Mas, eles continuaram, deixando de lado as recomendações de estilo de vida, a chave é descobrir por que funciona. Ao fazer isso, podemos descobrir o que nos torna vulneráveis ​​ao envelhecimento e o que nos torna mais fortes.

Vamos falar de peso
CALERIE é um estudo robusto, tanto em objetivos quanto em escopo. O objetivo geral é adicionar dados sólidos ao debate duradouro: a restrição calórica retarda os sinais de envelhecimento em humanos?

Em seguida, vem a dança tripla entre a “santíssima trindade” de restrição calórica, inflamação e imunidade – como funciona esse tango para controlar a longevidade? Estudos anteriores descobriram que cortar calorias em camundongos às vezes aumentava a chance de infecção. Mas outros descobriram que reduz a inflamação relacionada à idade para ajudar a preservar a função do tecido.

“Aqui estamos perguntando: o que a restrição calórica está fazendo com os sistemas imunológico e metabólico e se é realmente benéfico, como podemos aproveitar as vias endógenas [dentro do corpo] que imitam seus efeitos em humanos?” disse o autor sênior Dr. Vishwa Deep Dixit.

O estudo seguiu um caminho notavelmente diferente de pesquisas anteriores sobre restrição calórica. Em vez de começar com animais de laboratório – moscas, vermes e camundongos – a equipe foi direto para 200 voluntários humanos. Eles primeiro estabeleceram a ingestão calórica básica nos participantes ao longo de duas semanas usando um método rigoroso que calcula quanta energia eles ingerem versus quanto gastam. Os participantes foram então monitorados por seis meses com rigorosos testes de laboratório de sua composição corporal – músculo versus gordura, por exemplo. Com a linha de base estabelecida, alguns participantes reduziram suas calorias em cerca de 14% pelos próximos dois anos, enquanto comiam o que queriam.

Estudos anteriores em roedores que reduziram suas calorias pela metade resultaram em melhor função de seu timo e células T imunes, bem como uma queda nas moléculas que promovem a inflamação. A equipe perguntou se o mesmo era possível em humanos sem uma queda drástica – e insustentável – de calorias.

Eles disseram, em suma, que sim.

Usando ressonância magnética, a equipe descobriu que a restrição calórica aumentou o tamanho do timo em pessoas que cortam calorias. Uma pequena bolha que fica entre os pulmões, o timo é fundamental para a função imunológica, atuando como um berço para células imunológicas poderosas. Com a idade, o timo diminui rapidamente de tamanho, tornando os idosos mais propensos a infecções.

Quando adultos saudáveis ​​chegam aos 40 anos, explicou Dixit, cerca de 70% do timo já é gorduroso e não funcional.

A restrição calórica não apenas preservou o tamanho do timo; também aumentou sua função, com uma produção muito maior de células T imunes. O grupo de controle, que não restringiu calorias, não obteve nenhum benefício imunológico ou timo. “O fato de que este órgão pode ser rejuvenescido é, na minha opinião, impressionante porque há muito pouca evidência de que isso aconteça em humanos”, disse Dixit. “Que isso seja possível é muito emocionante.”

Vamos falar do por quê
Além da função do timo, os dieters também tinham menos pneus gordurosos em torno de suas cinturas, melhores reações à insulina e vasos sanguíneos e corações mais saudáveis.

Indo mais fundo, a equipe perguntou por que cortar calorias – algo relacionado ao metabolismo – tem um impacto no sistema imunológico e na longevidade saudável. Trabalhos em roedores mostraram anteriormente que as células de gordura são atores centrais na inflamação e na imunidade. Aqui, os pesquisadores coletaram amostras das células de gordura dos participantes e programaram de forma abrangente sua expressão genética para espiar as vias biológicas ativadas.

Com a tela, eles ampliaram um gene, PLA2G7, que desligou dramaticamente com a dieta. Para além do nome, o gene é um mistério, com suas funções biológicas pouco conhecidas. Com algumas investigações sérias, a equipe descobriu um papel tênue para a proteína que o gene produz: ela pode se conectar a moléculas gordurosas que impulsionam a inflamação. “Ajoelhe” o gene, ele pode desligar a inflamação e também ativar a longevidade.

Testando sua teoria, a equipe excluiu PLA2G7 em camundongos. Surpreendentemente, cortar esse gene reduziu drasticamente a obesidade em camundongos com dieta rica em gordura. As moléculas inflamatórias que circulavam no sangue caíram drasticamente e os camundongos tiveram um melhor perfil imunológico geral. Equivalente a cerca de 70 anos na idade humana, o timo dos camundongos idosos floresceu na velhice, com uma massa muito maior.

Vamos cortar calorias?
CALERIE é um dos primeiros estudos a mostrar que cortar um pouco as calorias em humanos aumenta as funções que normalmente declinam com o envelhecimento. O teste, agora em sua segunda fase, não é perfeito: ainda não sabemos as consequências a longo prazo do corte de calorias ou o que acontece quando as pessoas voltam à ingestão calórica normal. Porque vamos ser sinceros: é extremamente difícil manter uma dieta por anos a fio.

Mas o mais importante é que o estudo abriu uma rota nova e pouco ortodoxa na pesquisa da longevidade. Ao estudar um tratamento potencial em pessoas primeiro e depois testar o porquê em animais de laboratório – e não o contrário – descobrimos um novo fator para os benefícios da restrição calórica. E se, como o estudo conclui, a chave para combater o envelhecimento está na interseção entre o metabolismo e o sistema imunológico em humanos, “mais estudos semelhantes podem nos levar a alvos potenciais que podem melhorar a função imunológica, reduzir a inflamação e potencialmente até aumentar a vida útil saudável ”, disse Dixit.

Agora que tal aquela segunda fatia de bolo?

Caroline Verre

Uma vez que a contracultura arrefeceu, o LSD e os cogumelos mágicos passaram a tropeçar em outro mundo: a psiquiatria. Um pequeno – mas em rápido crescimento – grupo de médicos está adotando as drogas como ferramentas poderosas contra uma infinidade de demônios mentais. Pessoas que sofrem de depressão, abuso de substâncias e transtorno de estresse pós-traumático (TEPT) se beneficiaram de psicodélicos em pequenos ensaios controlados. Os psicodélicos, mais de 50 anos após o Summer of Love, voltaram a decolar.

Com uma ressalva: eles deixam as pessoas chapadas. Embora seja uma vantagem para usuários recreativos, os efeitos que alteram a mente podem ser um sério prejuízo para os pacientes. Por enquanto, os tratamentos são cuidadosamente administrados e monitorados dentro das clínicas, em vez de pacientes tomando pílulas em casa. Obstáculos regulatórios proíbem ainda mais a adoção generalizada.

Mas e se houver uma maneira de tirar a droga e deixar apenas os efeitos terapêuticos das substâncias?

Esta semana, uma equipe extraiu e cristalizou a estrutura de drogas psicoativas ancoradas no cérebro. Usando raios-X, eles mapearam as interações no nível de nanoescala, separando aquelas que podem levar a alucinações daquelas que podem acalmar mentes perturbadas. Com o conhecimento em mãos, eles projetaram vários primos sintéticos do LSD, que ajudaram a reprimir os sintomas depressivos em camundongos sem sinais de que as criaturas estavam ficando chapadas.

Embora possa ser um longo caminho dos ratos aos homens, o estudo é um de uma série de trabalhos de alto perfil que buscam retirar a magia alucinógena dos psicodélicos, adicionando uma pitada de magia de cura. Por enquanto, eles não serão balas de prata – os camundongos precisavam de uma boa dose para amortecer sua depressão, que é uma bandeira vermelha para possíveis efeitos colaterais.

Mas as implicações são profundas. Se validadas em humanos, as drogas lançariam as bases para um regime de tratamento totalmente novo para problemas mentais que assombram milhões de pessoas.

“Este trabalho vai gerar muito interesse”, disse à Science o Dr. Bryan Roth, da Escola de Medicina da Universidade da Carolina do Norte, um especialista na área que não esteve envolvido no estudo.

Um Renascimento Psicodélico
Os psicodélicos eram a rave nos anos 50 e 60, e não apenas na cena das festas, mas também na psiquiatria. Na época, o tratamento de pacientes com LSD, psilocibina (o componente ativo dos cogumelos mágicos) ou MDMA (também conhecido como molly ou ecstasy) era considerado uma alternativa promissora a outras terapias para restaurar a saúde e a autonomia de pessoas confinadas a longo prazo em asilos. Ao longo da década, os cientistas testaram cerca de 40.000 pessoas em mais de 1.000 estudos para tratamento de problemas de saúde mental e dependência.

Apesar dos resultados inicialmente promissores (embora rudimentares), os estudos pararam quando os psicodélicos foram banidos como uma reação ao uso recreativo generalizado.

No entanto, os neurocientistas nunca pararam de examinar seu potencial, mesmo com o risco de suas carreiras. Um avanço veio na década de 2010, quando vários estudos mostraram que a ketamina, um tranquilizante para cavalos e uma droga para festas, tinha efeitos de cair o queixo para a depressão. Ao contrário de outros antidepressivos, que geralmente levam meses para funcionar – se funcionam – a ketamina desencadeou efeitos benéficos em algumas pessoas com apenas uma dose e em poucas horas.

Inicialmente recebidos com ceticismo e considerados “bons demais para ser verdade”, estudos rigorosos mostraram ainda que em camundongos, a ketamina impulsionou o nascimento de novos neurônios no cérebro enquanto ajustava as redes neurais para serem mais adaptáveis. Em 2019, uma forma de ketamina foi aprovada pela FDA como o primeiro antidepressivo verdadeiramente novo em décadas, aclamado como “um divisor de águas” para a depressão e um ponto de virada para o retorno dos psicodélicos como uma força terapêutica potencial. Também levantou imediatamente a questão: podemos fazer uma alternativa não alucinógena?

Uma solução estrutural
À medida que a ketamina começou a se recuperar em proeminência psiquiátrica, outras drogas – incluindo LSD, psilocibina e MDMA – também começaram suas árduas jornadas de reentrada na respeitabilidade médica. Entre 2010 e 2020, os ensaios clínicos triplicaram, com vários mostrando efeitos dramáticos. Um estudo descobriu que sete em cada dez pessoas que tomaram psilocibina reduziram seus sintomas pela metade. Outros ensaios clínicos, realizados principalmente no Reino Unido e no Canadá, estão entrando em estágio final.

Para superar os obstáculos regulatórios, no entanto, os biólogos estruturais seguiram um caminho diferente: alterando a estrutura desses produtos químicos, por sua vez, eliminando sua capacidade de desencadear uma viagem indesejada.

Começa com a visualização de onde os produtos químicos afetam o cérebro. O ponto crucial é um receptor chamado 5-HT2AR. O receptor não evoluiu para nos deixar chapados; em vez disso, é uma base de proteína crítica para a serotonina – um químico cerebral ou neurotransmissor – que está envolvido em muitas de nossas funções básicas. O humor é um deles, e é por isso que os antidepressivos mais comuns hoje têm como alvo esses receptores.

Assim como o porto de Los Angeles, o 5-HT2AR tem vários locais de ancoragem para produtos químicos, cada um acionando uma rota diferente de “cadeia de suprimentos”. Dependendo da “estação” de ancoragem, a mesma carga – a droga – muda a forma como o neurônio reage ao recrutar outros “provedores” moleculares. Dependendo desses fornecedores, a droga ajusta o circuito neural de diversas maneiras, alterando a resposta do cérebro à droga.

No novo estudo, a equipe caçou as proteínas “provedoras” que desencadeiam efeitos antidepressivos. Eles primeiro encharcaram vários cérebros de camundongos com diferentes drogas, incluindo LSD, cogumelos mágicos, serotonina e uma terapia não alucinógena para a doença de Parkinson. Eles então cristalizaram o “dock” do 5-HT2AR e examinaram como os produtos químicos interagiam com ele em escala atômica com feixes de raios-X.

Surpreendentemente, muitos psicodélicos acabaram sendo metamorfos. Em vez de atracarem em um ponto, eles foram capazes de se contorcer e se ligarem a outra cavidade próxima. Voltando para os camundongos, eles descobriram como as diferentes docas funcionavam. Uma doca, por exemplo, levou os camundongos a mexerem a cabeça, sinal de que estavam chapados. Outro, quando testado para depressão, aliviou os sintomas.

Guiado pelo mapa de encaixe do 5-HT2AR, a equipe projetou vários primos de LSD que preferencialmente se ligam ao “dock” antidepressivo. Repetindo o experimento, eles encontraram dois produtos químicos (com os nomes não atraentes de IHCH-7079 e IHCH-7806) que tinham atividade antidepressiva, sem a contração da cabeça normalmente vista com LSD ou psilocibina.

De legado para lendário?
O estudo é um dos muitos que seguem a receita para uma nova geração de substâncias que curam a mente, em vez de substâncias alucinantes. Como eles funcionam permanece um mistério, e é por isso que o escrutínio intrincado de 5-HT2AR e outros receptores de serotonina é o manual atual.

Na linha de frente estão o Dr. David Olson, da Universidade da Califórnia, Davis, e o Dr. Bryan Roth, da UNC-Chapel Hill. Vários anos atrás, Olson sintetizou cerca de uma dúzia de produtos químicos semelhantes ao LSD, com um resultado promissor chamado TBG (tabernanthalog) que também se liga aos receptores de serotonina. Em camundongos, a droga impulsionou a infraestrutura neuronal para o aprendizado e reduziu o comportamento de busca de substâncias nos roedores. Em meados de 2021, uma única dose do medicamento foi considerada eficaz para distúrbios de estresse em camundongos. A Delix Therapeutics, uma empresa cofundada por Olson, está explorando rapidamente os novos medicamentos para uso clínico, com ensaios potencialmente começando ainda este ano.

Enquanto isso, Roth trabalhou para decifrar a estrutura do 5-HT2AR quando ligado a compostos psicodélicos. O estudo seminal, em 2020, ganhou um “primeiro vislumbre” de como eles agem. “Dada a notável eficácia da psilocibina para a depressão (nos ensaios da Fase II), estamos confiantes de que nossas descobertas acelerarão a descoberta de antidepressivos de ação rápida e potencialmente novos medicamentos para tratar outras condições, como ansiedade grave e transtorno por uso de substâncias”, ele disse. disse na época.

Por enquanto, os autores pregam cautela. Semelhante aos primos não alucinógenos anteriores, suas moléculas precisam de uma dose alta para ver os efeitos antidepressivos. Mas os novos mapas estruturais se somam a um atlas crescente para ajudar a orientar as drogas não alucinógenas. “Esses dados estruturais adicionais ajudarão nos esforços para projetar novos antidepressivos e antipsicóticos”, disse Olson.

Caroline Verre

Os astrônomos tiraram a primeira imagem direta de um buraco negro em 2019, graças ao material que brilha em sua presença. Mas muitos buracos negros são quase impossíveis de detectar. Agora, outra equipe usando o Telescópio Espacial Hubble parece ter finalmente encontrado algo que ninguém viu antes: um buraco negro que é completamente invisível. A pesquisa, que foi publicada online e submetida para publicação no Astrophysical Journal, ainda não foi revisada por pares.

Buracos negros são o que resta depois que grandes estrelas morrem e seus núcleos entram em colapso. Eles são incrivelmente densos, com gravidade tão forte que nada pode se mover rápido o suficiente para escapar deles, incluindo a luz. Os astrônomos estão interessados ​​em estudar os buracos negros porque eles podem nos dizer muito sobre as maneiras pelas quais as estrelas morrem. Ao medir as massas dos buracos negros, podemos aprender sobre o que estava acontecendo nos momentos finais das estrelas, quando seus núcleos estavam em colapso e suas camadas externas estavam sendo expelidas.

Pode parecer que os buracos negros são, por definição, invisíveis; afinal, eles ganharam seu nome por causa de sua capacidade de capturar a luz. Mas ainda podemos detectá-los pela maneira como interagem com outros objetos graças à sua forte gravidade. Centenas de pequenos buracos negros foram detectados pela forma como interagem com outras estrelas.

Existem duas abordagens diferentes para tal detecção. Nas “estrelas binárias de raios X”, nas quais uma estrela e um buraco negro orbitam um centro compartilhado enquanto produzem raios X, o campo gravitacional de um buraco negro pode puxar material de seu companheiro. O material circunda o buraco negro, aquecendo por fricção ao fazê-lo. O material quente brilha intensamente na luz de raios-X, tornando o buraco negro visível, antes de ser sugado para dentro do buraco negro e desaparecer. Você também pode detectar pares de buracos negros à medida que eles se fundem, espiralando para dentro e emitindo um breve flash de ondas gravitacionais, que são ondulações no espaço-tempo.

Existem muitos buracos negros vagando pelo espaço sem interagir com nada, no entanto, são difíceis de detectar. Isso é um problema, porque se não podemos detectar buracos negros isolados, não podemos aprender sobre como eles se formaram e sobre a morte das estrelas de onde vieram.

Novos Horizontes Sombrios
Para descobrir um buraco negro tão invisível, a equipe de cientistas teve que combinar dois tipos diferentes de observações ao longo de vários anos. Essa conquista impressionante promete uma nova maneira de encontrar a classe anteriormente indescritível de buracos negros isolados.

A Teoria Geral da Relatividade de Einstein previu que objetos massivos curvariam a luz à medida que ela passasse por eles. Isso significa que qualquer luz que passe muito perto de um buraco negro invisível – mas não perto o suficiente para acabar dentro dele – será dobrada de maneira semelhante à luz que passa por uma lente. Isso é chamado de lente gravitacional e pode ser detectado quando um objeto em primeiro plano se alinha com um objeto de fundo, dobrando sua luz. O método já foi usado para estudar tudo, desde aglomerados de galáxias até planetas ao redor de outras estrelas.

Os autores desta nova pesquisa combinaram dois tipos de observações de lentes gravitacionais em sua busca por buracos negros. Começou com eles detectando a luz de uma estrela distante subitamente ampliada, brevemente fazendo com que ela parecesse mais brilhante antes de voltar ao normal. No entanto, eles não podiam ver nenhum objeto em primeiro plano que estivesse causando a ampliação através do processo de lente gravitacional. Isso sugeria que o objeto poderia ser um buraco negro solitário, algo que nunca havia sido visto antes. O problema era que também poderia ter sido apenas uma estrela fraca.

Descobrir se era um buraco negro ou uma estrela fraca exigia muito trabalho, e foi aí que surgiu o segundo tipo de observações de lentes gravitacionais. Os autores repetidamente tiraram imagens com o Hubble por seis anos, medindo até que ponto a estrela parecia se mover à medida que sua luz era desviada.

Eventualmente, isso permitiu que eles calculassem a massa e a distância do objeto que causou o efeito de lente. Eles descobriram que era cerca de sete vezes a massa do nosso sol, localizado a cerca de 5.000 anos-luz de distância, o que parece distante, mas na verdade está relativamente próximo. Uma estrela desse tamanho e tão próxima deve ser visível para nós. Como não podemos vê-lo, eles concluíram que deve ser um buraco negro isolado.

Fazer tantas observações com um observatório como o Hubble não é fácil. O telescópio é muito popular e há muita competição pelo seu tempo. E dada a dificuldade de confirmar um objeto como este, você pode pensar que as perspectivas de encontrar mais deles não são grandes. Felizmente, estamos no início de uma revolução na astronomia. Isso se deve a uma nova geração de instalações, incluindo a pesquisa Gaia em andamento e o próximo Observatório Vera Rubin e o Telescópio Espacial Romano Nancy Grace, que farão medições repetidas de grandes partes do céu com detalhes sem precedentes.

Isso será enorme para todas as áreas da astronomia. Ter medições regulares e de alta precisão de grande parte do céu nos permitirá investigar coisas em massa que mudam em escalas de tempo muito curtas. Estudaremos coisas tão variadas quanto asteroides, estrelas explosivas conhecidas como supernovas e planetas ao redor de outras estrelas de novas maneiras.

Quando se trata da busca por buracos negros invisíveis, isso significa que, em vez de comemorar a descoberta de apenas um, em breve poderemos encontrar tantos que se tornará rotina. Isso nos permitirá preencher as lacunas em nossa compreensão das mortes de estrelas e da criação de buracos negros.

Em última análise, os buracos negros invisíveis da galáxia estão prestes a achar muito mais difícil esconder.

Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Caroline Verre

A Meta está construindo um novo supercomputador para treinar enormes algoritmos de aprendizado de máquina. Embora apenas parcialmente completo, o AI Research Supercluster (RSC) já está entre as máquinas mais poderosas do planeta. Quando terminar, a empresa anteriormente conhecida como Facebook diz que será o supercomputador de IA mais rápido do mundo.

A Meta espera que o RSC possa melhorar seus produtos treinando algoritmos que melhor detectem conteúdo nocivo. Além disso, a empresa diz que os avanços podem permitir a tradução de idiomas em tempo real entre dezenas de milhares de pessoas online e algoritmos multitarefa que podem aprender e generalizar em diferentes inputs, incluindo texto, imagens e vídeo.

Tudo isso, disse a empresa, ajudará a avançar em aplicações do mundo real como a robótica e, é claro, construir as bases do metaverso (ainda primordial). “No metaverso, é cem por cento do tempo uma experiência multissensorial 3D, e você precisa criar agentes de inteligência artificial nesse ambiente que sejam relevantes para você”, disse Jerome Pesenti, vice-presidente de IA da Meta, ao Wall Street Jornal esta semana.

Quaisquer que sejam as aplicações finais, o investimento mostra que os maiores players de tecnologia – de Meta a Alphabet e Microsoft – consideram cada vez mais crucial ser competitivo em IA de ponta.

A grande IA está em voga
O anúncio faz parte de uma tendência de algoritmos de aprendizado de máquina cada vez maiores que exigem maiores recursos de computação e conjuntos de dados maiores.

Em 2020, o algoritmo de linguagem natural GPT-3 da OpenAI mostrou que grandes ganhos poderiam ser obtidos aumentando o número de conexões internas em algoritmos, conhecidos como parâmetros, e a quantidade de dados de treinamento canalizados por meio deles. Com 175 bilhões de parâmetros, o GPT-3 era 17 vezes maior que seu predecessor GPT-2. Encorajada pelo sucesso do GPT-3, a Microsoft lançou seu Megatron AI no ano passado, um algoritmo três vezes maior que o GPT-3, e pesquisadores do Google e chineses construíram algoritmos com mais de um trilhão de parâmetros. Antecipando o próximo passo, a Meta disse que planeja usar o RSC para treinar algoritmos com trilhões de parâmetros.

Cada vez mais, esses algoritmos extensos exigem supercomputadores, as máquinas do tamanho de uma sala que os cientistas usam para simular sistemas físicos, desde partículas elementares até o clima da Terra e o universo em geral. No ano passado, por exemplo, a OpenAI anunciou que sua parceira Microsoft havia construído um supercomputador dedicado para treinar seus modelos. Segundo as empresas, a nova máquina estava entre os cinco supercomputadores mais rápidos do mundo (na época).

Embora a Meta não tenha dado números sobre a velocidade máxima atual do RSC, em termos de poder de processamento bruto, parece comparável ao supercomputador Perlmutter, classificado como quinto mais rápido do mundo. No momento, o RSC é executado em 6.800 unidades de processamento gráfico (GPUs) NVIDIA A100, um chip especializado antes limitado a jogos, mas agora usado mais amplamente em IA. A máquina já está processando fluxos de trabalho de visão computacional 20 vezes mais rápido e modelos de linguagem grandes (como GPT-3) 3 vezes mais rápido. Quanto mais rapidamente uma empresa puder treinar modelos, mais ela poderá concluir e melhorar ainda mais em um determinado ano.

Além da velocidade pura, o RSC dará a Meta a capacidade de treinar algoritmos em seu enorme acervo de dados do usuário. Em uma postagem no blog, a empresa disse que treinou anteriormente a IA em conjuntos de dados públicos e de código aberto, mas o RSC usará dados gerados pelo usuário do mundo real dos servidores de produção da Meta. Esse detalhe pode deixar mais do que algumas pessoas em branco, dadas as inúmeras controvérsias de privacidade e segurança que a Meta enfrentou nos últimos anos. No post, a empresa se esforçou para observar que os dados serão cuidadosamente anonimizados e criptografados de ponta a ponta. Eles também disseram que o RSC não terá nenhuma conexão direta com a internet maior.

Para acomodar os enormes conjuntos de dados de treinamento do Meta e aumentar ainda mais a velocidade de treinamento, a instalação crescerá para incluir 16.000 GPUs e um exabyte de armazenamento – equivalente a 36.000 anos de vídeo de alta qualidade – ainda este ano. Uma vez concluído, o Meta diz que o RSC fornecerá dados de treinamento a 16 terabytes por segundo e operará a uma velocidade máxima de 5 exaflops.

Se concluído hoje, isso tornaria o RSC o supercomputador de IA mais rápido do mundo. Mas vale a pena investigar o que exatamente isso significa por um momento.

Maçãs para maçãs?
Os supercomputadores variam muito na forma como são construídos. As configurações comuns incluem unidades de processamento central (CPUs) e GPUs, mas os fabricantes dos chips diferem, assim como a infraestrutura que os conecta. Para comparar supercomputadores, a indústria usa um benchmark chamado operações de ponto flutuante por segundo – ou mais coloquialmente, flops – que mede o número de equações simples que um supercomputador resolve a cada segundo.

De acordo com a lista Top500 mais recente, o supercomputador mais rápido do mundo é o Fugaku e vem do Japão.

O Fugaku, que na verdade não usa nenhuma GPU, registrou uma velocidade máxima de 442 petaflops (ou 442 mil trilhões de operações por segundo). É rápido. Mas sistemas como o Fugaku são cada vez mais construídos para treinar a IA também. Assim, o Top500 começou a relatar um novo benchmark especificamente para aplicativos de IA. Como os algoritmos de aprendizado de máquina não exigem a mesma precisão que os aplicativos científicos, o novo benchmark de IA usa uma medida menos precisa. Por essa medida, Fugaku atinge velocidades de pico acima de um exaflop – ou um milhão de trilhões de operações por segundo. Isso é o que se entende por um supercomputador de IA.

Agora, de volta ao Meta.

A maioria das máquinas na lista Top500 são operadas por governos e universidades. Supercomputadores privados, como RSC e a máquina construída pela OpenAI e Microsoft, não aparecem na lista. Para o desempenho, temos que acreditar na palavra das empresas. Supondo que o RSC atinja velocidades máximas de 5 exaflops para aplicativos de IA, ele venceria o Fugaku por uma margem decente. Mas se isso ainda será o melhor do mundo no final deste ano não está tão claro. Espera-se que o próximo supercomputador Frontier seja três vezes mais rápido que o Fugaku para aplicações de alta precisão. Também construído para IA, o Frontier será uma forte competição pelo supercomputador de IA.

Também vale a pena notar que o desempenho máximo em um benchmark não é equivalente ao desempenho real em cargas de trabalho do mundo real. De acordo com o analista de computação de alto desempenho Bob Sorensen, “A medida real de um bom projeto de sistema é aquele que pode ser executado rapidamente nos trabalhos para os quais foi projetado. De fato, não é incomum que alguns HPCs atinjam menos de 25% de seu chamado desempenho máximo ao executar aplicativos do mundo real.”

Um benchmark de IA emergente, chamado MLPerf, está mais próximo de medir o desempenho em tarefas do mundo real. Ele ainda não mede a rapidez com que os sistemas treinam modelos muito grandes, mas ainda é uma comparação útil. Nos resultados mais recentes do MLPerf, sistemas usando chips NVIDIA A100, os mesmos usados ​​para construir RSC, dominaram o campo. E o maior sistema testado, o supercomputador Selene AI da NVIDIA, treinou o processador de linguagem BERT (agora diminuto) em apenas 16 segundos, comparado a 20 minutos para sistemas menores.

Portanto, de qualquer maneira que você o corte, o RSC será (e já é) uma máquina formidável para pesquisa de IA.

IA maior é sempre melhor?
Até o momento, construir algoritmos cada vez maiores parece gerar ganhos. Mas nem todos os pesquisadores acreditam que esses ganhos continuarão para sempre ou sempre valerão a espiral de energia e recursos financeiros necessários para treinar algoritmos. Modelos de linguagem grandes, em particular, também tendem a adquirir todos os tipos de hábitos e preconceitos desagradáveis ​​durante o treinamento.

Felizmente, também há trabalho em andamento para tornar os algoritmos mais eficientes e responsáveis.

No ano passado, a organização de pesquisa de IA DeepMind lançou um modelo de linguagem grande de 280 bilhões de parâmetros chamado Gopher, que poderia superar outros modelos de linguagem grandes. Mais interessante, no entanto, eles também desenvolveram um modelo muito menor de 7 bilhões de parâmetros chamado RETRO. Dada a capacidade de consultar um banco de dados externo de exemplos para informar suas previsões – uma espécie de memória – o RETRO atingiu bem acima de sua classe de peso, combinando ou superando algoritmos 25 vezes seu tamanho. A DeepMind disse que também é mais fácil rastrear o raciocínio do algoritmo, tornando-o mais transparente e potencialmente mais fácil de eliminar o viés.

Portanto, embora criar algoritmos enormes em supercomputadores seja atraente, o RETRO mostra que a inovação na forma como esses modelos são construídos é igualmente importante. A pesquisa em ambos os extremos do espectro provavelmente continuará em ritmo acelerado, um alimentando e melhorando o outro.

Caroline Verre

As criptomoedas podem refazer nossos sistemas financeiros, mas permanecem pontos de interrogação sobre suas credenciais verdes. Agora, uma nova análise sugere que seu impacto ambiental ficou ainda pior após um êxodo em massa de mineradores da China.

O consumo de energia das criptomoedas é um assunto controverso. Para começar, medir com precisão a quantidade de energia usada por um sistema descentralizado espalhado por vários continentes usando uma ampla diversidade de hardwares configurados de inúmeras maneiras diferentes é repleto de dificuldades.

No entanto, está claro que os principais concorrentes, como Bitcoin e Ethereum, usam uma quantidade substancial de eletricidade. Isso se deve a complexos quebra-cabeças matemáticos que precisam ser resolvidos para validar transações e cunhar novas moedas, um processo conhecido como mineração. Esse processo foi quase totalmente profissionalizado por grandes operações de mineração que executam data centers cheios de chips especializados.

Isso é um problema, porque se a maior parte dessa energia vem de combustíveis fósseis, essas redes provavelmente estão gerando emissões significativas de carbono. As estimativas para a participação de energias renováveis ​​na eletricidade que alimentam as transações de Bitcoin variam de 39% (de acordo com o Cambridge Center for Alternative Finance) a 73% (de acordo com a empresa de gerenciamento de ativos digitais Coinshares).

Mas a grande reviravolta no mercado de mineração no ano passado parece ter mudado o quadro. No início de 2021, cerca de 44% dos mineradores estavam baseados na China, mas em junho as autoridades efetivamente proibiram a atividade, levando a um êxodo em massa para fora do país. Uma nova análise em Joule sugere que os mineradores se mudaram para lugares com energia consideravelmente mais suja, como os EUA e o Cazaquistão, aumentando o impacto climático do Bitcoin em até 17%.

Os pesquisadores conseguiram rastrear o êxodo usando dados de “pools de mineração”, organizações que ajudam os mineradores a reunir seus recursos computacionais. Ao ingressar em um pool, os mineradores revelam seu endereço IP, que pode ser usado para rastrear suas localizações. Enquanto a saída da China levou a uma dispersão geral da mineração, vários países viram sua participação aumentar significativamente.

Em agosto passado, um quarto de toda a mineração havia se deslocado para o Cazaquistão, com outros 15% nos EUA e 9% na Rússia. Isso é problemático, porque a eletricidade nesses países tem impactos climáticos significativamente maiores do que na China.

Isso pode parecer surpreendente, dada a forte dependência da China do carvão, mas o país também possui enormes quantidades de energia hidrelétrica renovável. Os autores relatam que os mineradores costumavam se mudar sazonalmente para as províncias de Sichuan e Yunnan para aproveitar a abundante eletricidade barata durante a estação chuvosa, antes de migrar de volta para lugares com energia barata a carvão, como Xinjiang e Mongólia Interior, pelo resto do ano.

Após o êxodo, a participação da energia hidrelétrica no mix de energia do Bitcoin caiu pela metade, de 33% para 17. Isso contribuiu para uma queda mais geral na contribuição das energias renováveis ​​de 42% para 25%. Por outro lado, a participação do gás natural praticamente dobrou de 15% para 31%.

Curiosamente, a contribuição do carvão caiu de 39% para 30%. Mas isso é contrariado pelo fato de que o Cazaquistão queima “carvão duro” muito mais sujo e usa o tipo menos eficiente de usinas de energia para queimá-lo.

No geral, os pesquisadores preveem que a quantidade de carbono produzida para cada unidade de energia usada pelo Bitcoin aumentou 17%. De acordo com esses números, isso significa que a rede agora produz 65 mega toneladas de CO2 por ano, o que representa cerca de 0,2% das emissões globais, ou um pouco mais do que a nação da Grécia.

Esses números exatos estão em debate, mas a análise deixa claro que as credenciais verdes da criptomoeda estão indo na direção errada. Uma tendência adicional preocupante que os autores observam é o renascimento de usinas de combustível fóssil fechadas nos EUA que não eram mais econômicas, mas agora encontraram uma nova oportunidade de vida alimentando a criptomineração.

Por exemplo, uma usina de carvão condenada em Montana originalmente prevista para fechamento em 2018 foi ressuscitada pela empresa de mineração de Bitcoin Marathon, que se comprometeu a comprar toda a sua eletricidade. E a Pensilvânia tem subsidiado a Stronghold Digital Mining para queimar resíduos de carvão altamente poluentes.

Como orientar a indústria em uma direção mais sustentável é um tema de debate considerável. Uma sugestão recente foi combinar criptomineração com compensações de carbono, embora outro estudo tenha descoberto que você precisaria plantar 300 milhões de árvores para compensar a pegada de carbono do Bitcoin.

O que é certo, porém, é que, à medida que as criptomoedas continuam a invadir o mainstream, encontrar uma solução viável se tornará um imperativo.

Texto originalmente publicado em Singluarity Hub.

Caroline Verre