Are Insect Brains the Secret to Great AI? | Frances S. Chance | TED

Tradutor: Nelson Rocha Revisor: Ligia Garofalo

Creating intelligence on a computer.

Criar inteligência em um computador.

This has been the Holy Grail for artificial intelligence

Este tem sido o Santo Graal para a inteligência artificial

for quite some time.

já há algum tempo.

But how do we get there?

Mas como chegamos lá?

So we view ourselves as highly intelligent beings.

Nós nos vemos como seres altamente inteligentes.

So it's logical to study our own brains,

Então é lógico que estudemos o nosso próprio cérebro,

the substrate of our cognition, for creating artificial intelligence.

o substrato da nossa cognição, para criarmos uma inteligência artificial.

Imagine if we could replicate how our own brains work on a computer.

Imagine se pudéssemos replicar

como o nosso cérebro trabalha em um computador.

But now consider the journey that would be required.

Porém agora considere a jornada que seria necessária.

The human brain contains 86 billion neurons.

O cérebro humano contém 86 bilhões de neurônios.

Each is constantly communicating with thousands of others,

Cada um está constantemente se comunicando com vários outros,

and each has individual characteristics of its own.

e cada um possui características próprias.

Capturing the human brain on a computer

Armazenar o cérebro humano em um computador

may simply be too big and too complex a problem

pode ser um problema grande e complexo demais

to tackle with the technology and the knowledge that we have today.

para ser resolvido com a tecnologia e o conhecimento que temos hoje.

I believe that we can capture a brain on a computer,

Acredito que podemos armazenar um cérebro em um computador,

but we have to start smaller.

mas temos que começar por algo pequeno.

Much smaller.

Bem pequeno.

These insects have three of the most fascinating brains in the world to me.

Esses insetos possuem três dos cérebros mais fascinantes do mundo para mim.

While they do not possess human-level intelligence,

Embora eles não tenham inteligência de nível humano,

each is remarkable at a particular task.

cada um é notável em uma tarefa específica.

Think of them as highly trained specialists.

Pensem neles como especialistas altamente treinados.

African dung beetles are really good at rolling large balls in straight lines.

Escaravelhos africanos são muito bons em rolar grandes bolas em linhas retas.

(Laughter)

(Risos)

Now, if you've ever made a snowman,

Agora, se já tiver feito um boneco de neve,

you know that rolling a large ball is not easy.

você sabe que não é fácil rolar uma bola gigante.

Agora imagine tentar fazer aquele boneco de neve

Now picture trying to make that snowman

when the ball of snow is as big as you are

quando a bola de neve é tão grande quanto você

and you're standing on your head.

e você está de cabeça para baixo.

(Laughter)

(Risos)

Sahara desert ants are navigation specialists.

As formigas do deserto do Saara são especialistas em navegação.

They might have to wander a considerable distance to forage for food.

Elas podem ter que vagar uma distância considerável

para procurar comida.

But once they do find sustenance,

Mas uma vez que elas encontram o alimento,

they know how to calculate the straightest path home.

elas sabem como calcular o caminho direto para casa.

And the dragonfly is a hunting specialist.

E a libélula é especialista em caça.

In the wild, dragonflies capture approximately 95 percent

Na natureza, as libélulas capturam aproximadamente 95% das presas

of the prey they choose to go after.

que elas escolhem perseguir.

These insects are so good at their specialties

Esses insetos são tão bons nas suas especialidades

that neuroscientists such as myself study them as model systems

que neurocientistas como eu os estudam como sistemas modelo

to understand how animal nervous systems solve particular problems.

para entender como os sistemas nervosos dos animais resolvem certos problemas.

And in my own research, I study brains to bring these solutions,

E na minha pesquisa, eu estudo cérebros para trazer essas soluções,

the best that biology has to offer, to computers.

o melhor que a biologia tem a oferecer, para os computadores.

So consider the dragonfly brain.

Então, considere o cérebro da libélula.

It has only on the order of one million neurons.

Ele possui, apenas, cerca de um milhão de neurônios.

Now, it's still not easy to unravel a circuit of even one million neurons.

Agora, ainda é difícil desvendar um circuito de um milhão de neurônios.

But given the choice

Mas, se puder escolher

between trying to tease apart the one-million-neuron brain

entre tentar decompor um cérebro de um milhão de neurônios,

versus the 86-billion-neuron brain,

ou então um cérebro de 86 bilhões de neurônios,

which would you choose to try first?

qual você escolheria para tentar primeiro?

(Laughter)

(Risos)

When studying these smaller insect brains,

Quando nós estudamos esses pequenos cérebros de insetos,

the immediate goal is not human intelligence.

o objetivo imediato não é a inteligência humana.

We study these brains for what the insects do well.

Nós estudamos esses cérebros para entender o que eles fazem de melhor.

And in the case of the dragonfly, that's interception.

E no caso da libélula, isso é a interceptação.

So when dragonflies are hunting,

Então quando as libélulas caçam,

they do more than just fly straight at the prey.

elas fazem mais do que apenas voar diretamente até a presa.

They fly in such a way that they will intercept it.

Elas voam de tal forma a ponto de interceptá-la.

They aim for where the prey is going to be.

Mirando onde a presa vai estar.

Much like a soccer player, running to intercept a pass.

Bem parecido com um jogador de futebol, correndo para interceptar o passe.

To do this correctly,

Para fazer isso corretamente,

dragonflies need to perform what is known as a coordinate transformation,

as libélulas realizam o que é conhecido como transformação de coordenadas,

going from the eye’s frame of reference, or what the dragonfly sees,

Indo desde o referencial do olho, ou o que a libélula vê,

to the body's frame of reference,

até o referencial do corpo,

or how the dragonfly needs to turn its body to intercept.

ou como a libélula precisa virar seu corpo para interceptar.

Coordinate transformations are a basic calculation

As transformações de coordenadas são cálculos básicos

that animals need to perform to interact with the world.

que os animais precisam realizar para interagir com o mundo.

We do them instinctively every time we reach for something.

Nós fazemos isso instintivamente sempre que alcançamos algo.

When I reach for an object straight in front of me,

Quando eu alcanço um objeto bem na minha frente,

meus braços realizam uma trajetória bem diferente do que se eu virar a cabeça,

my arm takes a very different trajectory than if I turn my head,

look at that same object when it is off to one side

olhar para o mesmo objeto quando ele está de lado

and reach for it there.

e tentar pegá-lo ali.

In both cases, my eyes see the same image of that object,

Em ambos os casos, meus olhos veem a mesma imagem daquele objeto,

but my brain is sending my arm on a very different trajectory

mas meu cérebro está mandando o meu braço em uma trajetória bem diferente

based on the position of my neck.

baseada na posição do meu pescoço.

And dragonflies are fast.

E as libélulas são rápidas.

This means they calculate fast.

Isso significa que elas calculam rápido.

The latency, or the time it takes for a dragonfly to respond

A latência, ou o tempo que leva para uma libélula responder

once it sees the prey turn,

ao ver a presa se virar,

is about 50 milliseconds.

é de aproximadamente 50 milissegundos.

This latency is remarkable.

Essa latência é extraordinária.

For one thing, it's only half the time of a human eye blink.

Primeiramente, é apenas metade do tempo de um piscar de olho humano.

But for another thing,

Em segundo lugar,

it suggests that dragonflies capture how to intercept

sugere que as libélulas já sabem como interceptar

in only relatively or surprisingly few computational steps.

em relativamente ou incrivelmente poucos passos computacionais.

So in the brain,

Então, no cérebro,

a computational step is a single neuron

um passo computacional é um único neurônio

or a layer of neurons working in parallel.

ou uma camada de neurônios trabalhando em paralelo.

It takes a single neuron about 10 milliseconds

Um único neurônio leva cerca de 10 milissegundos

to add up all its inputs and respond.

para somar todas as suas entradas e responder.

The 50-millisecond response time

O tempo de resposta de 50 milissegundos

means that once the dragonfly sees its prey turn,

significa que uma vez que a libélula vê sua presa se virar,

there's only time for maybe four of these computational steps

só há tempo para talvez quatro dessas etapas computacionais

or four layers of neurons, working in sequence, one after the other,

ou quatro camadas de neurônios, trabalhando em série, uma após a outra,

to calculate how the dragonfly needs to turn.

para calcular como a libélula precisa se virar.

In other words, if I want to study

Em outras palavras, se eu quero estudar

how the dragonfly does coordinate transformations,

como as libélulas fazem transformações de coordenadas,

the neural circuit that I need to understand,

o circuito neural que eu preciso entender,

the neural circuit that I need to study,

o circuito neural que eu preciso estudar,

can have at most four layers of neurons.

pode ter, no máximo, quatro camadas de neurônios.

Each layer may have many neurons,

Cada camada pode ter vários neurônios,

but this is a small neural circuit.

porém este é um circuito neural pequeno.

Small enough that we can identify it

Pequeno o suficiente para nós identificarmos

and study it with the tools that are available today.

e estudarmos com as ferramentas que temos hoje em dia.

And this is what I'm trying to do.

E é isso o que eu estou tentando fazer.

I have built a model of what I believe is the neural circuit

Eu montei um modelo do que eu acredito ser o circuito neural

that calculates how the dragonfly should turn.

que calcula como a libélula deveria se virar.

And here is the cool result.

E aqui está o resultado.

In the model,

No modelo, as libélulas fazem as transformações de coordenadas

dragonflies do coordinate transformations in only one computational step,

em só um passo computacional, uma camada de neurônios.

one layer of neurons.

This is something we can test and understand.

Isso é algo que podemos testar e compreender.

In a computer simulation,

Em uma simulação de computador,

I can predict the activities of individual neurons

eu posso prever as atividades de neurônios individuais

while the dragonfly is hunting.

enquanto a libélula está caçando.

For example, here I am predicting the action potentials, or the spikes,

Por exemplo, aqui estou prevendo os potenciais de ação, ou os picos,

that are fired by one of these neurons

disparados por um desses neurônios

when the dragonfly sees the prey move.

quando a libélula vê a presa se mover.

To test the model, my collaborators and I

Para testar o modelo, meus colaboradores e eu

are now comparing these predicted neural responses

agora estamos comparando as respostas neurais previstas

with responses of neurons recorded in living dragonfly brains.

com as respostas de neurônios gravadas em cérebros de libélulas vivas.

These are ongoing experiments

Estes são experimentos contínuos

in which we put living dragonflies in virtual reality.

em que colocamos libélulas vivas em realidade virtual.

(Laughter)

(Risos)

Now, it's not practical to put VR goggles on a dragonfly.

Só que não é muito prático colocar óculos de realidade virtual em uma libélula.

So instead, we show movies of moving targets to the dragonfly,

Em vez disso, mostramos filmes de alvos em movimento para a libélula,

while an electrode records activity patterns of individual neurons

enquanto um eletrodo registra padrões de atividade de neurônios individuais

in the brain.

no cérebro.

Yeah, he likes the movies.

Sim, ele gosta dos filmes.

If the responses that we record in the brain

Se as respostas que registrarmos no cérebro

match those predicted by the model,

coincidirem com as previstas pelo modelo,

we will have identified which neurons are responsible

nós teremos identificado quais neurônios são responsáveis

for coordinate transformations.

pelas transformações de coordenadas.

The next step will be to understand the specifics

O próximo passo seria entender as especificidades

of how these neurons work together to do the calculation.

de como esses neurônios trabalham juntos para fazer o cálculo.

But this is how we begin to understand how brains do basic

Mas é assim que nós começamos a entender

como os cérebros fazem cálculos básicos ou primitivos.

or primitive calculations.

Calculations that I regard as building blocks for more complex functions,

Cálculos que eu considero como blocos de construção para funções mais complexas,

not only for interception but also for cognition.

não só para interceptação, mas também para cognição.

The way that these neurons compute may be different from anything

A forma em que esses neurônios computam talvez seja diferente de tudo

that exists on a computer today.

o que existe em um computador hoje.

And the goal of this work is to do more than just write code

E o objetivo deste trabalho é fazer mais do que criar um programa

that replicates the activity patterns of neurons.

que replique os padrões de atividade dos neurônios.

We aim to build a computer chip

Nosso plano é criar um chip de computador

that not only does the same things as biological brains

que não faça apenas o mesmo que os cérebros biológicos,

but does them in the same way as biological brains.

mas que o faça da mesma maneira que os cérebros biológicos.

This could lead to drones driven by computers

Isto poderia levar a drones pilotados por computadores

the same size of the dragonfly's brain

do tamanho do cérebro de uma libélula,

that captures some targets and avoid others.

que capturem alguns alvos e evitem outros.

Personally, I'm hoping for a small army of these

Pessoalmente, eu espero ter um pequeno exército desses

to defend my backyard from mosquitoes in the summer.

para defender o meu quintal dos mosquitos no verão.

(Laughter)

(Risos)

The GPS on your phone could be replaced by a new navigation device

O GPS do seu celular pode ser substituído por um novo dispositivo de navegação

based on dung beetles or ants

baseado em escaravelhos ou formigas

that could guide you to the straight or the easy path home.

que poderia guiá-lo diretamente ou pelo melhor caminho até sua casa.

And what would the power requirements of these devices be like?

E quais seriam os requisitos de energia desses dispositivos?

As small as it is --

Por menor que seja...

Or, sorry -- as large as it is,

Ah, perdão. Por maior que seja,

the human brain is estimated to have the same power requirements

estima-se que o cérebro humano possui os mesmos requisitos de energia

as a 20-watt light bulb.

de uma lâmpada de 20 watts.

Imagine if all brain-inspired computers

Imagine se todas as máquinas inspiradas no cérebro

had the same extremely low-power requirements.

tivessem o mesmo requisito baixo de energia.

Your smartphone or your smartwatch probably needs charging every day.

Seu smartphone ou smartwatch provavelmente precisam ser carregados todo dia.

Your new brain-inspired device might only need charging every few months,

Um novo dispositivo inspirado no cérebro

só precisaria ser carregado após alguns meses, ou talvez até anos.

or maybe even every few years.

The famous physicist, Richard Feynman, once said,

O famoso físico, Richard Feynman, uma vez disse:

"What I cannot create, I do not understand."

“O que eu não posso criar, eu não entendo.”

What I see in insect nervous systems

O que vejo no sistema nervoso dos insetos

is an opportunity to understand brains

é uma oportunidade de compreender os cérebros

through the creation of computers that work as brains do.

por meio da criação de computadores que trabalhem como os cérebros.

And creation of these computers will not just be for knowledge.

E a criação desses computadores não será apenas para conhecimento.

There's potential for real impact on your devices, your vehicles,

Há potencial para um impacto significativo em dispositivos, veículos,

maybe even artificial intelligences.

e talvez até mesmo em inteligências artificiais.

So next time you see an insect,

Então, da próxima vez que você vir um inseto,

consider that these tiny brains can lead to remarkable computers.

considere que seus minúsculos cérebros podem levar a computadores incríveis.

And think of the potential that they offer us for the future.

E pense no potencial que eles nos oferecem para o futuro.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)