Biomimética

Biomimética, Neurocomputação, Agentes

 O que é: BINAC é um grupo de estudos cuja finalidade é estar atualizado com o estado da arte nas áreas de biomimética e bioinspiração, neurocomputação, neurociência, redes neurais e neuroengenharia, e ainda na área de agentes, agentes cognitivos e sistemas multiagentes.

Objetivo: usar a sinergia dos integrantes para facilitar a obtenção de conhecimento nestas áreas. Ao dividirmos tarefas de pesquisa, leitura, troca de experiências e de conhecimentos, facilitaremos a aquisição de informação e habilidade em algum dos assuntos dessas áreas. O objetivo é ficarmos atualizados com o as pesquisas e teorias atuais nestes três temas: biomimética, neurocomputação e agentes cognitivos.

Por que três temas? Porque estão interligados. Veja o que cada tema estuda:

Biomimética: é uma área de pesquisa que tenta imitar as soluções que a Natureza e os seres vivos criaram para determinados problemas. Podemos dizer que biomimética é um processo de“engenharia reversaSeres vivos criaram sem número de soluções para os mais variados problemas. A ideia é compreender o que esses ‘engenheiros naturais’ fizeram e trazer suas soluções para o contexto das engenharias. inspiração).  As áreas de engenharia que se interessam por biomimética tentam imitar materiais, formas, estruturas,  e comportamento. Para nós no BINAC (dentro do contexto de engenharia eletrônica e computação) interessa duas grandes classes de soluções: as soluções estruturais que os sistemas biológicos criaram (biomecânicas, esqueletos, sistemas de atuadores, processamento de informações, sensoriamento e aquisição de informações do meio, controle, etc), e as soluções comportamentais dos organismos ou populações de organismos (respostas ao meio, comportamento social, aprendizado, cognição, etc).

Um bom exemplo: em uma caverna encontramos uma população de, digamos 200.000 morcegos, que utilizam a mesma entrada/saída, voando aos milhares por vez sem se chocarem. Como funciona seu sistema de navegação? Se automóveis tivessem controles parecidos, isso poderia melhorar o tráfego nas nossas grandes cidades?

Neurocomputação / Neuroengenharia: chamamos neuroengenharia um grupo de áreas de estudo que vai da neurociência, biologia celular e fisiologia, que estudam os neurônios, até a neurocomputação que tenta reproduzir por meio de redes neurais artificiais o que acontece nos sistemas nervosos dos organismos. Por um lado, leva-se em conta o tratamento de informações, representações, percepção, controle, computação de sinais; por outro, investiga-se como estas redes de neurônios realizam operações que levam a tomada de decisão, aprendizado, inteligência, cognição, comportamento, etc. A neuroengenharia tenta imitar ou se inspirar nas soluções encontradas nos sistemas de processamento dos organismos e tenta criar soluções de engenharia aplicada de tal sorte que possamos construir máquinas baseadas nas soluções biológicas de processamento de informação.

Agentes: é uma área de estudo que cria uma abstração (o agente) que está imerso em um contexto em um mundo, interagindo com o meio e com outros agentes. Esta área de conhecimento investiga as respostas comportamentais dos agentes nas diversas situações que surgem num ambiente mutante e cheio de desafios, nas interações sociais com outros agentes, ou simplesmente nas respostas de um agente isolado. Agentes são vistos como sistemas com sensores (inputs), atuadores (outputs) e na maior parte das vezes os pesquisadores estão preocupados em criar o sistema que processa inputs e gera outputs, ou seja, criar o sistema que gera comportamento. A conexão com sistemas biológicos é quase imediata, assim, em sistemas multiagentes investiga-se desde o comportamento de agentes ditos responsivos (como formigas e insetos em geral) até sistemas de sociedades de mamíferos (macacos, humanos, etc).

Como pode ser visto, BINAC é um grupo de estudos multidisciplinar, o que é desafiador, mas ao mesmo tempo excitante, porque estamos sempre lidando com assuntos variados e que requerem algum conhecimento fora das ciências exatas. Estudos multidisciplinares nos forçam a ampliar nossa cultura geral e expandir nosso universo compartilhado com outras áreas de conhecimento – o que é sempre bom no campo profissional e/ou pessoal.

Para que estudar isso em eletrônica?

Várias linhas de pesquisa em eletrônica e robótica (mecatrônica) advém da biomimética, da imitação do neurônio e redes neurais até o imitar a forma de caminhar dos sistemas bípedes e quadrúpedes (que são extremamente econômicos em termos de consumo de energia). Não temos dúvidas que inteligência, tomadas de decisões, cognição, etc. existem em sistemas biológicos. A base desse fenômeno são os sistemas nervosos, e neurônios são processadores de sinais elétricos e químicos (embora os neurotransmissores tenham um papel mais de moduladores). Sendo os neurônios processadores de informações na forma de sinais eletrônicos podemos inferir que inteligência advém do processamento eletrônico (inteligência, cognição, etc existem porque existe eletrônica). Eis porque engenheiros eletrônicos devem se debruçar sobre esse campo de investigação, investigando novas formas de processamento de informação, novas formas de controle, de geração de comportamento, e de inteligência artificial. Compreender, emular e simular sistemas nervosos imitando a natureza é também compreender um pouco do “como somos”.

Devemos ter sempre em mente que as leituras e discussões no BINAC devem convergir para a resposta a uma pergunta que será constante no grupo: “como esse conhecimento se reverte em aplicação na engenharia eletrônica e/ou mecatrônica”?

(por que mecatrônica? porque agentes exercem ações no meio, e em grande parte tais ações são físicas, com atuação mecânica sobre o meio…)

Como fazemos: encontros semanais às terças-feiras das 13-15 horas para discutirmos artigos, ideias ou conceitos, para fazermos resumos livros, analisarmos certas pesquisas e tendências, entre outros assuntos. A cada dia, tentaremos compreender de que forma isso pode se reverter em pesquisa e aplicação prática desses conceitos em engenharia eletrônica e/ou mecatrônica.

A forma das reuniões: aos participantes solicita-se que se comprometam a ler um artigo ou livro dentro de um prazo, e que depois apresentem um relato do conteúdo. Ou será solicitado a algum membro que apresente um relado das principais ideias em sua área de atuação. Claro, quando todos os participantes leem e se tornam cientes do assunto da pauta as reuniões ficam mais produtivas, gerando debates e pontos de vista múltiplos.

Compromisso:

Espera-se que os participantes voluntários tenham: (i) apreço pelo conhecimento (porque participar de um grupo de estudo, de imediato, não representa nenhum benefício acadêmico, financeiro, etc. ainda que benefícios possam surgir no longo prazo); e (ii) responsabilidade com as os compromissos assumidos (porque a continuidade dos grupos de estudos está intimamente relacionada com o comprometimento dos membros com as atividades do grupo, assim como com a qualidade da leitura e apresentação dos trabalhos). Pensem que o tempo e o investimento intelectual que cada membro despende nesta atividade é um bem precioso que deve ser respeitado.

Leave a Reply