Emergência e Evolução de Sistemas Semióticos Biológicos e Computacionais

Data Início: 01/03/2007

Data Final Prevista: 01/03/2010

Área do Conhecimento: Biologia

Sub-Área do Conhecimento: Biologia geral
Palavra chave: informação, evolução, emergência, simulação computacional
Supervisão: Charbel El-Hani (UFBA)
Apoio: SECTI-FAPESB/CNPq

Resumo

Este projeto associa metodologias teórico-formais, empíricas e computacionais para investigar temas de destacada importância em Biologia e Inteligência Artifical (IA) – ‘emergência e evolução de sistemas semióticos’. Os tópicos são cruciais tanto para a análise e modelagem de sistemas biológicos, quanto para a construção de sistemas computacionais, tendo atraído, nos últimos anos, pesquisadores de diversas áreas. Em IA, o tema está relacionado ao Problema da Fundamentação do Símbolo. Em Biologia, ele é foco de intensa investigação e controvérsia, e está associado ao tratamento não-semântico da informação de Shannon & Weaver, e às dificuldades resultantes desse tratamento. Propomos o desenvolvimento de modelos para descrever ‘emergência e evolução de informação’ em sistemas biológicos (sistema genético de informação, sinalização celular, comunicação animal) e computacionais, baseados na lógica do signo de Peirce, na interpretação de Fetzer desta lógica, e no estruturalismo hierárquico de Salthe. Nossa análise de fenômenos emergentes se baseia na revisão de Stephan. Testes computacionais biologicamente inspirados (Vida Artificial e Robótica Cognitiva) estabelecerão bases consistentes para discussão de requisitos para emergência e evolução de sistemas semióticos de diferentes classes (e.g. sistemas simbólicos de informação).

Objetivo Geral  

O propósito do projeto é descrever e modelar a emergência e a evolução de processos e sistemas semióticos, biológicos e computacionais. Sistemas semióticos são sistemas que produzem, transmitem, computam, e interpretam signos de diferentes tipos. Eles exibem comportamento auto-corretivo (Ransdell 1977: 162) e são causalmente afetados ‘pela presença de um signo porque está para algo iconicamente, indexicalmente, simbolicamente’ (Fetzer 1997: 358). Entre os sistemas semióticos biológicos mais estudados encontram-se o ‘sistema genético de informação’, o ‘sistema imunológico’, e toda classe de sistemas interpretativos baseados em produção e tradução de signos e sinais, incluindo formas de comportamento regulados por comunicação.

O projeto associa metodologias teórico-formais, empíricas e computacionais para investigar tópicos de destacada importância em Biologia e em Inteligência Artifical (IA). Eles são tópicos cruciais tanto para a compreensão de sistemas biológicos de informação quanto para a construção de sistemas semióticos computacionais. O desenvolvimento dos modelos propostos baseia-se em diversas ‘restrições teórico-formais’. Elas estão solidamente estabelecidas, em termos teóricos e metodológicos, em seus campos de origem, e serão reunidas com o propósito de gerar explicação, modelagem e predição. Estas restrições são derivadas da lógica do signo de C.S.Peirce, da interpretação dessa lógica por James Fetzer, e do estruturalismo hierárquico de Stanley Salthe.

Os modelos propostos, além de pretenderem ser heuristicamente poderosos, produzindo explicações alternativas em Biologia, devem ser computacionalmente tratáveis produzindo simulações em Vida Artificial e Robótica. Abordagens computacionais são considerados ‘férteis ambientes científicos’ para testar hipóteses sobre a emergência de diversos fenômenos semióticos (Parisi 2001, Queiroz & Gudwin 2003). Baseados nas descrições e modelagens propostas, construiremos modelos computacionais de vias de sinalização celulares importantes em células do sistema imune, e ambientes de simulação para investigar os requisitos para a emergência e evolução de comportamento semiótico (e.g. comunicação intra/inter-específica) em agentes autônomos. Este último problema é, hoje, considerado um dos tópicos de maior destaque em pesquisas de Vida Artificial (Christiansen & Kirby 2003, Cangelosi & Parisi 2001a). Nossa abordagem é fortemente baseada em tratamentos correntes em ‘sistemas complexos’ e em dinâmicas de auto-organização. Os protocolos devem simular eventos de interação comunicativa, baseados em processos semióticos de diferentes classes. O Problema da Fundamentação do Símbolo está entre nossos principais interesses nesta etapa de desenvolvimento do projeto.

Entre os propósitos do projeto, discutiremos em que sentido processos e sistemas semióticos podem ser caracterizados como fenômenos ‘emergentes’. Este problema é freqüentemente formulado em projetos de simulação computacional, em virtude do largo emprego da noção de emergência em sistemas complexos. O significado preciso dos termos ‘emergência’, ‘emergente’, contudo, raramente é discutido. É, entretanto, fundamental atribuir um significado preciso ao conceito de emergência sempre que ele for aplicado a um domínio de fenômenos. Nossa análise de fenômenos emergentes baseia-se na revisão sistemática de teorias emergentistas conduzida por Achim Stephan, em contribuições de El-Hani, e de outros autores

Devo destacar que já encontra-se em fase inicial de desenvolvimento, no Lab. de Vertebrados Terrestres (LVT-UFBA), testes sobre evolução de sistemas e eventos de comunicação intra/inter-específicos, com roedores da família dos Echimyidae. Os testes são conduzidos por minha orientanda Érica Sena (mestrado, UFBA), e constitue um tópico de alta relevância sobre evolução de sistemas de comunicação.