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Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 1 QUAL É A ESSÊNCIA DOS COMPUTADORES? Valdemar W. Setzer Depto de Ciência da Computação IME-USP.

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1 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 1 QUAL É A ESSÊNCIA DOS COMPUTADORES? Valdemar W. Setzer Depto de Ciência da Computação IME-USP google: valdemar setzer (Esta apresentação está no site) Versão de 10/10/12

2 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 2 Índice 1.O ser humano é uma máquina? 2.O que é a "essência" de um objeto? 3.O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4.O que são dados? 5.O que é informação? 6.O que é conhecimento? 7.O que é competência? 8.Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9.A Máquina de Turing. 10.Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11.Exercícios. 12. Características da MT. 13.Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14.Tese de Church-Turing. 15.Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16.A MT universal. 17.Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18.Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19.Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20.O ser humano é uma máquina?

3 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? Favor responder SIM ou NÃO no papelzinho

4 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? (cont.)

5 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? (cont.) Desculpem, mas a pergunta estava E R R A D A: Popularmente, toda máquina é um artefato projetado e construído por seres humanos Eventualmente com a ajuda de outras máquinas QUEM projetou e construiu cada ser humano? Certamente não um outro ser humano Muito menos com a ajuda de outras máquinas

6 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? (cont.) Pergunta CORRETA: O ser humano é um sistema puramente físico? Durante a palestra, vou usar a expressão comum (entre leigos e cientistas), errada, de o ser humano ser ou não uma máquina

7 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 7 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

8 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que é a "essência" de um objeto? O que vocês estão percebendo visualmente na entrada da sala? Todos responderam: uma porta Todos estão errados: O que se percebe visualmente são IMPULSOS LUMINOSOS E a porta? É um conceito Não é perceptível sensorialmente Esse conceito é a ESSÊNCIA do objeto Qual é a ESSÊNCIA dos computadores?

9 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 9 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

10 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que faz um computador? Comparação com outras máquinas Outras máquinas Computadores

11 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que faz um computador? Comparação com outras máquinas Outras máquinas Computadores Transformam, transportam, armazenam

12 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que faz um computador? Comparação com outras máquinas Outras máquinas Computadores Transformam, transportam, armazenam Matéria, energia

13 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que faz um computador? Comparação com outras máquinas Outras máquinas Computadores Transformam, transportam, armazenam Matéria, energia Dados

14 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 14 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

15 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que são dados? Dados são representações simbólicas quantificadas ou quantificáveis Quantificáveis: Depois de quantificar algo e reproduzi-lo, o resultado é indistinguível do original Exemplos: Texto, fotos, animação Uma árvore é quantificável??? NÃO! Puramente sintáticos (estruturais) Computadores só processam dados São máquinas sintáticas

16 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 16 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

17 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que é informação? Algo que está incorporado mentalmente como conceito, e é compreendido Exemplos: Previsão do tempo: Vai chover amanhã O que incorporamos mentalmente quando sentimos uma dor ou frio, relativo a eles Informação envolve compreensão Compreensão envolve semântica Computadores são máquinas sintáticas Portanto, os computadores NÃO processam informações Processam dados Não compreendem absolutamente nada A expressão informática está errada! Devia ser dadática ou dadótica

18 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que é informação? (cont.) Contra-exemplo: ГородТемпература вчера (градусов по Фаренгеит) Париж59/71,6 Рио69,8/84,2 Лондон Мockba 51,8/62,5 21,2/48,2 Para quem não entende russo, esses são dados, e não informação! Depois de entender, vira informação

19 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 19 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

20 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que é conhecimento? Uma vivência incorporada interiormente Exemplo: Visitar Paris Informação: estudar sobre Paris

21 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 21 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par 11. Exercícios 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

22 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que é competência? Ser competente é ter a capacidade de realizar algo útil, já tendo demonstrado isso Exemplo: já ter servido de guia em Paris Competência sempre envolve uma habilidade em uma área de conhecimento Exemplo: ser competente em leitura em inglês Ver meu artigo Dado, informação, conhecimento e competência, em meu site

23 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O que é competência? (cont.) Portanto, uma das essências dos computadores é que eles processam dados, e não informações, conhecimento ou competência Vamos ver mais um aspecto da essência dos computadores Para isso, vamos inicialmente reduzir os computadores à sua expressão mais simples

24 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 24 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par 11. Exercícios 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

25 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade: Número de tipos de instruções PC tem centenas de tipos de instruções Qual é o número mínimo de tipos de instruções que um computador deve ter para fazer qualquer processamento de dados, excluindo uso de dispositivos de entrada/saída? Com isso, adquirimos mais informação sobre a essência dos computadores

26 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 26 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par 11. Exercícios 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

27 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing É uma máquina abstrata (autômato formal), com a seguinte configuração: CONTROLE FINITO b10##01... L / G b b... b b

28 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito: 1. Tem um número finito de estados s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

29 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 2. Está somente em um único estado em cada instante s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

30 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 2. Está somente em um único estado em cada instante s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

31 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 3. Estando em um estado, pode mudar para outro estado, ou mudar para o mesmo estado Instante t 1 : s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

32 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 3. Estando em um estado, pode mudar para outro estado, ou mudar para o mesmo estado (cont.) Instante t 2 : s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

33 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 3. Estando em um estado, pode mudar para outro estado, ou mudar para o mesmo estado (cont.) s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

34 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 3. Estando em um estado, pode mudar para outro estado, ou mudar para o mesmo estado (cont.) Instante t 1 : s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

35 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 3. Estando em um estado, pode mudar para outro estado, ou mudar para o mesmo estado (cont.) Instante t 2 : s1s1 s2s2 s3s3 snsn...

36 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 4. Uma transição entre de um estado s i para outro (ou para o mesmo) estado é feita da seguinte maneira, nessa sequência: 4.1 É lido um símbolo da fita e escolhida a transição marcada com esse símbolo CONTROLE FINITO b10##01... L / G b b... b b sisi sjsj sksk # 1

37 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 4. Uma transição entre de um estado s i para outro (ou para o mesmo) estado é feita da seguinte maneira, nessa sequência (cont.): 4.2 Na célula onde está a cabeça é gravado o símbolo indicado na transição sisi sjsj sksk #, # 1, x CONTROLE FINITO b10##01... L / G b b... b b

38 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 4. Uma transição entre de um estado s i para outro (ou para o mesmo) estado é feita da seguinte maneira, nessa sequência (cont.): 4.2 Na célula onde está a cabeça é gravado o símbolo indicado na transição (cont.) sisi sjsj sksk #, # 1, x CONTROLE FINITO bx0##01... L / G b b... b b

39 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 4. Uma transição entre de um estado s i para outro (ou para o mesmo) estado é feita da seguinte maneira, nessa sequência (cont.): 4.3 A cabeça é movida de acordo com a marca de movimento indicada na transição (E ou D) sisi sjsj sksk #, #, E 1, x, D CONTROLE FINITO bx0##01... L / G b b... b b

40 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): 4. Uma transição entre de um estado s i para outro (ou para o mesmo) estado é feita da seguinte maneira, nessa sequência (cont.): 4.4 É feita a mudança para o estado indicado na transição sisi sjsj sksk #, #, E 1, x, D CONTROLE FINITO bx0##01... L / G b b... b b

41 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) Características do controle finito (cont.): Portanto, uma transição é definida por uma 5-tupla ordenada, p.ex. (s i, #, #, E, s j ), (s i, 1, x, D, s k ), etc. sisi sjsj sksk #, #, E 1, x, D

42 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) (s i, 1, a, D, s k ) próximo estado movimento da cabeça símbolo a ser gravado símbolo lido estado atual 5. Há um estado inicial sisi sjsj sksk #, #, E 1, a, D

43 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) 6. Há um conjunto de estados finais sisi sjsj sksk #, #, E 1, a, D

44 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) 6. Portanto, o controle finito pode ser definido por uma 5-pla ordenada (S, s i, S F, A, T) Função multivalente de transição Alfabeto (conjunto finito) da fita Conjunto de estados finais Estado inicial Conjunto finito de estados onde s i S, S F S, T: S x A A x M x S, M = {E, D}

45 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing (cont.) 7. Um processamento de uma MT inicia com a cabeça em uma certa célula da fita e o controle no estado inicial; as transições vão sendo seguidas até que 7.1 A máquina atinja um estado final ou 7.2 Em um estado que foi atingido, não há transição definida para o símbolo de entrada quando então se diz que essa MT parou.

46 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 46 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

47 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Exemplo de uma Máquina de Turing Problema: verificar a paridade de um número binário Entrada: Resultado:... b b # # b b b b # P A R # b b b b # I M P A R # b b b b # # b b... Algoritmo: 1. Ir uma célula para a direita; 2. pular à direita todos os 1s e 0s até encontrar um #; 3. Voltar uma para a esquerda; 4.1 Se for 0, ir para a próxima à direita e gravar P, A, R, #; 4.2 Se for 1, ir para a próxima à direita e gravar I, M, P, A, R, #.

48 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Exemplo de uma Máquina de Turing (cont.) 1,1,D #,#,D #,#,E 0,0,D #,P,D b,A,D 1,1,D b,P,D b,R,D 0,0,D #,I,D b,M,D b,#,D Diagrama de Estados... b b # # b b b b # P A R # b b...

49 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 49 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

50 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Exercícios Desenhar os diagramas de estados de MTs para: 1. Multiplicar um número binário por 2: # # # # 2. Somar dois números unários: # = # # = # (considerar também os nulos!) 3. Verificar se numa cadeia de as e bs há o mesmo número de as do que de bs: # a b a a b b # # a b a a b b # S I M # # a b a b a a b # # a b a b a a b # N Ã O #

51 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Exercícios (cont.) 4. Repetir um dos exercícios anteriores com a entrada sem os marcadores de início e fim da cadeia de entrada, p.ex = =

52 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 52 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

53 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Características da MT A MT NÃO CALCULA! A ÚNICA coisa que ela faz é escolher logicamente uma transição, e nela mudar um símbolo da fita, mover a cabeça e passar para outro estado A MT NEM MESMO COPIA símbolos de um lugar para outro na fita! A memória de uma MT é representada pelo que é gravado na fita e pelo estado em que ela se encontra (que pode indicar uma seqüências de estados anteriores)

54 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Características da MT (cont.) Essencialmente, uma MT simplesmente manipula símbolos matematicamente Essa é a essência fundamental de qualquer computador! Ex.: um computador não soma – ele combina símbolos para dar o resultado esperado para cada soma Como fica claro no exercício da soma unária

55 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 55 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

56 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Quantos tipos de instruções tem uma MT? Um PC tem centenas de tipos E a Máquina de Turing??? Um único tipo de instrução!!! A 5-tupla ordenada que descreve uma transição): (s i, 1, a, D, s k ) próximo estado movimento da cabeça símbolo a ser gravado símbolo lido estado atual

57 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Quantos tipos de instruções tem uma MT? (cont.) O que pode ser feito com esse único tipo de instrução?

58 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 58 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

59 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Tese de Church-Turing (1936) Se existe um algoritmo para calcular uma função matemática, essa função pode ser calculada por uma Máquina de Turing Isto é, com uma MT pode-se fazer qualquer processamento de dados pois isso equivale a calcular uma função matemática Portanto, um só tipo de instrução permite que se faça qualquer processamento de dados! Mais uma essência dos computadores!

60 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 60 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

61 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Por que Alan Turing desenvolveu a MT? Ele queria resolver uma conjectura de David Hilbert (1928), o Enstscheidungsproblem (problema da decisão, ou da decidibilidade): Todo problema matemático bem formulado pode ser resolvido Turing provou que existem problemas matemáticos que não podem ser resolvidos, isto é, são indecidíveis (não se sabe se têm ou não solução) Inventou a MT, e provou que existem MTs para as quais não se pode provar que param para qualquer dado de entrada (1937)

62 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Por que Alan Turing desenvolveu a MT? (cont.) O PROBLEMA DA PARADA (HALTING PROBLEM) Sejam 3 programas de computador P 1, P 2 e P P 2 examina P 1 como dado de entrada e dá o resultado PARA se P 1 para; dá NÃO PARA se P 1 tem uma malha (loop) infinita. 2. P 3 ativa P 2 dando um programa qualquer, como P 1, como dado de entrada e examina sua saída. Se P 2 der PARA, P 3 volta para o começo (entra em malha [loop]). Se P 2 der NÃO PARA, P 3 para. 3. P 3 ativa P 2 dando P 3 como dado. Se P 2 der PARA (isto é, deduz que P 3 para), então P 3 vai voltar para o começo, isto é, não para, o que é uma contradição. Se P 2 der NÃO PARA (deduz que P 3 não para) então P 3 para, também uma contradição.

63 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Por que Alan Turing desenvolveu a MT? (cont.) P 3 é bem definido (examina a saída de P 2 ) Portanto, a contradição é devida a P 2, sito é, é impossível desenvolver um programa P 2 que aceite como dado de entrada qualquer programa P 1 e decida se ele vai parar para qualquer dado de entrada. Assim, é impossível desenvolver um procedimento matematicamente bem definido (o programa P 2 ) que examine qualquer programa e decida se ele vai ou não parar para qualquer dado de entrada. Dessa maneira Turing mostrou que existem problemas matematicamente bem definidos que não têm solução (são indecidíveis).

64 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 64 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

65 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ A Máquina de Turing Universal É uma MT U que aceita na fita a descrição de uma MT M e seus dados de entrada, e simula o funcionamento dessa máquina M Dada suficiente capacidade de armazenamento de dados, qualquer computador pode simular qualquer outro computador Nesse sentido, os computadores são máquinas universais Outra essência fundamental dos computadores

66 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 66 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

67 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Máquinas podem ser inteligentes? Depende do critério de inteligência Ver meu artigo em meu site IA - Inteligência Artificial ou Imbecilidade Automática? As máquinas podem pensar e sentir? Ex: jogar xadrez Ver meu artigo Reflexões sobre xadrez eletrônico Não é um bom critério Quantas pessoas inteligentes não jogam xadrez? Alan Turing sugeriu o Teste de Turing (1950) Chamou de Imitation game Uma pessoa fazer perguntas e descobrir se o interlocutor é uma pessoa ou um computador Concurso anual: Loebner Prize Competition Não há nenhuma esperança de que um programa passe o TT (Ray Kurzweil prevê para 2029: besteirol)

68 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 68 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

69 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Inteligência e pensamento Claramente, a inteligência depende do pensamento Não se tem dado a devida importância ao pensamento Ver Rudolf Steiner, A Filosofia da Liberdade Característica fundamental: Liberdade no pensamento Não pode ser provada, mas pode ser vivenciada Ex.1: Pensar em 2 números bobos; Escolher um deles e pensar só nele. Ex. 2: Movimento horizontal do braço.

70 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Inteligência e pensamento (cont.) Admitindo-se, baseado em experiência própria, que o pensamento pode ser livre, (na verdade, na decisão sobre o pensar, isto é, na vontade – livre arbítrio) deve-se concluir que As máquinas JAMAIS pensarão como os seres humanos Pois as máquinas estão sujeitas às leis da natureza, e estas são inexoráveis, sempre valem Da matéria não pode advir liberdade! Há algo dentro de nós que não segue as leis físicas ATENÇÃO: Isso é uma HIPÓTESE DE TRABALHO, e não uma crença »Baseada em observação interior »E na teoria a ser vista no item 19

71 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Inteligência e pensamento (cont.) Admitindo-se, baseado em experiência própria, que o pensamento pode ser livre, deve-se concluir que (cont.) Computadores podem simular pensamentos humanos, mas só os matemáticos, lógico-simbólicos, algorítmicos Computadores jamais terão a inteligência humana Os computadores são máquinas universais e os sentimentos são absolutamente subjetivos e individuais Portanto eles jamais terão os sentimentos humanos Filmes Artificial Intelligence (Spielberg) e Bicentennial Man (Columbus) são besteiróis Ver meu artigo sobre IA

72 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 72 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

73 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Transições não deterministas Minha teoria de como algo não-físico pode influenciar algo físico: TRANSIÇÕES NÃO DETERMINISTAS Na Máquina de Turing: sisi sjsj sksk x,y,M 1 x,z,M 2 Onde s j s k e/ou y z e/ou M 1 M 2

74 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Transições não deterministas (cont.) Exemplos possíveis nos seres vivos: Um gene várias proteínas Atenção: o que importa nos seres vivos são as proteínas, e não o DNA! Ver meu artigo Desmistificação da onda do DNA Uma célula em um certo estado (a) Pode permanecer como está (b) Pode começar a se subdividir (meiose, mitose) (c) Pode começar a morrer (apoptose) (b) (c) (a)

75 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Transições não-deterministas (cont.) Exemplos possíveis nos seres vivos (cont.): Neurônios Com a mesma excitação (entrada), às vezes disparam, outras vezes não A rede de neurônios no cérebro com 86 bilhões deles, e trilhões de sinapses (conexões entre eles) sem sincronismo dos sinais Sistemas biológicos são imprecisos deveria gerar apenas ruído!

76 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Transições não deterministas (cont.) A escolha de uma transição não determinista não requer energia Aí o elemento não físico de cada ser vivo pode atuar no crescimento e regeneração dos tecidos E em outras funções fisiológicas Nos seres humano ainda as mentais (pensar, sentir, querer, memória, consciência e autoconsciência)

77 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Transições não deterministas (cont.) Aparentemente, durante o crescimento e a regeneração dos tecidos são seguidos MODELOS (Notar como as bordas das partes das folhas da costela- de-Adão, Monstera deliciosa, seguem uma curva característica) Mas esses modelos são mentais, não são físicos Por isso podemos reconhecê-los com nosso pensamento!

78 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ Transições não deterministas (cont.) Simetrias nos seres vivos (Vistas de uma Adelpha capucinus velia; notar as fantásticas simetrias de formas e cores [1]) [1]

79 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 79 Índice 1. O ser humano é uma máquina? 2. O que é a "essência" de um objeto? 3. O que faz um computador? Comparação com outras máquinas. 4. O que são dados? 5. O que é informação? 6. O que é conhecimento? 7. O que é competência? 8. Qual o computador mais simples? Um critério de simplicidade. 9. A Máquina de Turing. 10. Exemplo de MT: verificar se um número binário é par. 11. Exercícios. 12. Características da MT. 13. Quantos tipos de instruções tem uma MT? 14. Tese de Church-Turing. 15. Por que Alan Turing desenvolveu a MT? 16. A MT universal. 17. Máquinas podem ser inteligentes? O Teste de Turing. 18. Inteligência e pensamento. A liberdade do pensamento. Hipótese vs. crença. 19. Transições não-deterministas na MT e em seres vivos. 20. O ser humano é uma máquina?

80 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? Baseada em minhas hipóteses de trabalho e em minhas teorias, a minha resposta é NÃO ATENÇÃO: isso não é devido a crença ou fé, é resultado de uma atitude científica! A atitude científica, correta hoje em dia, envolve: Procurar compreender Basear-se objetivamente em evidências interiores e exteriores Expressar idéias por meio de conceitos claros Não ter preconceitos Ver meu artigo Ciência, religião e espiritualidade

81 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? (cont.) PRECISAMOS URGENTEMENTE MUDAR A MENTALIDADE, POIS Estamos destruindo a natureza E o ser humano!!! Da matéria não podem advir Liberdade Dignidade Responsabilidade Respeito Sentido para a vida Ver meu artigo Consequências do materialismo

82 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? (cont.) Portanto, é preciso abandonar a mentalidade materialista Sem cair em crença, misticismo, fundamentalismo, etc. isto é, preservando a atitude científica

83 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/ O ser humano é uma máquina? (cont.) O computador é a mais potente metáfora para a idéia de que o ser humano é uma máquina e, portanto, para o materialismo Somente conhecendo e compreendendo a essência dos computadores e dos seres humanos é que se podem colocá-los em seu devido lugar, e abandonar a mentalidade materialista de que o ser humano é uma máquina Darwinismo: o ser humano é um animal Abriu o caminho para o passo seguinte: Inteligência Artificial: o ser humano é uma máquina (ou melhor, um sistema puramente físico)

84 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 84 F I M

85 Valdemar W. Setzer: Essência dos computadores 30/10/13 85 QUAL É A ESSÊNCIA DOS COMPUTADORES? Valdemar W. Setzer Depto. de Ciência da Computação IME-USP google: valdemar setzer (Esta apresentação está no site)


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