O Hype é Justificado? Por que Todos os Olhos Estão Voltados para a IA

Prêmio Nobel em IA

A lista de laureados com o Prêmio Nobel de 2024 trouxe muita atenção para a IA. Primeiro, foi com o Prêmio Nobel de Física, que premiou a teoria fundamental inspirada na física e o protótipo inicial para a construção de redes neurais, a base da maior parte da tecnologia de IA atual. Discutimos em detalhe como essas primeiras redes neurais funcionavam em “Investindo nas Conquistas do Prêmio Nobel — Redes Neurais Artificiais, a Base da IA.”

Outro Prêmio Nobel, desta vez em Química, foi concedido a pesquisas focadas em computação. Mais precisamente, foi dividido: metade para David Baker “por design computacional de proteínas”, e a outra metade conjuntamente para os principais pesquisadores do AlphaFold da Google, Demis Hassabis e John M. Jumper, “por predição da estrutura de proteínas”.

Portanto, não é exagero dizer que 2024 foi o ano do Nobel da IA, com dois dos três Prêmios Nobel nas “ciências duras” (Física, Química, Medicina/Biologia) indo para projetos relacionados à IA.

Isso foi obviamente elogiado por pesquisadores da área e por pessoas entusiasmadas com o futuro da pesquisa impulsionada por IA. Mas também levanta algumas sobrancelhas entre os cientistas, especialmente físicos, que veem a computação e IA como não “física real”.

O que os Prêmios Nobel Devem Premiar?

Este faz parte de um debate maior e mais antigo sobre o que constitui ciência “pura” digna de um Prêmio Nobel. Alguns dirão que somente avanços teóricos e verdadeiros breakthroughs intelectuais são merecedores do prêmio internacional mais prestigioso na ciência.

Estou sem palavras. Gosto de ML e ANN tanto quanto qualquer outra pessoa, mas é difícil ver isso como uma descoberta de Física. Acho que o Nobel foi atingido pelo hype da IA.

Jonathan Pritchard – Astrofísico no Imperial College London

Outros dirão que as ciências também devem ser premiadas por seu impacto no mundo real, especialmente quando se trata do Prêmio Nobel, cujo fundador, Sr. Alfred Nobel fez para conceder um prêmio “a quem, durante o ano anterior, trouxe o maior benefício à humanidade” em física, química, fisiologia ou medicina, literatura e paz.

Nesse contexto, pode-se argumentar que as redes neurais realmente contribuíram grandemente para o benefício da humanidade, provavelmente continuarão a fazê-lo ainda mais no futuro, e, portanto, são merecedoras do Prêmio Nobel deste ano.

A Computação é Física?

Em relação ao Prêmio Nobel de Física de 2024 especificamente, o método desenvolvido para criar redes neurais estava profundamente enraizado na física. Mais especificamente, ele se baseou fortemente na física estatística, um campo que descreve sistemas com muitos elementos, como gases ou líquidos.

Também se inspirou na observação de que propriedades coletivas em muitos sistemas físicos são robustas a mudanças nos detalhes do modelo. Notavelmente, materiais magnéticos derivam suas características especiais graças ao spin atômico – uma propriedade que faz de cada átomo um pequeno ímã.

No geral, os modelos premiados pelo Nobel, a Máquina de Boltzmann inventada por Hinton e a rede de Hopfield, “são ambos modelos baseados em energia” que não diferem muito da descrição matemática usada para entender a física de materiais da vida real.

Ainda assim, alguns físicos “reais” sentiram desânimo com a ideia de que a computação está tomando os holofotes da física, talvez falando mais sobre o pouco respeito e atenção que a sociedade dá a esse campo do que sobre o próprio Prêmio Nobel deste ano.

“Isso se enquadra no campo da ciência da computação. O Prêmio Nobel anual é uma rara oportunidade para a física — e os físicos com ela — entrarem nos holofotes.

É o dia em que amigos e familiares lembram que conhecem um físico e talvez vão perguntar a ele ou ela do que se trata este Nobel recente. Mas não este ano.”

Sabine Hossenfelder- Física no Munich Center for Mathematical Philosophy na Alemanha

A Física Voltando à IA

A premiação do Nobel também leva em conta um desenvolvimento crescente na computação de voltar a métodos baseados em física para melhorar aprendizado de máquina, redes neurais e IA.

“Precisamos da forma de pensar que temos na física para estudar aprendizado de máquina.”

Lenka Zdeborová – Física estatística no Swiss Federal Institute of Technology em Lausanne.

O trabalho inicial nas redes neurais foi verdadeiramente interdisciplinar, também se inspirando nos avanços mais recentes em nossa compreensão de como neurônios biológicos funcionam, reunindo matemática, física, ciência da computação e neurobiologia.

“Acho que o Prêmio Nobel de Física deve continuar a se espalhar para mais regiões do conhecimento físico. A física está se tornando cada vez mais ampla, e contém muitas áreas de conhecimento que não existiam no passado, ou não faziam parte da física.”

Giorgio Parisi- Físico na Sapienza University of Rome, que compartilhou o Nobel de Física de 2021.

Portanto, embora possa ser um pouco surpreendente, e para o desânimo dos físicos mais puristas, a atribuição do Prêmio Nobel a John Hopfield e Geoffrey Hinton não está tão distante da física e das “ciências duras” como pode parecer à primeira vista.

Acrescentando Insulto à Lesão?

Talvez a reação de alguns membros da comunidade científica fosse mais moderada se o Prêmio Nobel de Química não tivesse sido também focado em computação.

Aqui, o debate está mais focado na contribuição real da IA para o campo, dando algum crédito à crítica “Acho que o Nobel foi atingido pelo hype da IA”.

Isso ocorre porque redes neurais como AlphaFold, que predizem a configuração 3D de proteínas, foram construídas sobre um enorme tesouro de dados acumulado ao longo de décadas de experimentos práticos. Isso inclui especialmente o Protein Data Bank, um repositório de acesso livre com mais de 200.000 estruturas de proteínas.

Essas estruturas foram determinadas experimentalmente por milhares de pesquisadores humanos ao longo de décadas, usando métodos avançados (frequentemente descobertas premiadas com Nobel) como cristalografia de raios X, criomicroscopia eletrônica, etc.

“Não acho que AlphaFold envolva alguma mudança radical na ciência subjacente que não estivesse já em vigor.

É apenas a forma como foi montado e concebido de maneira tão fluida que permitiu ao AlphaFold alcançar esses patamares.

David Jones – Bioinformático no University College London, que colaborou com a DeepMind na primeira versão do AlphaFold

Quão Impactante é o AlphaFold?

Criticar o AlphaFold como “apenas construído sobre pesquisas anteriores” pode ser visto como um pouco equivocado. Afinal, é um padrão muito comum que uma descoberta premiada com Nobel seja frequentemente construída sobre 3-4 outras descobertas premiadas anteriormente.

Mais importante, é fundamental determinar se o AlphaFold é uma verdadeira ruptura, tornando o que antes era impossível de repente realizável.

Discutimos anteriormente um artigo científico investigando se o AlphaFold pode descobrir novas moléculas e medicamentos, em vez de apenas refinar os dados já conhecidos.

E parece ser o caso:

Os pesquisadores determinaram que a proporção de compostos que alteraram a atividade proteica para cada um dos modelos foi em torno de 50% e 20% para os receptores sigma-2 e 5-HT2A, respectivamente. Um resultado superior a 5% é excepcional.

Considerando que a descoberta de medicamentos é muito semelhante a tentar encontrar manualmente uma agulha em um palheiro, uma taxa de sucesso de 50% em “adivinhar” onde está a agulha já na primeira tentativa é realmente excepcional.

Portanto, aqui também, o Prêmio Nobel de Química deste ano pode não atender ao critério de ciência “pura” e progresso na compreensão fundamental. Mas parece alinhar bem com o objetivo declarado do Nobel: “conceder um prêmio a aqueles que, durante o ano anterior, trouxeram o maior benefício à humanidade”.

Encerrando a Polêmica

Podemos concordar que, à medida que a IA se torna uma ferramenta chave na maioria das disciplinas científicas, não devemos ver todos os Prêmios Nobel premiando predominantemente IA no futuro. Da mesma forma, não premiamos regularmente a computação “básica” (ou, por sinal, a química ou a metalurgia) porque os pesquisadores usam computadores (e químicos e metais) diariamente.

No entanto, parece que a reação contra a atribuição do Prêmio Nobel deste ano foi um pouco exagerada, talvez ilustrando a frustração dos cientistas ao ver tanta atenção da mídia absorvida pela IA, apesar do impressionante progresso científico na maioria dos campos.

O Que a IA Realmente Pode Fazer?

De qualquer forma, a IA provavelmente será uma tecnologia verdadeiramente transformadora, e um verdadeiro marco na história da humanidade de forma semelhante a tecnologias anteriores como a máquina a vapor, o telégrafo, o motor de combustão interna ou os primeiros computadores.

Aqui está uma lista curta das aplicações potenciais da IA:

• Descoberta de medicamentos & análise de dados biológicos.
• Diagnóstico & tratamento médico automatizado, incluindo cirurgia.
• Robótica, desde assistentes domésticos até produção automatizada.
• Carros autônomos & logística.
• Aprendizado personalizado & difusão de conhecimento.
• Novos materiais estão sendo descobertos em energia, ciência dos materiais, nanotecnologia, etc.
• Novos métodos de computação, incluindo fotônica, computação quântica, etc.
• Exploração espacial, desde colônias automatizadas fora da Terra até mineração de asteroides.

Nesse contexto, o “hype” em torno da IA é totalmente justificado.

Mas, como acontece com a maioria das novas tecnologias importantes, o processo de transformar a inovação inicial em casos de uso práticos pode levar um pouco mais de tempo do que o esperado, por exemplo, os computadores na década de 1970, décadas antes da revolução da Internet e ainda mais antes da IA, embora provavelmente tenham um impacto muito maior do que qualquer pessoa poderia ter previsto.