Quais os ramos da ciência que se desenvolveu com as novas tecnologias?

Luiz A. M. Palazzo

Universidade Católica de Pelotas

Escola de Informática

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Resumo

Ao longo do século XX novas descobertas em diversos ramos da ciência produziram um desvio radical nos conceitos de natureza, realidade e epistemologia. De grande importância neste processo foram a teoria da relatividade, a mecânica quântica, a descoberta do DNA e - já na segunda metade do século - o desenvolvimento das teorias do caos e da complexidade. O conceito de realidade, que neste século foi mecânico, será muito provavelmente orgânico no século XXI. Torna-se evidente que os avanços no conhecimento da natureza e dos seres, na forma de se obter conhecimento, na comunicação e na tecnologia em geral estão rapidamente transformando a forma de viver e de pensar da humanidade. Uma idéia fundamental neste contexto, originária da pesquisa em sistemas complexos adaptativos, é que o aprendizado é o fio condutor do processo evolutivo da humanidade. Isto vem sugerir que a idéia de aprendizado deverá desempenhar papel de grande relevância na concepção de desenvolvimento social, especialmente em economias emergentes como a brasileira, acelerando a transformação do que hoje se denomina escola em um ambiente educacional mais rico, articulado e produtivo.

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1. Educação e Positivismo

A prática e os conceitos contemporâneos na política, no planejamento, na administração e no desenvolvimento social são definidos em sua maior parte em um contexto intelectual que começou a ser delineado a partir do século XVII, com o surgimento da física newtoniana. A era industrial foi construída sobre este paradigma que introduziu também a visão mecanicista do universo. A idéia de um universo uniforme, mecânico e previsível não somente moldou o desenvolvimento da ciência e da tecnologia como também se tornou a metáfora dominante na política, economia, administração e educação. As organizações, por exemplo, são estudadas à luz da engenharia industrial [DRU93], que analisa um sistema visando aumentar sua eficiência pela definição precisa de fluxos e operações. Na área do desenvolvimento social a educação é analisada por economistas visando obter “taxas de retorno” o que freqüentemente conduz a distorções em seu planejamento. Para muitos administradores a educação ainda é um sistema cujo desempenho pode ser medido apenas por indicadores quantitativos do tipo retorno sobre investimento realizado - e que uma “boa política” pode tornar “mais eficiente” [WIN90].

Positivismo é a crença em que a ciência e o método científico podem, em última instância, compreender inteiramente a realidade física e empregar este conhecimento para prever e guiar o futuro. Esta suposição levou Laplace a formular a hipótese de que com fatos suficientes poder-se-ia não somente predizer o futuro mas também fazer retroagir o passado. A disseminação do positivismo na educação se deu em resposta ao seu sucesso na aplicação de princípios científicos para a produção de novas tecnologias. Para [HAR95] foi o emprego desta tecnologia em produção, transporte e forças armadas que delineou a atual configuração de poder entre as nações.

Universalmente as escolas ensinam linguagem, matemática, ciências, estudos sociais, culturais e religiosos, com alguns períodos de atividades práticas ou profissionalizantes e educação física. A filosofia positivista permeia este currículo sendo reforçada pela própria estrutura e métodos aplicados nas escolas e em todo sistema educacional, a despeito de que virtualmente todas as hipóteses positivistas tenham sido transformadas pelas idéias científicas do século XX: a teoria da relatividade, a mecânica quântica, o princípio da incerteza de Heisenberg, o teorema de Gödel, a teoria da informação, a teoria do caos e mais recentemente a teoria dos sistemas complexos adaptativos. Escolas e universidades mostram-se em geral ainda pouco afetadas por estas idéias. A educação se apresenta como a mais conservadora das instituições sociais: a última a ser modificada em resposta às novas linhas do pensamento científico e filosófico.

2. A Ciência de Newton

Como uma visão de mundo positivista, newtoniana, pôde conquistar tanto espaço no pensamento humano, suas instituições e suas escolas? As pessoas encontram-se de tal forma imbuídas da metáfora mecanicista e esta se entrelaça de tal forma com a linguagem e métodos intuitivos de análise que dificilmente é notada.

O potencial evidenciado na visão positivista do mundo surgiu com o desafio de Galileu à autoridade religiosa constituída, quando afirmou que o modelo heliocêntrico demandava a reconstrução da visão antropocêntrica vigente de natureza e realidade. Com Newton, que acreditava que os fundamentos de suas leis poderiam ser aplicados a problemas de moral e filosofia, a metáfora para a realidade social e política tornou-se o mecanicismo.

A abrangência e simplicidade das leis de Newton e seu evidente potencial para explicar o mundo e produzir tecnologia ofereceram a metáfora dominante aos mais influentes pensadores dos séculos XVIII e XIX no campo social, político e econômico. O modelo newtoniano de universo foi aplicado e amplamente disseminado não apenas em função de seu potencial científico e sua rigidez teórica, mas principalmente porque a sociedade industrial emergente constituía para tal modelo um ambiente particularmente receptivo.

Onde Newton formulou as leis fundamentais da realidade física os filósofos e pensadores sociais quiseram descobrir os princípios básicos da vida social. Descartes esboçou os princípios de uma abordagem mecanicista à biologia, psicologia e medicina. A filosofia de Locke foi estruturada sobre a crença de que havia uma base racional para a solução dos problemas humanos, “de que haviam leis da natureza governando a sociedade humana similares às leis que governavam o universo físico. Assim como as. moléculas em um gás tendem a se estabilizar rumo a um estado de equilíbrio, assim os seres humanos iriam se organizar em sociedade em um ‘estado natural’. Deste modo a função do governo não deveria ser a imposição de sua vontade sobre a sociedade, mas ao invés disso descobrir e empregar as leis naturais que já existiam antes mesmo da própria noção de governo” [CHA92].

Schwartz e Ogilvy descreviam a visão newtoniana do mundo como “assegurando que a matéria consiste em partículas muito pequenas organizadas em complexos cada vez maiores. Se fossem conhecidas as massas, posições e velocidades de todas as partículas poder-se-ia predizer o futuro a partir das leis da física.”[HAR95]. Os pensadores políticos comparavam átomos colidindo e as forças que interagiam entre eles ao comportamento e interações entre indivíduos e instituições na sociedade, confrontando-se uns com os outros na perseguição de seus interesses pessoais. As idéias centrais do positivismo incluem portanto:

• Há uma realidade última, absoluta e imutável. Em princípio o universo é fixo, previsível e obediente às leis que o comandam. Ambigüidade e indeterminação são reflexo da falta de informação ou da falta de uma teoria adequada.

• Há uma perspectiva de explicar a realidade. Na física newtoniana há um espaço-tempo absoluto. A realidade é rígida: uma declaração é verdadeira ou falsa. Uma estratégia para solucionar um problema é boa ou ruim. Não há espaço para nuances, paradoxos, ou multiplicidade de significados ou perspectivas.

• O universo é uma hierarquia onde os átomos são a realidade última, os blocos construtores das moléculas, que por sua vez constituem células e organismos. Organização e poder são estruturados na mesma hierarquia ascendente ou descendente de autoridade.

• O universo físico é composto de partes isoladas, separadas e intercambiáveis. Os átomos individuais e as forças que atuam sobre eles podem explicar em última análise a realidade física.

• A consciência humana encontra-se fora do mundo físico. Os segredos da natureza são desvendados pela investigação objetiva. A natureza deve ser vista objetivamente, separada do observador.

Todas estas idéias são encontradas na ciência e tecnologia do século XIX e, de forma especialmente marcante, do século XX. Além disso, elas continuam a estabelecer as bases das metáforas e conceitos do senso comum e são particularmente evidentes nos processos e conteúdos escolares do presente.

3. Eletromagnetismo, Evolução e Termodinâmica

As principais idéias científicas desenvolvidas no século XIX foram construídas sobre o modelo de universo newtoniano. Algumas delas, apesar disso, introduziram novas idéias e formas de pensar que acabariam conduzindo aos conceitos radicalmente diferentes surgidos no século XX. A descoberta dos campos de força eletromagnéticos trouxe a idéia de campos independentes de corpos materiais. A teoria da eletrodinâmica culminou com a revelação de que a luz é um campo eletromagnético alternado de alta freqüência que viaja através do espaço sob a forma de ondas.

Outras teorias introduziram o conceito de irreversibilidade para o qual haviam interpretações contraditórias no pensamento científico. Os geólogos viam o universo - e a terra dentro dele - como o resultado de um processo evolutivo. A descoberta da evolução na biologia levou os cientistas a abandonar a concepção cartesiana do mundo como uma máquina que havia surgido completamente acabada das mãos de seu Criador. Ao invés disso o universo passava a ser visto como um sistema evolutivo em contínua mudança, no qual estruturas complexas se desenvolviam a partir de outras mais simples.

A teoria evolutiva desafiou de forma radical o pensamento religioso e histórico ao apresentar evidências abundantes e inequívocas em favor da evolução biológica, estabelecendo o fenômeno para o mundo científico além de qualquer dúvida. Darwin propôs a combinação de mutações aleatórias e seleção por adequação ao meio como sendo os mecanismos através do qual ocorria a evolução. Esta ofereceu uma nova metáfora à filosofia e às ciências sociais e foi de grande importância no pensamento de Kant, Hegel, Marx e Spencer [HAR95].

Enquanto que na biologia a evolução promovia organização e complexidade crescentes, a segunda lei da termodinâmica mostrava que a energia em sistemas fechados se dissipava em um processo de entropia crescente. O conceito de entropia como medida do grau de (des)organização em um sistema permitiu quantificar a evolução de um sistema físico fechado rumo à desordem. Este resultado estava em flagrante contradição com a evolução biológica e conduziu no século XX ao estudo dos sistemas abertos, ordenados, que Prigogine denominou estruturas dissipativas [PRI84].

Embora os três principais conceitos científicos surgidos no século XIX - a eletrodinâmica, a evolução biológica e a termodinâmica - tenham ido muito além do modelo mecânico da física newtoniana, a visão mecanicista do universo manteve-se inabalável, sustentada pelo rápido crescimento do numero de estudantes em escolas públicas e em universidades seculares - um fenômeno global no século XX - permitiu a expansão e o entrincheiramento da visão positivista no saber da cátedra. Das três principais idéias científicas do século XIX a evolução biológica foi a última a integrar o currículo escolar. Mesmo nos dias de hoje ela continua a provocar controvérsia como demonstra a recente opção pelo ensino criacionista bíblico - em detrimento da evolução biológica - nas escolas de alguns condados americanos.

4. A Teoria da Relatividade e a Mecânica Quântica

No decorrer do século XX, a teoria especial da relatividade de Albert Einstein, seguida da descoberta da mecânica quântica, do princípio da incerteza de Heisenberg, da decodificação do DNA e do desenvolvimento das teorias do Caos e da Complexidade liberaram a ciência da convicção de que o mundo é simples, material, previsível e governado por leis mecânicas universais. Quem imaginaria que a maioria - senão todas - as partículas elementares iriam se apresentar instáveis? Quem iria supor que com a confirmação experimental de um universo em expansão, surgido de um tempo sem tempo e de um lugar sem espaço, toda a vastidão cósmica: clusters, galáxias, estrelas, planetas e a própria vida, continuariam a evoluir num processo de constante formação.

A teoria da relatividade tornou obsoleto o axioma clássico de que a ciência é objetiva ao requerer que a descrição científica seja explicitamente relacionada à perspectiva - e aos instrumentos - de um observador que está inserido na realidade que tenta descrever. O pensamento relativista também conduz à notável conclusão de que é impossível definir a simultaneidade de dois eventos distantes. Esta pode ser definida apenas em termos de um dado referencial.

A mecânica quântica veio a solapar mais ainda as fundações da visão científica clássica de natureza e realidade. Como muitos outros desenvolvimentos da ciência moderna a teoria quântica surgiu em resposta a questionamentos específicos da física das partículas subatômicas e suas profundas implicações filosóficas somente foram apontadas longo tempo após sua concepção. Eistein e posteriormente Bohr, Heisenberg e outros elaboraram, a partir do trabalho pioneiro de Max Planck, o conceito revolucionário da dualidade onda-partícula apresentada pela luz. Esta não apresenta uma realidade última singular. Ao contrário, pode ser entendida como uma onda ou como uma partícula - o fóton - dependendo do propósito e dos instrumentos do observador.

A teoria quântica estabelece que não há uma base material “final” sobre a qual o mundo é construído. O nível mais baixo da natureza é criado por uma dança frenética de partículas em perpétua mudança, formadas a partir de quarks com nomes estranhos como charme e beleza. Ao invés de partículas firmes e sólidas formando a base da realidade a nova física vê o movimento de padrões dinâmicos e energia. A proposição de que a realidade é não material e de que massa é uma forma particular de energia é expressa pela conhecida equação de Einstein que captura a essência da nova ciência: e=mc2, isto é, a energia interna de um sistema é equivalente à sua massa vezes a velocidade da luz ao quadrado.

A teoria quântica também estabelece que as partículas subatômicas não são grãos isolados de matéria, mas sim padrões de probabilidades, interconexões em uma teia cósmica indivisível, que inclui o observador humano. Na física moderna a visão do universo como uma máquina foi substituída pela de um todo dinâmico indivisível cujas partes são essencialmente interrelacionadas e só podem ser entendidas como padrões de um processo dinâmico. Este conceito modifica o relacionamento do homem com a natureza e tem profunda influência sobre a epistemologia científica.

As descobertas teóricas e metodológicas da teoria da relatividade e da mecânica quântica tiveram grandes e importantes aplicações práticas, tais como a energia nuclear, o raio laser e os microprocessadores. Enquanto a consciência humana de natureza e realidade permanece em grande parte presa ao conceito de um universo mecânico, as aplicações tecnológicas da nova ciência estão baseadas em princípios radicalmente diferentes. É notável que, mais de setenta anos passados desde que a teoria da relatividade e a mecânica quântica produziram uma das maiores revoluções nos meios científicos e intelectuais, tão pequeno impacto tenham essas idéias produzido na percepção que o homem médio tem de si próprio, da sociedade e do universo que o rodeia.

5. Estruturas Dissipativas

A teoria da relatividade e a mecânica quântica, ainda que radicais em relação à visão newtoniana do mundo, tornaram-se ortodoxas nos meios científicos. Sua aplicação em poderosas tecnologias como a energia atômica, o raio laser e os microprocessadores trouxeram à sociedade a persuasiva evidência de que, embora estranhas, essas idéias funcionavam.

A teoria da complexidade é um novo conjunto de idéias relacionadas com ordem, evolução, sistemas sociais e aprendizado, que emergiu na segunda metade do século XX. Concebida com o concurso de instrumentos poderosos como a modelagem e simulação computacionais e engajando matemáticos, biólogos, físicos, sociólogos e economistas a teoria da complexidade se apresenta hoje ainda como geradora de controvérsia nos meios científicos.[HOR95], apesar de apresentar diversas aplicações emergentes.

Ilya Prigogine, prêmio Nobel de química em 1977, sempre se sentiu incomodado pela contradição entre a segunda lei da termodinâmica - que afirmava estar o universo movendo-se rumo à desordem crescente - e a evidência da evolução, que indicava que pelo menos uma parte do universo incrementava sua ordem e estrutura: “Enquanto que algumas partes do universo podem operar como máquinas, estas são sempre sistemas fechados e os sistemas fechados formam somente uma pequena parte do universo físico. A maior parte dos fenômenos de interesse são, na realidade, sistemas abertos, trocando energia, matéria ou informação com o seu ambiente” [PRI84]. Está claro que os sistemas biológicos e sociais são sistemas abertos, o que significa que toda a tentativa de entende-los em termos mecanicistas está condenada ao fracasso.

Prigogine afirma que os sistemas em desequilíbrio podem produzir novas estruturas espontaneamente por meio de um processo de auto-organização. Exemplos de tais sistemas seriam redemoinhos, ciclones e o processo de cristalização. Estes sistemas retiram energia de seu ambiente e, produzindo ordem, dissipam a entropia. Prigogine denominou tais sistemas de estruturas dissipativas. Uma estrutura dissipativa captura energia e exibe ordem. Esta é uma característica de muitos sistemas no universo, mas em particular das formas de vida. A inspiração de Prigogine, segundo a qual sistemas abertos evoluem e somente sistemas fechados se movem rumo à entropia conseguiu reconciliar a teoria da evolução com a segunda lei da termodinâmica.

A razão pela qual a segunda lei não é universalmente aplicável é que os sistemas reais não são isolados, mas interagem com fontes de energia externas. Tome-se o exemplo simples de uma panela de sopa principiando a ferver. Esta é uma resposta padronizada à absorção de energia: o líquido adquire estrutura. Estas estruturas encontram-se por toda a parte na natureza. Um raio laser é também um sistema auto-organizado onde os fótons espontaneamente se agrupam segundo um único eixo. Matematicamente a auto-organização é expressa como auto-reforço e auto-interação, onde os efeitos em pequena escala são magnificados se existirem as condições internas apropriadas [KAU93].

6. A Teoria do Caos

Na metade da década de 70 os computadores passaram a oferecer aos cientistas um instrumento para a investigação de um novo conjunto de fenômenos. De impacto similar mas muito mais poderoso do que o telescópio ou o microscópio o computador possibilitou o emprego de novos métodos e perspectivas até então impensáveis. Os matemáticos e cientistas da computação iniciaram a explorar um notável conjunto de interações construídas a partir de sinais eletrônicos produzindo padrões dançantes de bits. Um caloroso debate sobre a simulação computacional indagava então se esta era verdadeiramente um meio de se obter padrões “reais” da natureza ou se não passava de um jogo mental que possuía alguma similaridade com os fenômenos naturais.

A base computacional, matemática, do que viria a ser denominada a teoria do caos ilustra este problema. Entre outras descobertas matemáticas da teoria do caos estão os fractais, bifurcações e atratores estranhos [MIT93]. Cada um destes fenômenos pode ser descrito com grande precisão em termos matemáticos e podem ser vistos nos hoje familiares gráficos do conjunto de Mandelbrot e outros. A teoria do caos oferece um contexto apropriado para entender as flutuações irregulares ou errantes encontradas na natureza. A evidência do caos ocorre em modelos e experimentos descrevendo a convecção e mistura de fluidos, no movimento ondulatório, em reações químicas oscilantes e na corrente elétrica em semicondutores. Também pode ser encontrada na dinâmica das populações animais, na distribuição da vegetação em florestas tropicais, no comportamento social das formigas e abelhas e em problemas clínicos como arritmias cardíacas e surtos epiléticos.

Nos últimos trinta anos, cientistas de diversas áreas começaram a encontrar simultaneamente padrões e leis similares, que foram descritas em seus aspectos gerais no campo dos sistemas não-lineares. Konrad Lorenz no MIT, ao estudar padrões climáticos, descobriu o que veio a ser denominado atrator estranho. Mandelbrot na IBM desenvolveu o que ele considerou - com pouca modéstia - “a entidade mais complexa do universo”, o conjunto Mandelbrot. Na Carolina do Norte Barnesley desenvolveu um algoritmo para replicar a complexidade orgânica. Os gráficos computacionais fruto desses estudos tornaram-se muito populares e foram amplamente divulgados em publicações de grande alcance e através da Internet.

Todos esses sistemas compartilham certas características fundamentais: (1) Utilizam equações básicas relativamente simples com um parâmetro crítico - por exemplo a taxa de crescimento vegetativo no estudo das populações, (2) O resultado de um único cálculo é empregado com entrada para a próxima iteração: um processo auto-referencial, (3) Calcula-se as iterações para cada passo dentro do escopo de valores considerados para o parâmetro crítico, usualmente representando os resultados por meio de gráficos. Estas características tornam a exploração da dinâmica dos sistemas caóticos possível de ser realizada em um computador doméstico, o que contribuiu para a rápida popularização dos métodos e conceitos do novo campo.

7. Sistemas Complexos Adaptativos

Considere-se uma situação em que um organismo ou sistema químico produz uma enzima cuja presença incentiva a produção de mais desta mesma enzima. Isto é um exemplo do que em ciência da computação se denomina um laço de feedback positivo. Em química a denominação é auto-catálise. Essas situações são raras na química inorgânica, entretanto a investigação em décadas recentes na área da biologia molecular descobriu que os laços de feedback são a própria base do desenvolvimento da vida na terra. Tais processos permitem explicar como se vai de pequenos pedaços de DNA a complexos organismos vivos [KAU93].

Enquanto Prigogine explorava o desenvolvimento da ordem no que ele denominou estruturas dissipativas no mundo físico, Kauffman e outros trabalhavam para entender o processo de evolução no mundo biológico, que apresenta as mais óbvias estruturas dissipativas encontradas na natureza. Isto reacendeu o interesse por questões filosóficas relacionadas com a vida, seu surgimento e manutenção. Waldrop, em sua bem conhecida revisão da pesquisa em complexidade, formulou um conjunto de questões [WAL92]:

• Como na sopa primordial de aminoácidos e outras moléculas simples foi possível o surgimento da primeira célula viva há quatro bilhões de anos atrás?

• O que é vida? Um vírus de computador é vida?

• Porque as células individuais começaram a formar alianças há 600 milhões de anos atrás que acabaram originando algas, plantas e animais simples, depois insetos, répteis e mamíferos até produzir o homem?

• Porque os seres humanos, assim como outras criaturas, se organizam em famílias, tribos, comunidades, nações e sociedades de todos os tipos?

• O que é a mente? Como o cérebro humano permite o aflorar de sentimentos, reflexões, pensamentos e propósitos? Como surge a autoconsciência?

Estas são questões cujas respostas não se aprende na escola. A ciência ensina a analisar e não como fazer uma flor. Entretanto perguntas desse tipo são o foco de uma investigação emergente e disciplinada sobre o que são sistemas complexos adaptativos.

Para John Holland, um pioneiro na criação de modelos matemáticos para simulação, a economia é um exemplo perfeito de um sistema complexo adaptativo. No mundo real tais sistemas incluem cérebros, células, embriões, sistemas imunológicos e colônias de insetos. Na escala humana incluem ainda sistemas sociais e culturais, tais como partidos políticos ou comunidades científicas. Tais sistemas encontram-se por toda a parte e compartilham algumas propriedades fundamentais:

1. Cada um desses sistemas é uma rede de muitos agentes atuando em paralelo. Independente do modo com que foi definido, cada agente se encontra em um ambiente produzido por sua interação com os demais agentes do sistema e está continuamente atuando e reagindo às ações dos demais agentes.

2. O controle em um sistema complexo adaptativo tende a ser altamente disperso. Não há neurônios mestres no cérebro nem árvores especiais em uma floresta. O comportamento coerente do sistema surge da competição ou cooperação entre os agentes. Isto também é verdadeiro em economia, como o colapso do controle estatal tem demonstrado.

3. Um sistema complexo adaptativo possui muitos níveis de organização, com os agentes em qualquer nível servindo como blocos construtores dos agentes do nível seguinte. No cérebro, um grupo de neurônios irá formar os centros da fala, outro do córtex motor e outro ainda do córtex visual. Precisamente da mesma forma um grupo de trabalhadores irá formar um departamento, um grupo de departamentos irá constituir uma divisão e assim por diante, formando companhias, setores econômicos, economias regionais, nacionais e finalmente a economia mundial.

4. Os sistemas complexos adaptativos estão continuamente revisando e rearranjando seus blocos construtores conforme vão adquirindo experiência em seu ambiente. Gerações sucessivas de organismos irão modificar e aperfeiçoar suas características no decurso do processo de evolução. O cérebro irá fortalecer ou enfraquecer miríades de conexões entre seus neurônios na medida em que o indivíduo aprende em seus encontros com o mundo.

5. Em algum nível básico, profundo e fundamental, todos esses processos de aprendizado, evolução e adaptação são o mesmo processo. Um dos mecanismos fundamentais de adaptação em qualquer sistema é a revisão e recombinação dos seus blocos construtores.

6. Todos os sistemas complexos adaptativos antecipam o futuro. A antecipação de uma redução na produção de petróleo, por exemplo, pode ocasionar ondas de compra e venda no mercado de combustíveis - seja a antecipação verdadeira ou não. Da bactéria para cima todos os seres vivos possuem predições implícitas codificadas em seus genes. Da mesma forma toda criatura com um cérebro possui inúmeras predições implícitas codificadas sobre as coisas que aprendeu. Estas predições não são como modelos passivos. Possuem uma qualidade ativa e constituem os blocos construtores do comportamento nos sistemas. Como tal podem ser testadas, refinadas e rearranjadas na medida em que o sistema ganha experiência.

7. Os sistemas complexos adaptativos possuem geralmente muitos nichos, cada um dos quais pode ser explorado por um agente adaptado para ocupá-lo. Assim como uma floresta tropical possui um lugar para as preguiças e outro para borboletas, a economia possui espaço para programadores, psicólogos, encanadores, advogados e lojas de CDs. Cada ato de ocupar um nicho abre mais nichos para novos parasitas, novos predadores e novos parceiros simbióticos. Assim, novas oportunidades estão sempre sendo criadas pelo sistema para os seus agentes.

Por tudo isso é completamente sem sentido falar sobre sistemas complexos adaptativos em equilíbrio - estado que jamais alcançarão - uma vez que se encontram em perpétua transição. Se o sistema suspender sua transformação interna ele não estará em equilíbrio, estará morto. Da mesma forma não há sentido em imaginar que um agente possa “otimizar” sua adequação, utilidade ou outra propriedade que possa possuir. O espaço de possibilidades é tão vasto que os agentes não possuem meios práticos de identificar o que é o “ótimo”. O máximo que é possível aos agentes é modificar-se e aumentar sua adequação em relação ao que os demais agentes estão fazendo. Cada um dos princípios enumerados acima foi modelado, quantificado e simulado em computadores. Biólogos e matemáticos desenvolveram os algoritmos genéticos, que são ambientes computacionais adaptativos simulando a evolução natural ao nível genético [KAU93] [MIT93].

8. O Impacto no Pensamento Contemporâneo

Se a metáfora para estruturar o conhecimento humano sobre a natureza tem sido mecanicista nos últimos duzentos anos, no próximo século ela será muito provavelmente orgânica. Isto em parte porque a materialização da teoria da complexidade em tecnologia irá surgir inicialmente em sistemas biológicos e sociais [HAR95]. Isto é hoje mais realidade do que previsão. Em junho de 1995 Rose e Srinivasan publicaram um artigo onde mostravam como as proteínas - as moléculas que constróem as células, tecidos e organismos - produziam sua auto-organização. Para isso empregaram uma forma de algoritmo genético em uma simulação computadorizada que permitiu demonstrar precisamente como as estruturas de proteína evoluem com base em umas poucas regras. O insigth trazido por este processo terá conseqüências imediatas na medicina, produção de medicamentos e na agricultura. Uma vez que as proteínas são os componentes essenciais da matéria viva e possuindo elas tal diversificação - o corpo humano produz cerca de 50 mil diferentes qualidades de proteínas - o entendimento da sua estruturação trará profundas conseqüências para uma grande quantidade de pesquisas relacionadas [HAR95].

A teoria da complexidade tem também influenciado o pensamento econômico e organizacional. O livro de Reich “The Work of Nations” [REI92] e o de Drucker “Post Capitalist Society” [DRU93] reunem argumentos muito fortes para afirmar que os fatores de prosperidade e desenvolvimento das nações baseiam-se cada vez mais na capacidade de aprender e produzir novos conhecimentos. A economia deste processo é totalmente diferente da economia da era industrial e se desliga dos modelos positivistas de equilíbrio da economia ortodoxa de Keynes para introduzir modelos de sistemas complexos adaptativos.

Um exemplo particularmente interessante desse desvio é a teoria dos feedbacks positivos e lucros crescentes desenvolvida por Arthur [HAR95]. A teoria econômica clássica assume lucros decrescentes para qualquer novo produto e qualquer nova tecnologia. Isto se baseia num modelo mecanicista que sustenta que uma economia tende ao equilíbrio. Em realidade, muito da moderna economia funciona sobre o que se denomina “retorno positivo”, onde uma inovação particular introduz todo um novo ciclo de mudanças no qual a aceitação parcial incrementa a demanda e catalisa o surgimento de inovações auto-similares. O mundo imaginário dos economistas, sempre tendendo ao perfeito equilíbrio é uma metáfora para uma máquina complexa estática e não para um sistema complexo dinâmico. Na verdade a economia atua muito mais como um organismo no qual pequenas modificações genéticas podem ser magnificadas até modificar virtualmente tudo. A disseminação ao nível popular das tecnologias de computação e comunicação ilustra com clareza essa idéia.

Uma empresa dinâmica é como um ecossistema amadurecido, no qual os indivíduos e as espécies estão sob constante transformação (nascimento, crescimento, morte, ...), enquanto que o sistema global é relativamente estável perante modificações externas. Conceitos fundamentais neste contexto são informação e aprendizado - ambos considerados elementos essenciais de um sistema complexo adaptativo. Informação e o desenvolvimento de novos conhecimentos são elementos chave para o desenvolvimento e crescimento de qualquer organização. Uma importante função da administração em sistemas dinâmicos passa a ser então oferecer inspiração à criatividade e incentivar o desequilíbrio criativo. As organizações não devem tentar empacotar a informação em médias e categorias, mas sim empregar a informação para aprender e descobrir o que não é esperado. Tais idéias podem ser sumarizadas no seguinte conjunto de leis [HAR95]:

1. Distribuir a estrutura do sistema: Novas organizações, idéias e perspectivas devem surgir da interação local entre os indivíduos de grandes populações.

2. Exercer o controle no sentido bottom-up: O governo do sistema deve surgir a partir dos mais simples atos realizados localmente em paralelo e não a partir de um poder central superior.

3. Cultivar o princípio dos lucros crescentes: Cada vez que uma idéia é bem-sucedida deve ser reforçada, tornando-a mais provável de ser utilizada no futuro.

4. Crescer por escalas: Iniciar com um sistema simples que funcione e construir a partir dele.

5. Maximizar a variedade: Encorajar a diversidade. Uma variedade saudável acelera a produção de idéias e é quase sempre fonte de inovações

6. Honrar seus erros: O processo de estar fora da abordagem convencional é freqüentemente indistingüível do erro. Este é uma parte integrante de qualquer processo de criação. A evolução pode ser pensada como um processo sistemático de administração de erros.

7. Não perseguir o ótimo: Ao invés disso trabalhar com objetivos múltiplos. Um sistema complexo somente consegue sobreviver “satisfazendo” um grande número de funções.

8. Procurar o desequilíbrio persistente: Nem a constância nem a mudança frenética irão suportar uma nova criação. O desequilíbrio persistente é um estado na margem do caos.

9. Mudar a própria mudança: Grandes sistemas complexos coordenam a própria mudança e desenvolvem regras de auto-modificação,.

9. Ciência e Educação no Século XXI

A educação formal, escolas e universidades possuem as características do que na teoria do caos se denomina um “atrator estranho”. Sua forma e substância, estabelecidas cem anos após a física newtoniana, oferecer o conhecimento básico para o desenvolvimento da tecnologia da era industrial, muito pouco mudou em relação às mudanças radicais que desde então se processaram no conhecimento humano. Irão as estruturas organizacionais da escola contemporânea transformar-se para criar os ambientes educacionais baseados nos princípios de aprendizado agora sendo articulados e demonstrados na teoria do caos? [HOR95].

Segundo Hartwell [HAR95] mesmo nos países mais desenvolvidos as instituições de ensino em todos os níveis mantém os mesmos princípios mecanicistas de cem anos atrás. Parece que há um longo intercurso entre o desenvolvimento e validação de uma teoria científica, sua aplicação em novas tecnologias, as mudanças na visão do mundo que afetam organizações, processos políticos e estruturas e a definição dos conteúdos e métodos adotados nas escolas. O currículo de ciências das universidades no mundo inteiro neste final do século XX é notável pela sua negligência para com a teoria da relatividade e mecânica quântica para não falar em caos e complexidade. As decisões políticas sobre a estrutura e os conteúdos dos sistemas de educação sempre foram de extremo conservadorismo e muito resistentes a inovações. Sendo assim, que impactos no processo educacional e na metodologia acadêmica poderão ser vistos no século XXI como consequência da moderna concepção científica?

Um dos muitos conceitos sugeridos pela investigação em sistemas complexos adaptativos é a generalidade, em termos evolutivos, do processo de aprendizado. Nesta perspectiva o processo de aprendizado humano individual é o mais dinâmico e o mais importante processo no universo conhecido [HAR95]. Este conceito principia com a imagem da matéria do universo organizando a si mesma em galáxias, estrelas e planetas como grandes estruturas dissipativas. Depois, no planeta Terra, a matéria se organiza para formar as primeiras formas de vida, que evoluem para o estágio de organismos celulares - os primeiros sistemas complexos adaptativos verdadeiros. Neste ponto matéria e energia interagem para criar sistemas mais complexos. Dos vírus e bactérias às plantas e animais superiores e destes ao homem, o que se verifica é uma aceleração no processo evolutivo como um todo, produzindo cada vez mais complexidade. Ao longo da evolução biológica as modificações ocorrem através dos princípios da transformação genética. Primeiro por mutação e posteriormente pelo intercâmbio de DNA na reprodução sexuada, por si só uma forma lenta de aprendizado, ainda que muito mais rápida do que os processos anteriores. Enquanto que os organismos biológicos transformam a energia em ordem, as sociedades humanas e os indivíduos transformam informação em conhecimento, assim criando sistemas de aprendizado.

Com a humanidade o desenvolvimento da linguagem, cultura, escrita e hoje a computação acelerou e enriqueceu tremendamente o processo evolutivo. Há menos de um século atrás a função da educação era a transmissão do conhecimento, cultura e sabedoria do passado para a próxima geração. A atual geração é a primeira na história da humanidade em que a sabedoria acumulada por todas as gerações precedentes terá menor valor prático para a existência do que o conhecimento produzido ao longo do período de suas vidas. Para preparar as crianças de hoje para a “sociedade do aprendizado” do século XXI é essencial dirigir o foco do aprendizado para como aprender, como solucionar problemas e como sintetizar novo conhecimento a partir do existente. Há uma grande probabilidade de que esta visão do processo educacional, hoje mais retórica do que prática, acabe por tornar-se uma questão de sobrevivência social no século XXI [REI92].

A teoria do aprendizado e o próprio ensino deverão ser especialmente enriquecidos com a visão oferecida pela ciência da complexidade. A evolução do pensamento social e a mudança das instituições de ensino nas asas de uma visão científica mais precisa, profunda e abrangente irá certamente exigir uma descrição formal dos princípios que regem o processo de aprendizado. O “saber” político e econômico contemporâneos pedem uma economia mais autônoma e uma participação maior de todos os setores da sociedade na formação de políticas sociais e educacionais flexíveis e em permanente evolução. No campo do desenvolvimento educacional isto significa a transformação de um modelo de planejamento e controle mecanicista e centralizado em modelos localmente pensados e administrados, com os processos de mudança e controle distribuídos ao nível das próprias instituições de ensino [RON90]. Um passoimportante nesse sentido é dado pelo professor que percebe que o ponto de partida do aprendizado não é tanto o currículo formal mas sim a riqueza de experiências e a complexidade das estruturas conceituais que os próprios alunos trazem para a sala de aula - e passa a partir daí a construir o processo de aprendizado.

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