Os links locais regulam o mundo

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Os links locais regulam o mundo

Este importantíssimo artigo de Deborah Gordon foi traduzido colaborativamente, no Facebook, por Hudson C F Freitas, a Flávia Machado, o Fernando Ferrari, o Severino Lucena (que foi quem achou o texto no Aeon), o Guga Casari, o Guilherme Witte Cruz Machado, a Marta Martinz, o Mario Salimon.

OS LINKS LOCAIS REGULAM O MUNDO

As redes regulam tudo, desde colônias de formigas e escolas fundamentais a epidemias e a internet. Veja aqui como elas funcionam

Deborah Gordon, Aeon, 01/02/2018

Deborah M Gordon é professora de Biologia na Universidade de Stanford, na Califórnia. Ela tem escrito sobre sua pesquisa para revistas como Scientific American e Wired. Seu último livro é Encontros de Formigas: Redes de Interação e Comportamento de Colônia (2010).

Nós vivemos emaranhados em redes. A internet, a sociedade, um corpo, uma colônia de formigas, um tumor: são todos formas de redes de interação entre pessoas, formigas ou células – agregados de nós ou locais conectados por algum tipo de relação. O poder das redes está em suas conexões locais. Todas as redes crescem, encolhem, se fundem ou se separam (se conectam ou se desconectam), ligação por ligação. Como elas funcionam ou se modificam depende de como se formam ou se rompem as conexões entre os seus nós. A internet domina nossas vidas não por ser gigantesca, mas porque permite que cada um de nós possa fazer tantas conexões locais. O seu tamanho é o resultado, não a causa, de seu impacto em nossa comunicação.

Não existe um lugar onde seja mais fácil de se ver a influência decisiva das interações locais do que numa colônia de formigas, onde faço meus estudos. O local é tudo que uma formiga conhece. Uma colônia opera sem controle central, baseada em uma rede de interações simples entre formigas. Estas são locais por necessidade, porque uma formiga não pode detectar algo que esteja muito longe. Muitas das espécies de formigas não podem enxergar e todas elas confiam no olfato, o qual elas acessam por meio de suas antenas. As interações importantes são feitas quando formigas entretocam antenas, cheirando umas às outras ou ao chão, cheirando elementos químicos depositados por outras formigas.

A transitoriedade da rede de breves interações transforma um grupo de formigas, que são, cada uma, impossibilitadas de ter acesso a qualquer propósito global, no caos ordenado que é o comportamento colonial de formigas. No emaranhado de galhos e cipós da floresta tropical da Estación Biológica de Chamela, no oeste do México, as formigas tartaruga criam e reparam um circuito de trilhas que liga os seus ninhos e fontes de alimentos. As formigas tartaruga nunca descem até o solo, de forma que as trilhas só podem ser feitas ao longo de um ramo ou caule. À medida que uma formiga se move, ela derrama algumas gotas de feromônio de trilha, que evaporam rapidamente. Sempre que uma formiga chega a uma junção, onde um tronco cruza com outro, ela escolhe o caminho que cheira mais fortemente a feromônio, que é o caminho trilhado por muitas das formigas recentemente. Desta forma, as trilhas das formigas criam uma rede dentro da rede de vegetação tropical.

O diagrama de uma rede de trilhas de formigas tartaruga durante vários dias. Cortesia do autor.

Na selva, a rede de vegetação pode ser quebrada. Um camaleão passando por ali pode acabar com muitas trilhas de formiga por quebrar aglomerados de trepadeiras e ramos delicadamente entrelaçados. Os ninhos de formigas são feitos nos túneis de larvas de besouros, que preferem se esconder em madeira macia e apodrecida e o resultado é que os ramos com ninhos se quebram facilmente. O ninho cai ao chão e as formigas jorram de dentro pra fora , muitas delas carregando larvas e pupas, e se direcionam até a árvore mais próxima em busca da trilha.

Um pesquisador aponta para o nodo 5. O ninho 3 está em um circulo a direita no meio da vegetação emaranhada, aonde as formigas constroem suas redes. Cortesia do autor.

Em resposta a qualquer intervalo na trilha, as formigas reparam-na por pequenas alterações na escolha do caminho local, nó a nó. Um grupo de alunos e eu marcamos formigas com esmaltes de unha e descobrimos que, dia após dia, as mesmas formigas costumam usar a mesma parte da rede. Mas formigas não podem ir sempre ao mesmo lugar ou nunca encontrarão novas fontes de comida. Ao colocar iscas em algumas junções longe da trilha, eu aprendi que as formigas, às vezes, desviam do seu caminho e seguem um caminho que não possui maior quantidade de feromônio.

Essas falhas ocasionais, quando se toma um caminho que não é o da trilha principal, são o que tornam a rede inteira resiliente. Quando o caminho é interrompido, algumas formigas precisam abandonar o que, de repente, se tornou um beco sem saída. Algumas formigas vão ao nó mais próximo do caminho interrompido e tentam a partir daí alcançar a trilha original. (Isto é chamado de “busca gananciosa” na linguagem de algoritmos de pesquisa de computador.) Eventualmente, a nova parte do caminho reparado, que une as duas extremidades do original, é reforçada pelas formigas provenientes da outra direção. Ocasionalmente, vagar nas junções também permite que as formigas encontrem comida ou caminhos mais curtos ou menos complicados, suprimindo nós ou laços desnecessários da trilha.

Interações locais entre formigas são a chave para uma busca efetiva. A busca coletiva sempre envolve um trade-off entre minuciosidade, garantia de que nada seja negligenciado, e cobertura do solo, garantindo que toda a área seja vasculhada. Considere o que aconteceria se você perdesse um anel de diamante em um campo de futebol. Se você tem apenas alguns amigos para ajudá-lo a procurar, todos eles precisam se mover muito para cobrir todo o campo, mas se houver muitas pessoas procurando, cada um pode averiguar muito bem nas suas proximidades.

As formigas-argentinas resolvem esse problema usando interações locais para regular sua busca. Elas ajustam seus caminhos de pesquisa de acordo com a densidade. Quando há muitas formigas pesquisando, cada formiga gira em torno de um lote, quase ao acaso. Se há apenas umas poucas formigas, elas caminham em linhas mais retas. O sinal da densidade parece ser um breve contato entre antenas com outras formigas. A regra aparente é: “Se eu encontrar outra formiga com frequência, posso dar uma volta a mais. Se eu não fizer isso, eu tenho que caminhar em uma linha mais reta”. Essas interações simples entre pares de formigas funcionam no agregado para ajustar a escala da rede ao tamanho ótimo para o número de formigas disponíveis.

Recentemente, colocamos outra espécie de formiga para resolver esse problema em uma condição de microgravidade, na Estação Espacial Internacional. Enviamos formigas para a Estação Espacial Internacional em pequenas arenas com barreiras internas. Para aprender como as formigas ajustam seus caminhos com a redução da densidade, os astronautas abriram a barreira, de modo que as formigas exploradoras se vissem, de repente, em um espaço mais amplo, onde se encontravam menos frequentemente. As arenas eram bastante rasas, de modo que não havia muito espaço para que flutuassem, mas, de vez em quando, alguma formiga perdia contato com a superfície e saía saltitando numa dança ao estilo de Michael Jackson, até que fosse capaz de descer novamente. Parecia que as formigas estavam se esforçando tanto que não eram capazes de ajustar tão efetivamente seus caminhos para a busca quanto aquelas atuando na arenas-controle na Terra. Você mesmo pode tentar realizar o experimento sob o efeito da gravidade e com sua espécie favorita de formiga; uma simples arena, mesmo sem o belo maquinário da NASA, funcionará suficientemente bem.

Engenheiros estão desenhando robôs para fazerem buscas em um prédio em chamas, ou em outro planeta, usando sistemas como esses das formigas, baseados em redes de comunicação local. Esses métodos de enxameamento podem ser mais simples, baratos e mais resistentes às falhas que sistemas que usam um controle central. Se um robô de busca tem que repassar uma informação para uma estação central, que por sua vez faz um mapa e diz a cada elemento participante o que fazer, é necessário um sistema de controle central sofisticado, e se este falha, toda a função é perdida. Em contraste com isso, interações locais tem redundância; se uma não funciona outra poderá funcionar.

As interações locais regulam muitos sistemas naturais. As redes ecológicas mostram uma grande variedade de tipos de links: um organismo pode viver dentro de outro, se apegar a ele, escalar, comer, alimentá-lo coletando ou digerindo seus nutrientes, ajudando-o a reproduzir transportando pólen ou dispersando sementes. Todas as organizações operam em uma espécie de rede ecológica; nenhuma entidade viva funciona de forma independente. Mesmo cada uma de nossas células contém órgãos unidos em uma antiga colaboração entre bactérias.

Por exemplo, o câncer, como tudo o que as células fazem, progride em resposta às interações locais. As células cancerosas são descendentes de células saudáveis, e elas podem florescer e proliferar porque ainda falam a língua local de seus antepassados. Essas conversas permitem que elas encontrem vizinhanças confortáveis para metástase, convoquem um suprimento de sangue, desarmem suas primas do sistema imunológico e desabilitem as instruções de outras células que as impediriam de reproduzir. Interromper essas conversas obstruiria o crescimento do câncer.

As relações entre as células cancerosas são responsáveis por muitas falhas da quimioterapia. Os tumores contêm muitas formas diferentes de células cancerosas, cada uma derivada de uma linhagem evolutiva diferente. Mesmo quando a quimioterapia limpa os sinais detectáveis de um tumor, as células cancerosas ainda podem permanecer. A aplicação contínua de tratamento venenoso favorece a evolução de células cada vez mais resistentes. Estas células resistentes, que não estão em competição por recursos com suas vizinhas falecidas, mas mais sensíveis ao tratamento, podem se reproduzir rapidamente, e podem não haver medicamentos disponíveis para matá-las.

Da mesma forma, a intervenção humana em redes ecológicas produziu a mutação de insetos em culturas agrícolas e infecções bacterianas que as drogas não conseguem destruir. Os seres em uma população diferem um do outro em suscetibilidade. Usando os mesmos recursos, se ligam uns aos outros pela competição – do que um ser se alimenta é uma perda para outro. Um combate por pesticidas ou antibióticos mata todos os seres, exceto os mais resistentes, selecionando-os em relação à suscetibilidade. Os resistentes, de repente, têm os recursos para crescer rapidamente em número. Novos métodos estão sendo planejados para manter os seres suscetíveis e resistentes nas redes de células cancerosas, de patógenos ou de pragas agrícolas, para que continuem a competir uns com os outros. O manejo integrado de pragas e a “quimioterapia adaptativa”, por exemplo, só são eficazes para destruir certas pragas sensíveis ou certas células cancerígenas. Eles deixam o resto para ajudar a remover aqueles que são resistentes. Essas novas formas de controle levam em consideração as interações locais que regulam as redes de pragas ou de células.

Redes ocorrem em formatos distintos, dependendo do arranjo das ligações. A rede com o familiar formato de árvore, por exemplo, é uma hierarquia. O proprietário da fábrica dá ordens ao gerente, que dá ordens aos capatazes, que dão ordens aos trabalhadores. A evolução produziu redes filogenéticas de ancestrais e descendentes em forma de árvores. Os organismos unicelulares originais fizeram surgir uma enorme árvore de bactérias, ao passo que uma outra divisão no tronco levou ao nosso pequeno ramo dos vertebrados, aninhado no feixe de galhos chamado de mamíferos.

A árvore e a rede completamente conectada se situam em pólos opostos de um espectro de possíveis formas de redes. A vida social humana pode produzir formas complexas de redes, como qualquer garota que tenha frequentado o segundo ciclo do fundamental sabe. Duas garotas estão vinculadas na rede por serem publicamente reconhecidas como amigas. As garotas populares são os “hubs” da rede, com muitas amigas, algumas das quais são também ligadas a muitas outras, ao passo que as solitárias ou outsiders não têm uma amiga sequer. Entre “hubs” e “outsiders”, encontramos garotas ligadas a alguém no círculo interior dourado, mas também algumas sem esperança de serem algum dia notadas pelas ungidas.

A graduação de 6a. série da turma da autora, que não está na foto. As duas garotas que encaram a câmera conseguiram alta centralidade interceptiva nas 7a. e 8a. séries. Foto cortesia de Marcy Licht Comerchero.

Onde quer que esteja a posição de uma menina na rede, ela pode ser descrita por meio da sua ligação com o resto da rede. Isso é chamado de betweenness centrality: indica o número de links entre todos os outros pares de nós que passam por esse nó. A garota mais popular é aquela pela qual a ligação de todos os laços de amizade passam, eventualmente. Na minha escola secundária, a compreensão da betweenness centrality era tão complexa e importante que uma garota mantinha um registro que acompanhava as mudanças do dia-a-dia nos links. Ao esquematizar quem era amiga de quem, era fácil ver o quão perto todas estava da mais popular, a betweenness centrality de cada aspirante para o círculo interno. No almoço, as meninas se aglomeraram ao redor da proprietária do caderno para ver onde seu nome aparecia na lista naquele dia.

O Facebook converteu muitos de nós em garotas de segundo ciclo, pois cumpre diversas dessas funções, e não somente no horário de almoço, mas 24/7. O software que lhe sugere produtos do Amazon faz praticamente o mesmo. Para cada produto X que você compra, ele conta os links, o número de vezes que alguém comprou X e também Z, e assim por diante, além de mostrar os produtos que são frequentemente associados a X. O Índice H do Google Scholar, ansiosamente monitorado por acadêmicos e considerados por reitores e comitês de posse, é outra versão. Ao contar os links entre pesquisadores, sempre que um cita o outro, passou a definir os processos de seleção e contratação nas universidades.

Quanto maior a betweenness centrality, mais poderosa é a rede. Em termos políticos, se você quer governar, coloque coisas para que os outros não possam agir sem sua permissão, isto é, dizer que sua betweenness centrality é muito alta e bem aplicada. Mas esse poder pode ser prejudicado pelo local; por exemplo, as mudanças climáticas não podem ser descartadas quando todos percebem que é o que vêem fora da janela (Land Talk), e as realidades díspares começam a se misturar quando seus membros começam uma conversa cara-a-cara.

Um reconhecimento tácito da força de um network bem conectado subjaz no medo generalizado de formigas. O quão é assustador formigas andando na pia da cozinha? Um momento de reflexão deveria assegurar a qualquer um que, de fato ,ele é bem maior e mais forte de que até centenas de formigas. O alarmante é sentir que as formigas estão todas conectadas e trabalhando em conjunto. Mas as formigas trabalham usando redes de interação, não como em filmes de terror, levados a atacar por governantes maliciosos. Sua eficácia não se deve a indivíduos poderosos que estão numa posição de influenciar o comportamento de outros.

As formigas o fazem muito bem sem qualquer identidade; Nada distingue as formigas mais centrais das da periferia. A betweenness centrality não é importante para elas: a taxa de interação da formiga depende apenas do encontro com outras, e as formigas não parecem se importar com qual formiga elas vão encontrar. Em seu romance Guerra e Paz (1869), Tolstoi argumenta que as relações locais entre as pessoas, e não a estratégia militar dos generais, permitiram repelir a invasão da Rússia por Napoleão. Como Tolstoi apontou, em vez de seguir as ordens, as pessoas agiram como formigas.

As redes altamente conectadas trocam a resiliência pela segurança. Mais conexões significam uma reparação mais fácil, mas também mais vulnerabilidade. A Internet das Coisas em breve permitirá que seu telefone dirija seu termostato e sua máquina de café, mas não, é o que se espera, o chuveiro do seu vizinho. Para evitar que isso aconteça, vai exigir um sistema que permita conexões locais entre alguns dispositivos próximos, mas que também impeça a conexão com outros. As formigas também têm esse problema. Em algumas espécies de formigas observou-se a capacidade de leitura dos sinais químicos de outra espécie. Isso liga as redes de ambas as espécies: uma espécie encontra alimento e estabelece uma trilha química; outras espécies saltam para a mesma trilha e podem pegar a comida no lugar da primeira espécie.

A mudança de uma rede não depende apenas da sua conformação, mas da rapidez com que frequência as conexões locais mudam. As redes neurais, por exemplo, formam links lentamente, fato que influencia profundamente a sociedade humana. Os neurônios devem crescer para encontrar outros, e o crescimento dos neurônios produz as sinapses que transportam sinais. Se as sinapses nas redes neurais não são usadas, elas são suprimidas, desaparecendo do axônio. A supressão acontece muito mais rapidamente em mamíferos jovens do que nos velhos; as redes nos cérebros dos bebês estão em fluxo rápido. Desta forma, o curso do tempo de mudança nas redes neurais conforma outra rede, a da família, que se baseia na obrigação de proteger os bebês enquanto seus cérebros estão se formando, até que eles possam se proteger.

Uma epidemia é outra forma de rede cujo curso de tempo depende de como os links são formados, assim que uma pessoa doente infecta outra. A epidemia se espalha mais regularmente, em uma crescente onda de doenças, quando todos estão facilmente conectados a todos. Se um vírus pode viver em maçanetas de porta, torneiras e botões de elevador, um toque rápido pode infectar pessoas diferentes que passam. O filme Contágio (2011) apresentou um exemplo assustadoramente realista, baseado na disseminação da SARS em 2002 de um hotel em Hong Kong, para uma infecção que se espalhou como uma rede rapidamente em todo o mundo. No filme, um vírus que veio de um aperto de mão entre um chef e um cliente, para o garçom que tocou os óculos do cliente e, a partir daí, para todos os que tocavam qualquer objeto que algum deles tocou. A primeira pessoa infectada foi para um aeroporto e voou para outro continente, e uma epidemia mundial se iniciou.

Em contraste, quando uma infecção requer circunstâncias especiais pra ser transmitida, o período de uma epidemia será mais lento e mais errático. Em primeiro lugar, há uma explosão no número de pessoas doentes, já que todos os centros, as pessoas que estão em posição de transmitir para muitas pessoas, infectam todos ao seu alcance. Depois disso, a doença fluirá mais devagar a partir daquelas com menos ligações. Por exemplo, para que uma pessoa infecte outra com uma doença sexualmente transmissível, muito mais do que um toque rápido em uma maçaneta de porta tem que acontecer, e assim sendo, há uma ampla variação no número de pessoas que cada uma pode infectar. Inicialmente, o HIV viajou mais rapidamente entre pessoas que tiveram muitos contatos sexuais, mas, então, em locais onde as pessoas tinham acesso a informações e a preservativos para prevenir a transmissão, o vírus já não atingiu todos os parceiros sexuais de todas as pessoas infectadas e sua taxa de propagação caiu. As vacinas diminuem as epidemias não apenas porque a vacina previne a infecção, mas porque todas as pessoas que não estão infectadas não as espalham mais.

As redes na natureza mostram como, para as redes que construímos e para aquelas que nos ligam uns aos outros, o padrão de ligações na escala local define as opções para estabilidade e transformação. Quase tudo o que acontece na vida é o resultado de uma rede. Fazer ou quebrar ligações locais: [esta] é maneira de mudar.

DEVEMOS MELHORAR OU MUDAR A EDUCAÇÃO?

Para saber isso vamos conhecer as principais críticas feitas por pensadores da educação e refletir se nossas atividades estão sintonizadas com a mudança que está vindo, em especial agora que a sociedade está ficando mais interativa e com a inteligência artificial que vai se encarregar de muitas das tarefas que sempre foram executadas por nós. Mais um motivo para tentar descobrir quais são as características de uma aprendizagem tipicamente humana, que nunca poderá ser realizada por máquinas ou programas inteligentes.

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