Criatividade Uma Arquitetura Cognitiva

Criatividade Uma Arquitetura Cognitiva

(Parte 1 de 7)

Universidade Federal de Santa Catarina Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção

CRIATIVIDADE: UMA ARQUITETURA COGNITIVA Bruno Carvalho Castro Souza

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Engenharia de Produção da

Universidade Federal de Santa Catarina como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Produção

Florianópolis 2001

Bruno Carvalho Castro Souza CRIATIVIDADE: UMA ARQUITETURA COGNITIVA

Esta dissertação foi julgada aprovada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia de Produção no Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Catarina

Florianópolis, 29 de junho de 2001.

_ Prof. Alejandro Martins Rodriguez, Dr.

Prof. Alejandro Martins Rodriguez, Dr. Orientador

Profa. Regina F. F. de A. Bolzan, Msc. Prof. Francisco Antônio Pereira Fialho, Dr. Tutora

Prof. Samir Suaiden, Dr. Profa. Sandra Regina R. e Oliveira, Dra.

Agradecimentos

À Profa Regina Bolzan, pela paciência, apoio e liberdade oferecida na elaboração deste trabalho,

Ao Prof. Samir Suaiden, pelos conselhos e sabedoria,

À Profa Ludmila Guimarães, pela amizade e comprometimento,

À direção da UNEB, que deu condições e incentivou as pesquisas,

Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, E a todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização desta pesquisa.

iv

“Criatividade é um labirinto em que o difícil não é encontrar a saída, mas sim a entrada”.

Ruben Fonseca

Lista de figurasvii
Lista de quadrosviii
Lista de reduçõesix
Resumox
Abstractxi
1 Introdução3
1.1 Problema5
1.2 Hipótese6
1.2.1 Hipótese básica6
1.2.2 Hipóteses secundárias6
1.3 Objetivos7
1.3.1 Objetivo geral7
1.3.2 Objetivos específicos7
1.4 Metodologia7
2 Apresentação9
3 Criatividade: O Estado da Arte1
3.1 Evolução histórica da criatividade13
3.1.1 Teorias filosóficas da criatividade13
3.1.2 Teorias psicológicas16
3.1.3 Análise fatorial20
3.1.4 Criatividade e o papel dos hemisférios cerebrais24
3.1.5 As inteligências múltiplas25
3.2 Psicologia cognitiva27
3.2.1 Percepção e representação30
3.3 Laske e a conciliação da inteligência artificial e da criatividade31
4 Uma Arquitetura para a Criatividade34
4.1 A construção de soluções por meio do erro37
4.2 Arquiteturas criativas para solução de problemas39
4.3 Criatividade e inteligência artificial45
5 Domínios Naturais e Cognição Artificial48
5.1 Representacionismo, Nova Robótica e Escola Chilena: as abordagens cognitivas48
5.2 As metáforas do pensamento: redes, categorias e domínios5
5.2.1 As redes hipertextuais de Lévy5
5.2.2 A teoria de categorias e protótipos de Berlin, Kay e Rosch57

Página 5.3 Implementação de domínios cognitivos em sistemas digitais...........................................62 vi

Aprendizagem69
6.1 Escopo do protótipo69
6.2 Ergonomia e a função pedagógica de um protótipo70
6.2.1 Estratégias cognitivas para o aprendizado70
6.2.2 Fatores emocionais74
6.2.3 Fatores motivacionais7
6.2.4 Fatores sensoriais78
6.2.5 Fatores intelectuais79
6.2.6 A interface e o ambiente virtualizado81
6.3 Implementação: uma revisão de alguns modelos de inteligência artificial84
6.3.1 Raciocínio baseado em casos (Case-based reasoning - CBR)85
6.3.2 Redes neuroniais86
6.3.3 Algoritmos genéticos e programação evolucionária8
6.3.4 Integração e camadas90
6.4 Estratégias para a formação de domínios93
7 Conclusões e recomendações9
7.1 Síntese da pesquisa9
7.2 Comprovação da hipótese e consecução dos objetivos101
7.3 Implicações da pesquisa1 03
7.3.1 Educacionais103
7.3.2 Empresariais104
7.3.3 Científicas e computacionais1 05
7.4 Trabalhos Futuros105
Fontes Bibliográficas107

6 Protótipo: Elementos para a Construção de um Sistema Criativo Artificial de Glossário...................................................................................................................... ....................122 vii LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Arquitetura cognitiva segundo Jean-François Richard28
Figura 2: Mecanismo de equilibração de Piaget37
Figura 3: Mecanismo de equilibração majorante de Piaget38
Figura 4: Modelo cognitivo da criatividade40
Figura 5: Dinâmica da criatividade43
Figura 6: Representação da máquina de estado finito51
Figura 7: Implementação de um sistema de inteligência artificial baseado em camadas65
Figura 8: O comportamentalismo como programa de pesquisa científica72
Figura 9: O processamento de informações como programa de investigação científica73
Figura 10: A interação dos fatores nos espaços de aprendizagem81
Figura 1: Diagrama de camadas para implementação do modelo92

Número Página Figura 12: Duas maneiras de representar as redes de vinculações de Heylighen...................96 viii LISTA DE QUADROS

Quadro 1: As categorias de pensamento conforme Guilford21
Quadro 2: Fatores do pensamento divergente segundo Guilford2
Quadro 3: Resultado da interação de duas ou mais matrizes segundo Koestler23
Quadro 4: As inteligências múltiplas de Howard Gardner26

Número Página

arquitetura sugerida6

Quadro 5: Simulação dos processos mentais em sistemas computacionais através da Quadro 6: Paralelo entre o cérebro humano e os sistemas computacionais...........................67 ix LISTA DE REDUÇÕES

Siglas ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas CBR = Raciocínio Baseado em Casos GA = Algoritmos Genéticos IA = Inteligência Artificial MIT = Massachusetts Institute of Technology PE = Programação Evolucionária x RESUMO

SOUZA, Bruno Carvalho Castro. Criatividade: uma arquitetura cognitiva. 2001. 133f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Produção, UFSC, Florianópolis.

A partir de uma visão histórica e de uma análise contextual, a criatividade é entendida como ferramenta para a resolução de problemas complexos. Com base nessa definição, nas pesquisas da ciência cognitiva e nas técnicas de inteligência artificial, é proposta uma arquitetura cognitiva da criatividade, integrando os conceitos de domínio, campos de problemas, universo cognitivo e emoções. Como referenciais teóricos dessa arquitetura, são analisadas em profundidade as aplicações das teorias de categorias e protótipos, de Berlin, Kay e Rosch, e de redes hipertextuais de Lévy, como possibilidades no entendimento da estruturação de domínios, alinhadas às pesquisas da nova robótica e da teoria da autopoieses na busca de um sistema artificial auto-organizado. Finalmente, são sugeridas direções na formalização da arquitetura e na sua implementação como um protótipo de sistema inteligente e criativo baseado no trânsito interdomínios como forma de solução criativa de problemas.

Palavras-chave: criatividade, cognição, inteligência artificial, domínios cognitivos xi ABSTRACT

SOUZA, Bruno Carvalho Castro. Creativity: a cognitive approach. 2001. 133p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Produção, UFSC, Florianópolis.

Creativity is discussed from a historical point of view, based on a contextual analysis, and understood as tool for complex-problem resolution. Supported by this definition, by the research of cognitive science and by artificial intelligence techniques, a cognitive architecture of creativity is proposed, integrating the concepts of domain, problem fields, cognitive universe and emotions. For the theoretical foundations of that architecture, the applications of categories and prototypes theories of Berlin, Kay and Rosch, and Lévy’s hipertextuals networks are analyzed in depth, as solid tools in the understanding of domains structuring, in conjunction with new robotics research and the autopoieses theory in the search of a selforganized artificial system. Finally, directions are suggested in the formal methods of the architecture and its implementation as a prototype of intelligent and creative system based on the inter-domains relations as a method of creative problem-solution.

Keywords: creativity, cognition, artificial intelligence, cognitive domains

1 INTRODUÇÃO

Em determinada ocasião, um professor pediu à turma que fizesse um projeto final de disciplina. O tema era livre, assim como os meios que deveriam ser utilizados para alcançar o resultado desejado. A partir desse tema central de escolha do aluno, dever-se-iam desenvolver três subtemas e, para cada um, cinqüenta formas diferentes de abordá-lo. Tratava-se da disciplina "Direção de Arte" do curso de Comunicação Social com habilitação em Publicidade e Propaganda da Universidade de Brasília. A grande surpresa foi a expressão dos alunos quando o professor terminou de explicar o trabalho. Pareciam horrorizados, sem saber o que fazer ou por que aquilo estava sendo exigido deles. Apesar de, durante todo o semestre letivo, haverem desenvolvido trabalhos extensos, estavam apavorados com a liberdade que lhes havia sido conferida. Não sabiam por onde começar. Não tinham sequer uma vaga idéia sobre o que fazer nem sobre qual tema abordar.

Essa experiência evidencia um dos maiores problemas educacionais do País: a falta de familiaridade com o processo criativo por parte dos estudantes de todos os níveis. Desde os primeiros passos na escola, o aluno aprende a repetir conceitos e verdades ditos “universais”, mas raramente é-lhe oferecida a oportunidade de participar criativamente no desenvolvimento desses conceitos. É a escola do “saber pronto”, e não do saber construído. Em termos de criatividade, Alencar (1993) é quem melhor coloca a questão: “Observa-se a existência de uma série de idéias errôneas a seu respeito, como, por exemplo, a idéia de que a criatividade é uma característica inata, não podendo, portanto, ser ensinada ou aprendida. O aluno mais criativo não é reconhecido na escola, nem tampouco tem recebido uma atenção maior por parte dos seus professores”1.

A falta de imaginação vem desaguar no meio acadêmico, que forma especialista em áreas estanque. Os universitários sofrem dessa carência de visualizar respostas criativas para os problemas, optando quase que invariavelmente por soluções consagradas - clássicas - em detrimento do caminho da experimentação e da ousadia.

“Poucas oportunidades tem o aluno para investigar problemas reais e de interesse concreto. Não se desenvolve no aluno um maior número de habilidades para explorar um problema novo que o conduzam à sua compreensão e solução.” 2

Essa mistificação da criatividade traz conseqüências diretas para a sociedade. A própria história da humanidade está repleta de exemplos da importância da criatividade3 no processo da investigação científica. Einstein foi inspirado por sua imaginação quando, aos nove anos de idade, perguntou-se como seria viajar ao lado de um raio de luz. Isaac Newton teve seus questionamentos condensados e a súbita “inspiração” que gerou a Teoria Universal da Gravitação quando viu uma maçã cair da macieira e, criativamente, associou o fato com a idéia de que massa atrai massa. Gutenberg associou o processo de fabricação de vinhos com a prensa de porcelana chinesa para inventar a prensa de tipos móveis, que deu origem à imprensa. E esses são apenas alguns exemplos ilustres de um fenômeno que ocorre diariamente, com todas as pessoas.

1 ALENCAR, Eunice M. L. S. Criatividade. Brasília: Edunb, 1993, p. 85. 2 ALENCAR, Eunice M. L. S. Criatividade. Brasília: Edunb, 1993, p. 86.

3 Entende-se criatividade como definida por Torrance (1965): "Criatividade é o processo de tornar-se sensível a problemas, deficiências, lacunas no conhecimento, desarmonia; identificar a dificuldade; buscar soluções, formulando hipóteses a respeito das deficiências; testar e retestar estas hipóteses; e, finalmente, comunicar os resultados".

No mundo atual, onde a informação é a chave para a sobrevivência de praticamente todas as empresas, a necessidade de criatividade apresenta-se de forma ainda mais urgente. Com os recursos tecnológicos atuais, praticamente todas as pessoas têm acesso a qualquer informação, por intermédio da Internet, dos jornais, dos telefones e da mídia em geral. O que contribui de forma diferenciada para o sucesso ou o fracasso empresarial é o que se faz com essas informações. Novamente, a criatividade é necessária para melhor entendimento dessa informação. Visualizar e utilizar uma informação diferentemente do concorrente pode significar lucros para a empresa.

Criatividade é privilégio de seres humanos. Não há máquina no mundo que possa pensar criativamente. Mesmo o fantástico computador Deep Blue, que derrotou Kasparov, campeão mundial de xadrez, não possui pensamento criativo - apenas uma capacidade imensa de combinar matematicamente opções pré-definidas para alcançar um objetivo previamente determinado. Esse computador é incapaz de, no decorrer da partida, tomar uma iniciativa que fuja da sua programação. E, mesmo que fosse, isso só seria possível porque, pelo ser humano, foi programado para tanto. A própria IBM acredita nessa idéia: seu slogan, em meados da década de 70, era “machines should work, people should think” (máquinas devem trabalhar, pessoas devem pensar).

1.1 Problema

A criatividade foi analisada sob várias perspectivas, mas nenhuma das abordagens utilizou conceitos cognitivos objetivando a construção de um modelo para a criação. A capacidade de raciocínio humano, embora amplamente estudada pelos cognitivistas, é representada por modelos que enfocam o processo de forma sistêmica, enfatizando mecanismos de raciocínio geral. A descrição dos processos e fatores referentes à criatividade propriamente dita encontra-se diluída nos modelos gerais, sem uma análise detalhada e uma dinâmica própria claramente definida. Como, portanto, pode ser a criatividade entendida a partir dos recursos mentais inerentes ao ser humano e de que forma esse entendimento pode ser transformado em um modelo? Da mesma maneira, como seria a transposição para um sistema de inteligência artificial que possibilite a exploração desse modelo?

Essa dissertação tem seu foco na descrição dos processos mentais envolvidos na criatividade, ligando-os, em algumas ocasiões, com ferramentas e técnicas de inteligência artificial que oferecem condições de implementá-los. A construção de um protótipo será abordada de forma geral, objetivando dar condições teóricas para sua posterior implementação.

1.2 Hipótese

1.2.1 Hipótese básica

A ciência cognitiva fornece subsídios para a elaboração de um modelo da criatividade. Tal modelo permite melhor exploração e entendimento dos processos envolvidos no pensamento criativo, e pode ser implementado em uma arquitetura de inteligência artificial para testar e aperfeiçoar as abordagens teóricas e experimentais da criatividade.

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