“A tarefa não é ver o que nunca foi visto antes, mas pensar no que nunca foi pensado antes sobre o que você vê todos os dias.” — Erwin Schrodinger
“Fazer cada vez mais com cada vez menos até que, eventualmente, seja possível fazer tudo com nada.”
— R. Buckminster Fuller
“Quanto mais rápida for a difusão de informações dentro e fora de um império, menor será a sua duração. Basta voltarmos os olhos ao passado na história para corroborar tal constatação…” — Anônimo
“Quanto mais dinheiro você tem, mais dinheiro você obtém.” — Provérbio anônimo
Maurício Pinheiro
Introdução
A obra-prima de não ficção de 1999, ‘The Age of Spiritual Machines: When Computers Exceed Human Intelligence’, elaborada pelo futurista Ray Kurzweil, mergulha os leitores no reino das tecnologias futuras, oferecendo insights profundos sobre a trajetória da humanidade. A visão de futuro de Kurzweil pinta um quadro vívido de um futuro onde a humanidade converge com a máquina, potencialmente conferindo aos indivíduos uma existência quase imortal e remodelando vários aspectos da vida. Refletir sobre um livro escrito há mais de duas décadas que profetizou o futuro é verdadeiramente notável. Contemplar como a concretização de muitas das previsões tecnológicas de Kurzweil transformou o outrora distante futuro na rica tapeçaria do presente é fascinante. Embora certos elementos de suas previsões ainda estejam pendentes, a visão profética do autor oferece uma visão cativante das possibilidades que se desdobram e moldam nossas vidas diárias.
Essa lei postula que a taxa de mudança em sistemas evolutivos passa por um crescimento exponencial ao longo do tempo. Esse fenômeno é particularmente pronunciado na evolução tecnológica e resulta do impacto cumulativo de gerações sucessivas de tecnologias catalisadas por descobertas-chave. Envolve um processo contínuo e iterativo caracterizado pelo desenvolvimento contínuo e aceleração de avanços. Cada geração tecnológica constrói sobre e amplifica o progresso alcançado por seus predecessores, criando um ciclo perpétuo de melhoria. Esse ciclo gera momentum, impulsionando a evolução e transformação cada vez mais aceleradas das tecnologias, contribuindo assim para o notável ritmo de mudança observado no cenário da inovação. O intervalo de tempo entre descobertas-chave é, assim, exponencialmente reduzido.
Ao mergulhar no livro de Kurzweil de 1999, buscando compreender a essência da Lei dos Retornos Acelerados, sua profunda influência tornou-se evidente. Esta lei frequentemente subestimada atua como uma poderosa força motriz, fomentando o progresso em diversos domínios do conhecimento humano que se estendem além dos limites da evolução tecnológica. Sua marcante universalidade revela suas origens como um ciclo de retroalimentação reforçadora, observável não apenas na tecnologia, mas também em campos naturais como química e biologia, transcendendo domínios humanos. O impacto abrangente dessa lei se estende desde a formação da vida até a evolução biológica dos seres vivos e a evolução cultural da humanidade, encapsulando a totalidade da experiência humana.
No campo da química, a Lei dos Retornos Acelerados alinha-se perfeitamente com o conhecido conceito de autocatálise. Este artigo aprofunda-se na Lei dos Retornos Acelerados, estabelecendo paralelos com a autocatálise, e explora sua aplicação universal desde as complexidades da natureza até as complexidades da evolução cultural.
Entropia e o Surgimento de Ordem e Complexidade
Antes de aprofundar na Lei dos Retornos Acelerados, é essencial compreender alguns conceitos fundamentais sobre o universo sob a perspectiva da física. Como mencionado anteriormente, a Lei dos Retornos Acelerados parece ser um princípio universal em todos os sistemas em evolução, sejam naturais ou não. Em todos os casos, o ritmo de evolução passa por uma aceleração exponencial, simultânea a um aumento na ordem e complexidade.
A noção de que a complexidade e a ordem podem se unir em sistemas fechados está intrinsecamente ligada a conceitos científicos-chave, especialmente nos domínios da física, química e termodinâmica. Um princípio pertinente é a Segunda Lei da Termodinâmica, que postula que, em um sistema fechado, a entropia total (uma medida de desordem ou aleatoriedade) tende a aumentar ao longo do tempo. No entanto, isso não exclui a possibilidade do surgimento de ordem em áreas localizadas ou subsistemas de um sistema fechado. A segunda lei, sendo uma lei estatística, descreve a tendência geral de um sistema, permitindo flutuações ou áreas de ordem dentro desse sistema.
Considere o fenômeno da auto-organização, no qual sistemas, sob certas condições, se organizam espontaneamente em estruturas mais ordenadas. Isso é observável em vários fenômenos, como a formação de padrões intricados em sistemas fora do equilíbrio, como fluxos de fluidos, reações químicas, nanomateriais ou até mesmo sistemas biológicos. Essas estruturas ou padrões ordenados indicam diminuições locais na entropia, ao mesmo tempo que preservam ou aumentam a entropia geral de todo o sistema. Em sistemas fechados, embora a tendência geral possa inclinar-se para um aumento da desordem (entropia mais alta), existem mecanismos e processos para facilitar o surgimento de ordem ou complexidade locais. Isso frequentemente resulta de interações e dinâmicas dentro do sistema, levando à auto-organização e à formação de padrões mais estruturados.
Vincular esses princípios fundamentais com a Lei dos Retornos Acelerados revela uma profunda sinergia entre as leis físicas do universo macroscópico e a evolução rápida observada em vários sistemas. Enquanto a Segunda Lei da Termodinâmica sugere um aumento geral na entropia ao longo do tempo em sistemas fechados, a Lei dos Retornos Acelerados introduz uma narrativa convincente de aceleração exponencial no ritmo da evolução, acompanhada por um aumento na ordem e complexidade. Essa justaposição instiga uma exploração sobre como a intricada dança entre desordem e ordem, conforme descrito por princípios científicos fundamentais, se alinha com a trajetória do progresso tecnológico acelerado. Compreender a interação entre esses princípios nos permite navegar na paisagem sutil onde as tendências universais da natureza convergem com as forças dinâmicas impulsionando a evolução da tecnologia, oferecendo insights mais profundos sobre a intrincada trama do nosso mundo em evolução.
Autocatálise
Um dos meus interesses de pesquisa tem se concentrado em fotofísica e fotoquímica, enfatizando especialmente a identificação e quantificação de subprodutos relacionados às espécies reativas de oxigênio (EROs) em reações envolvendo fotosensibilizadores (fotocatalisadores) de nanomateriais. Ao empregar técnicas como Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) e captura de spin, nossa pesquisa, há mais de uma década, inesperadamente me levou a redescobrir um fenômeno químico natural conhecido como autocatálise dentro de um desses sistemas nanomateriais-EROs.
No campo da química, a Lei dos Retornos Acelerados encontra seu equivalente na autocatálise. Esse conceito reflete um cenário em que um produto ou subproduto de uma reação inesperadamente atua como um catalisador para a mesma reação, iniciando um ciclo de retroalimentação positiva (consulte o Apêndice sobre a Matemática da Autocatálise). Ao longo do tempo e sob certas condições, esse ciclo aumenta exponencialmente a eficiência da reação, levando à produção ampliada das espécies reagentes.
A autocatálise tem uma relevância particular no estudo da origem da vida. A química pré-biótica explora as condições e reações químicas que podem ter dado origem à vida na Terra. Ciclos autocatalíticos, como a reação de formose, foram propostos como potenciais precursores das complexas vias bioquímicas que caracterizam os organismos vivos. Esses ciclos autocatalíticos fornecem um arcabouço teórico para entender como moléculas orgânicas simples poderiam evoluir para estruturas mais complexas, estabelecendo as bases para o surgimento da vida.
A autocatálise fornece um quadro crucial para compreender o surgimento da ordem e complexidade em sistemas dinâmicos, abrangendo reações químicas, a origem da vida, processos biológicos e até mesmo sistemas econômicos. A natureza auto-sustentável da autocatálise permite a formação de padrões e estruturas que transcendem a simplicidade dos componentes iniciais. Esse fenômeno é fundamental na ciência da complexidade, iluminando como entidades simples podem dar origem a sistemas intrincados e adaptativos.
Análoga à autocatálise, a Lei dos Retornos Acelerados esboça um processo no qual a taxa de mudança dentro de um sistema experimenta um crescimento exponencial. Isso ocorre à medida que os resultados de uma geração tecnológica ou de conhecimento alavancam a criação da geração subsequente, tornando-se mais potentes e eficientes por sua vez. Essencialmente, a autocatálise age como um mecanismo propulsor para a Lei dos Retornos Acelerados, iniciando um ciclo de retroalimentação positiva semelhante a como os resultados de uma geração tecnológica impulsionam o desenvolvimento da próxima, promovendo um ciclo contínuo de aceleração.
A Lei dos Retornos Acelerados, a Lei de Moore e a evolução de materiais inovadores
“Uma análise da história da tecnologia revela que a mudança tecnológica é exponencial, ao contrário da visão ‘intuitiva linear’ comum. Portanto, não experimentaremos 100 anos de progresso no século XXI; será mais parecido com 20.000 anos de progresso (na taxa atual). Os ‘retornos’, como a velocidade e a eficiência dos chips, também aumentam exponencialmente. Há até um crescimento exponencial na taxa de crescimento exponencial. Dentro de algumas décadas, a inteligência das máquinas superará a inteligência humana, levando à Singularidade – uma mudança tecnológica tão rápida e profunda que representa uma ruptura no tecido da história humana. As implicações incluem a fusão de inteligência biológica e não biológica, humanos baseados em software imortais e níveis ultra-altos de inteligência que se expandem pelo universo à velocidade da luz.” — Ray Kurzweil
Para ilustrar a Lei dos Retornos Acelerados, vamos analisar a evolução da capacidade de processamento por meio da Lei de Moore. Ao longo das últimas cinco décadas, a Lei de Moore tem ditado que o número de transistores em um circuito integrado aproximadamente dobra a cada dois anos. Esse impulso exponencial na capacidade de processamento tem provocado avanços significativos em comunicação e inteligência artificial.
Apesar de encontrar limitações físicas inerentes na busca incessante pela minimização de componentes eletrônicos, como delineado pela Lei de Moore, a evolução da tecnologia persiste, impulsionada por paradigmas pioneiros que transcendem as limitações convencionais de escala. A computação quântica, uma ilustração marcante dessa evolução catalisada, não apenas estende a trajetória da Lei de Moore, mas também representa um salto transformador. Essa mudança navega das restrições da miniaturização para a vasta paisagem de capacidades de computação paralela maciça, tudo dentro do contexto da Lei dos Retornos Acelerados, que destaca o crescimento exponencial e a aceleração inerentes ao progresso tecnológico.
Além da computação, a Lei dos Retornos Acelerados tem impactos extensivos, especialmente em Ciência dos Materiais e Manufatura. Inovações nesse campo inauguraram uma nova era de engenharia de materiais, permitindo a criação de produtos que são não apenas mais leves, mas também mais robustos. Na nanotecnologia, desenvolvemos materiais com propriedades excepcionais, incluindo nanotubos de carbono e materiais topológicos 2D, remodelando indústrias como aeroespacial e construção.
Tomemos como exemplo a fibra de carbono como uma manifestação tangível desse processo transformador. Graças aos progressos de ponta na ciência dos materiais, a fibra de carbono combina leveza e resistência notável, desencadeando uma revolução em diversas indústrias. Ela atua como um catalisador direto, entre muitos outros, dentro do contexto da Lei dos Retornos Acelerados. A evolução continua com nanotubos de carbono, representando a próxima fase na inovação de fibra de carbono e introduzindo uma camada adicional de avanço para esse cenário transformador.
Além disso, recentemente deparei-me com um desenvolvimento inovador relatado em um recente artigo na Nature. O estudo destaca o impacto transformador da inteligência artificial (IA) em importantes descobertas no campo de materiais funcionais, revolucionando aplicações que vão desde energia limpa até processamento de informações. Isso exemplifica uma mudança de paradigma de acordo com a Lei dos Retornos Acelerados, sugerindo que o ritmo do progresso tecnológico acelera exponencialmente com avanços catalisados—onde a IA atua como o catalisador nesse contexto.
Em resumo, a Lei dos Retornos Acelerados, inicialmente observada no rápido crescimento da capacidade de processamento, ressoa em diversos setores tecnológicos. Seu impacto se estende à Ciência dos Materiais e Manufatura, onde inovações redefinem como projetamos e fabricamos produtos. Isso desbloqueia uma nova era de produtos mais leves, mais fortes e mais eficientes que aprimoram múltiplos aspectos da vida contemporânea.
A Lei dos Retornos Acelerados e a Evolução Cultural da Humanidade
Para compreender a aceleração da evolução cultural, é preciso primeiro reconhecer marcos importantes na história humana. A revolução agrícola, que remonta a aproximadamente 10.000 anos, marcou uma mudança significativa na sociedade humana. O subsequente desenvolvimento da linguagem escrita, cerca de 5.000 anos atrás, facilitou a acumulação e transmissão de conhecimento, preparando o terreno para a aceleração da evolução cultural.
O Renascimento, que começou no século 14, foi um despertar cultural e intelectual que acelerou significativamente o ritmo das conquistas humanas. Avanços em arte, ciência e filosofia durante este período lançaram as bases para avanços subsequentes. A Revolução Industrial, iniciada no final do século 18, exemplificou ainda mais a aceleração do progresso tecnológico, transformando sociedades e economias.
A segunda metade do século 20 testemunhou um aumento sem precedentes na inovação tecnológica, marcando o advento da Era Digital. O desenvolvimento do microprocessador no início dos anos 1970 catalisou uma cascata de avanços, levando ao crescimento exponencial da capacidade de processamento. A Lei de Moore, formulada por Gordon Moore em 1965, previu a duplicação de transistores em um microchip aproximadamente a cada dois anos, uma tendência que se manteve verdadeira por várias décadas.
A Internet, uma invenção transformadora do final do século 20, aumentou exponencialmente a velocidade de disseminação da informação, conectando pessoas ao redor do mundo. Essa conectividade facilitou esforços colaborativos e a rápida troca de ideias, impulsionando a evolução cultural para a frente. No final do século 20, o mundo testemunhou o nascimento da World Wide Web, um desenvolvimento que acelerou ainda mais o compartilhamento e disseminação do conhecimento.
Ao entrarmos no século 21, a Lei dos Retornos Acelerados tornou-se cada vez mais evidente. Avanços em inteligência artificial, biotecnologia e fontes de energia renovável marcaram uma nova era de inovação. A sequenciação do genoma humano em 2003 abriu as portas para a medicina personalizada, enquanto avanços em robótica e automação transformaram indústrias.
O crescimento exponencial da capacidade de processamento, combinado com avanços em aprendizado de máquina, levou a realizações sem precedentes em inteligência artificial. O desenvolvimento de redes neurais e algoritmos de aprendizado profundo permitiu que máquinas realizassem tarefas complexas, impactando campos tão diversos como saúde, finanças e entretenimento.
Na era contemporânea, a evolução cultural da humanidade está se desdobrando em tempo real. Plataformas de mídia social, surgidas no início do século 21, tornaram-se ferramentas poderosas para a comunicação, influenciando a opinião pública e moldando tendências culturais. A rápida adoção de smartphones transformou a maneira como as pessoas acessam informações, acelerando ainda mais o ritmo da troca cultural.
A tecnologia blockchain, introduzida com a criação do Bitcoin em 2009, tem o potencial de perturbar sistemas financeiros tradicionais e tem o potencial de revolucionar várias indústrias, incluindo gestão da cadeia de suprimentos e cuidados com a saúde. O desenvolvimento da computação quântica, embora em estágios iniciais, promete inaugurar uma nova era de poder computacional, desafiando nossa compreensão atual do que é possível.
A Lei dos Retornos Acelerados, proeminentemente evidente na evolução cultural da humanidade, reforça a trajetória exponencial do avanço tecnológico. Ao longo das eras, desde a revolução agrícola até a Era Digital e em direção ao futuro, cada época aproveitou e expandiu as inovações de seu antecessor, resultando em um efeito acumulativo que nos impulsiona para frente com um impulso crescente, ou seja, exponencialmente. Esse fenômeno espelha os princípios da evolução, onde a sobrevivência depende da adaptabilidade e inovação das gerações sucessivas.
Outras Áreas
A Lei dos Retornos Acelerados estende sua influência além da computação, permeando domínios tecnológicos e sociais mais amplos. Em uma veia paralela, avanços em biotecnologia e medicina abriram caminho para descobertas abrangendo a prevenção de doenças, tratamento e aumento da expectativa de vida.
No âmbito da biotecnologia e medicina, a aceleração é evidente por meio de avanços transformadores. O mapeamento do genoma humano abriu portas para a medicina personalizada, enquanto tecnologias de edição genética como CRISPR-Cas9 oferecem promessas para o tratamento e prevenção de doenças genéticas. Notavelmente, o rápido desenvolvimento de vacinas de mRNA durante a pandemia de COVID-19 destaca como os avanços biotecnológicos podem proporcionar soluções de saúde rápidas e eficazes, mostrando o impacto tangível do progresso acelerado nesse campo.
As políticas econômicas não estão imunes à abrangente influência da Lei dos Retornos Acelerados. Esse fenômeno molda significativamente as estratégias econômicas, obrigando os governos a se adaptarem rapidamente de maneiras que promovam a inovação e aprimorem a competitividade. Reconhecendo os efeitos transformadores da inteligência artificial no mercado de trabalho, os formuladores de políticas são instigados a implementar medidas voltadas para a reciclagem de habilidades da força de trabalho. O objetivo é garantir que os indivíduos possam participar ativamente e colher os benefícios de uma economia em evolução dinâmica, destacando a natureza interconectada da dinâmica econômica e do avanço tecnológico.
O ritmo acelerado das mudanças tecnológicas repercute também nas estruturas e instituições sociais, provocando uma reavaliação fundamental de seus papéis. Mídias sociais e comunicação instantânea, emblemáticas desse progresso rápido, transformam fundamentalmente como as pessoas se conectam e compartilham informações. Essa transformação exige uma evolução nas estruturas e normas sociais, desafiando instituições que vão desde sistemas educacionais tradicionais até estruturas políticas. Essas entidades devem se adaptar às dinâmicas em mudança da comunicação e fluxo de informações em um mundo interconectado, ilustrando as implicações sociais da Lei dos Retornos Acelerados.
Dentro do cenário educacional, a Lei dos Retornos Acelerados apresenta um desafio aos sistemas tradicionais. A educação deve se adaptar à crescente demanda por habilidades em tecnologias emergentes. Currículos são compelidos a priorizar programação, análise de dados e alfabetização digital para atender às necessidades em constante evolução da força de trabalho. Além disso, promover atributos como criatividade, pensamento crítico e um compromisso com a aprendizagem ao longo da vida torna-se cada vez mais vital. Essa abordagem é essencial para navegar em um mundo onde as habilidades necessárias para várias profissões passam por evolução rápida e contínua, destacando o impacto transformador do progresso acelerado na educação e no desenvolvimento de habilidades.
Em um contexto mais amplo, além da química e biologia, a autocatálise encontra aplicação em sistemas econômicos. Esse conceito explica loops de retroalimentação positiva impulsionando o crescimento econômico, onde a produção de bens e serviços estimula a demanda, criando um ciclo auto-reforçador que caracteriza a expansão econômica. Compreender essas dinâmicas exponenciais é fundamental para entender a dinâmica do mercado e a criação de riqueza.
Inteligência Artificial, Computação Quântica, etc.
O futuro da tecnologia é marcado pela força transformadora da Lei dos Retornos Acelerados. À medida que estamos à beira de avanços sem precedentes em Inteligência Artificial (IA), Computação Quântica e campos relacionados, a convergência desses princípios está remodelando o cenário do progresso humano. Essa lei é particularmente evidente no campo da Inteligência Artificial. O aumento exponencial na capacidade de processamento, aliado a avanços em algoritmos de aprendizado de máquina, impulsionou a IA de mero conceito para uma força ubíqua em nossa vida diária. A autocatálise dentro da IA se manifestará por meio de algoritmos de autoaperfeiçoamento — máquinas que aprendem e evoluem analisando seu próprio desempenho. À medida que os sistemas de IA se tornam mais sofisticados, sua capacidade de catalisar seu próprio aprimoramento acelera, resultando em uma taxa de progresso cada vez maior.
O surgimento da Computação Quântica representa uma mudança de paradigma nas capacidades computacionais. Computadores quânticos aproveitam os princípios da mecânica quântica, permitindo o processamento simultâneo de vastas quantidades de informações. A Lei dos Retornos Acelerados é particularmente potente nesse campo, pois os sistemas quânticos possibilitam cálculos em velocidades que desafiam limitações clássicas. A autocatálise dentro da computação quântica é evidente à medida que os processadores quânticos unidos às redes neurais poderão aprimorar seu próprio funcionamento, levando à possibilidade de resolver problemas complexos em uma escala e velocidade sem precedentes.
Na interseção entre IA e Computação Quântica, a simbiose da autocatálise e da Lei dos Retornos Acelerados cria um ciclo de retroalimentação da inovação. Os computadores quânticos podem aprimorar o treinamento de modelos de IA ao processar conjuntos massivos de dados de maneira mais eficiente, enquanto a IA, por sua vez, contribui para a otimização de algoritmos quânticos. Essa relação recíproca impulsiona avanços em ambos os campos, fomentando um ciclo autossustentável de progresso.
O futuro da Inteligência Artificial, Computação Quântica e tecnologias relacionadas está entrelaçado com a dinâmica interativa da autocatálise e da Lei dos Retornos Acelerados. À medida que as máquinas se tornam cada vez mais capazes de catalisar sua própria melhoria, e à medida que os processadores quânticos redefinem os limites da computação, a humanidade está à beira de uma era transformadora. Abraçar o potencial dessas tecnologias enquanto navega nas considerações éticas será crucial para moldar um futuro onde a inovação acelera exponencialmente, nos impulsionando para reinos de descoberta e capacidade anteriormente considerados inimagináveis.
Conclusão
“A evolução aplica um feedback positivo no sentido de que os métodos mais capazes resultantes de uma fase de progresso evolutivo são utilizados para criar a próxima fase. Como resultado, a taxa de progresso de um processo evolutivo aumenta exponencialmente ao longo do tempo. Ao longo do tempo, a ‘ordem’ das informações incorporadas no processo evolutivo (ou seja, a medida de quão bem a informação se adequa a um propósito, que na evolução é a sobrevivência) aumenta.
Um correlato da observação acima é que os ‘retornos’ de um processo evolutivo (por exemplo, a velocidade, eficácia de custos ou ‘poder’ geral de um processo) aumentam exponencialmente ao longo do tempo.
Em outro ciclo de feedback positivo, à medida que um determinado processo evolutivo (por exemplo, computação) se torna mais eficaz (por exemplo, mais custo eficaz), mais recursos são direcionados para o progresso adicional desse processo. Isso resulta em um segundo nível de crescimento exponencial (ou seja, a taxa de crescimento exponencial em si mesma cresce exponencialmente).
A evolução biológica é um desses processos evolutivos.
A evolução tecnológica é outro processo evolutivo. De fato, o surgimento da primeira espécie criadora de tecnologia resultou no novo processo evolutivo da tecnologia. Portanto, a evolução tecnológica é um desdobramento — e uma continuação — da evolução biológica.
Um paradigma específico (um método ou abordagem para resolver um problema, por exemplo, a redução de transistores em um circuito integrado como uma abordagem para criar computadores mais poderosos) proporciona crescimento exponencial até que o método esgote seu potencial. Quando isso acontece, ocorre uma mudança de paradigma (ou seja, uma mudança fundamental na abordagem), que permite que o crescimento exponencial continue.” — Ray Kurzweil
Em resumo, a Lei dos Retornos Acelerados fornece um quadro conceitual para compreender a profunda influência da tecnologia em vários campos. As instâncias específicas delineadas em computação, ciência dos materiais, biotecnologia, economia, organização social e educação destacam os efeitos tangíveis e abrangentes desse princípio. Isso destaca a necessidade premente de adaptação contínua e inovação ao navegar pela paisagem dinâmica do século XXI. Considerar se uma autocatálise descontrolada é mais do que apenas uma metáfora para a Lei dos Retornos Acelerados instiga uma análise mais detalhada dos catalisadores envolvidos. Como esses catalisadores contribuem para o crescimento exponencial e dinâmicas transformadoras delineadas por essa lei?
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Rererências:
Kurzweil, Ray. The Age of Spiritual Machines: When Computers Exceed Human Intelligence. Viking, 1999.
Schrödinger, Erwin. What is life? The physical aspect of the living cell and mind. Cambridge: Cambridge university press, 1944.
Komerath, Narayanan. “A Technology Countdown Approach To Historical Timelines.“
Plasson, Raphael, et al. “Autocatalyses.” The Journal of Physical Chemistry A 115.28 (2011): 8073-8085.
Merchant, A., Batzner, S., Schoenholz, S.S. et al. Scaling deep learning for materials discovery. Nature (2023).
The Law of Accelerating Returns « the Kurzweil Library + collections Você receberá $40 trilhões apenas lendo este ensaio e compreendendo o que ele diz (É verdade que os autores farão praticamente qualquer coisa para manter sua atenção, mas estou falando sério sobre esta afirmação).
Apêndice
AutoCatálise – Descrição Matemática:
Em reações autocatalíticas, onde pelo menos um produto também atua como reagente, uma reação autocatalítica básica pode ser representada como:
com as seguintes equações de taxa para uma reação elementar:
Nesta reação, uma molécula da espécie A interage com uma molécula da espécie B, levando à conversão de A em B. O produto final é composto pela molécula original de B e pela molécula de B gerada na reação.
O aspecto crucial dessas equações de taxa está em sua não linearidade, pois o segundo termo à direita varia com o quadrado da concentração de B. Essa característica pode resultar em múltiplos pontos fixos para o sistema, semelhante à forma como uma equação quadrática pode possuir duas raízes. Múltiplos pontos fixos permitem diferentes estados do sistema, contribuindo para um sistema mais ordenado (entropia mais baixa) em comparação com um em um único estado.
As concentrações de A e B mudam ao longo do tempo de acordo com:
Para uma reação irreversível (ou seja, k–=0):
O gráfico dessas equações forma uma curva sigmoide (especificamente uma função logística, coincidentemente a mesma usada como função de ativação em Redes Neurais), um padrão característico para reações autocatalíticas.
Essas reações exibem uma progressão inicial lenta (período de indução) devido à presença mínima de catalisador. A taxa de reação aumenta exponencialmente à medida que a quantidade de catalisador cresce, seguida por uma desaceleração à medida que a concentração do reagente diminui. Uma curva sigmoide na concentração de um reagente ou produto indica um comportamento autocatalítico potencial em um experimento.
A transição de um comportamento sigmoide para um exponencial em reações autocatalíticas depende de condições específicas. Altas concentrações iniciais de reagentes desempenham um papel fundamental nessa transição; à medida que as concentrações atingem um limiar crítico, a reação autocatalítica ganha momentum, assemelhando-se a um crescimento exponencial em vez de aderir à curva sigmoide típica observada em reações com concentrações iniciais mais baixas.
A predominância de vias catalíticas contribui ainda mais para essa mudança. Se a via autocatalítica assume supremacia sobre rotas alternativas, especialmente nas fases iniciais da reação, ela impulsiona o sistema em direção a uma trajetória exponencial. Fatores que influenciam essa predominância incluem a concentração do catalisador, as condições da reação e a cinética distintiva que governa a via autocatalítica.
Um determinante adicional é a ausência de efeitos de saturação, uma característica frequentemente associada à forma sigmoide em reações autocatalíticas. Quando a saturação é mínima ou ocorre apenas em concentrações excepcionalmente altas, a reação exibe desvios do padrão sigmoide esperado, exibindo características semelhantes ao crescimento exponencial e ressoa com o conceito da Lei das Retornos Acelerados.
Dentro do contexto mais amplo, as reações autocatalíticas estão frequentemente inseridas em redes complexas de reações. A interação de múltiplas vias e reações dentro dessa rede introduz uma camada de complexidade que pode levar a desvios de uma curva sigmoide simples. Reconhecer essas condições e fatores alinha-se com a Lei das Retornos Acelerados, enfatizando os efeitos cumulativos e avanços dinâmicos dentro de sistemas autocatalíticos. À medida que as concentrações aumentam e as vias catalíticas afirmam sua predominância, a Lei das Retornos Acelerados destaca a trajetória exponencial que essas reações podem manifestar.
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