Um pequeno experimento. Coloque lado a lado cinco das anomalias mais teimosas da ciência contemporânea.
A primeira é a rotação galáctica. Estrelas nas bordas de galáxias espirais se movem mais rápido do que Newton diz que deveriam, dada a massa visível. A correção padrão é postular grandes quantidades de matéria invisível — matéria escura — distribuída em halos em torno de cada galáxia. A correção funciona, no sentido de que modelos com um halo bem escolhido reproduzem as curvas, mas nenhuma detecção direta apareceu para encerrar a discussão.
A segunda é a assimetria matéria–antimatéria. O Modelo Padrão prevê que o Big Bang deveria ter produzido quantidades iguais das duas; o universo em que vivemos é feito de matéria, e a pequena quantidade de antimatéria que detectamos é consistente com raios cósmicos e física de colisores, e não com assimetria primordial. Há vários mecanismos propostos, da leptogênese à bariogênese eletrofraca, mas nenhum foi confirmado.
A terceira é o problema da medição na mecânica quântica. A equação de Schrödinger faz os estados evoluírem de forma unitária até medirmos, momento em que algo acontece — colapso da função de onda, ou um colapso efetivo — que não faz parte da própria equação. As interpretações se multiplicam, e os experimentos teimam em não escolher nenhuma.
A quarta é a consciência. Não há explicação aceita de por que uma configuração particular de matéria física dá origem a experiência subjetiva. Informação integrada, espaço de trabalho global, processamento preditivo: todas as teorias são plausíveis, nenhuma é decisiva.
A quinta é a bioeletricidade celular. Na última década ficou claro que as células computam coletivamente por gradientes bioelétricos de um jeito que lembra, desconfortavelmente, o tipo de coordenação que se espera num sistema distribuído com estado compartilhado. O laboratório de Michael Levin vem produzindo resultados difíceis de reconciliar com química puramente local.
Essas cinco vivem em cinco periódicos diferentes. O costume é tratar cada uma por vez e deixar a briga para os especialistas.
Proponho outro caminho: perguntar o que acontece se tentarmos ajustar as cinco com uma única função de perda.
Por que uma função de perda é outro tipo de objeto
Em aprendizado de máquina, a função de perda é o que se minimiza. Ela toma o estado atual do sistema e diz: aqui está a distância até o alvo. A descida do gradiente empurra o sistema, passo a passo, na direção em que a perda diminui.
A física já usa objetos assim — a ação, a energia livre, o princípio variacional. Mas há uma diferença sutil. Em ML, a perda é definida pelo que queremos. O sistema não sabe que ela existe; nós a impomos de fora. Na física é o contrário: o sistema já minimiza algo por conta própria (a ação, a energia livre), e o mundo segue a trajetória em que essa grandeza é mínima.
Talvez as cinco anomalias compartilhem uma função de perda e só pareçam separadas porque olhamos para coordenadas diferentes da mesma descida.
Pointer Architecture, o preprint do programa de pesquisa deste site, leva essa ideia a sério. A hipótese é testável: se há uma única minimização por trás de tudo, os desvios em relação aos modelos aceitos em escala galáctica devem estar ligados aos desvios em escala biológica. O preprint constrói o substrato em que essa minimização rodaria como código funcional, a linguagem Sixth, e declara seus falsificadores de antemão.
Não é preciso acreditar na hipótese para notar que ela merece ser testada. Se estiver errada, estará errada de modo concreto e mensurável. Se estiver certa, reescreve boa parte dos livros didáticos.
O que medir em seguida
Vejo três direções.
- Um substrato funcional para a minimização. Já está no preprint: a linguagem Sixth, 40 demonstrações, 646 asserções automáticas, nenhuma falha.
- Coordenação bioelétrica sob perturbação consistente com um mínimo compartilhado. Difícil sem colaboradores; as técnicas do laboratório de Levin são o ponto de partida natural.
- Condições sob as quais o problema da medição parece diferente. Montagens no espírito do efeito Zenão quântico, ajustadas ao regime previsto. Das três, é a mais cara.
Cada direção é uma aposta, feita em público e com antecedência. Só assim uma afirmação científica se distingue de uma história plausível.
O livro complementar, O Código Celestial, percorre o argumento por inteiro. O preprint dá os números. Este ensaio é a versão curta que eu gostaria de ter lido antes de escrever qualquer um dos dois.