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...

[1] 00:15I'm a neuroscientist.
Tradutor: Ilona Bastos Revisora: Miguel Cabral de Pinho

[2] 00:17And in neuroscience,
Sou neurocientista.

[3] 00:19we have to deal with many difficult questions about the brain.
E, em neurociência,

[4] 00:22But I want to start with the easiest question
temos que lidar com muitas questões difíceis sobre o cérebro.

[5] 00:24and the question you really should have all asked yourselves at some point in your life,
Mas quero começar com a pergunta mais fácil,

[6] 00:27because it's a fundamental question
sobre a qual todos vocês já se terão interrogado,

[7] 00:29if we want to understand brain function.
porque é uma questão fundamental

[8] 00:31And that is, why do we and other animals
se queremos compreender a função cerebral.

[9] 00:33have brains?
Essa pergunta é:

[10] 00:35Not all species on our planet have brains,
Porque é que nós e outros animais temos cérebro?

[11] 00:38so if we want to know what the brain is for,
Nem todas as espécies do nosso planeta têm cérebro.

[12] 00:40let's think about why we evolved one.
Se queremos saber para que serve o cérebro,

[13] 00:42Now you may reason that we have one
pensemos no motivo por que desenvolvemos um.

[14] 00:44to perceive the world or to think,
Pode-se julgar que temos um cérebro

[15] 00:46and that's completely wrong.
para compreender o mundo ou para pensar,

[16] 00:48If you think about this question for any length of time,
e isso está completamente errado.

[17] 00:51it's blindingly obvious why we have a brain.
Se pensarem nesta questão durante algum tempo,

[18] 00:53We have a brain for one reason and one reason only,
é incrivelmente óbvia a razão por que temos cérebro.

[19] 00:56and that's to produce adaptable and complex movements.
Temos cérebro por uma razão e por uma razão apenas,

[20] 00:59There is no other reason to have a brain.
que é para produzir movimentos adaptáveis e complexos.

[21] 01:01Think about it.
Não há outra razão para termos um cérebro.

[22] 01:03Movement is the only way you have
Pensem nisto.

[23] 01:05of affecting the world around you.
O movimento é a única forma que temos

[24] 01:07Now that's not quite true. There's one other way, and that's through sweating.
de afetar o mundo à nossa volta.

[25] 01:10But apart from that,
Isso não é inteiramente verdade.

[26] 01:12everything else goes through contractions of muscles.
Há outra forma, através da transpiração.

[27] 01:14So think about communication --
Mas, fora isso, tudo o resto passa pela contração de músculos.

[28] 01:16speech, gestures, writing, sign language --
Pensem na comunicação

[29] 01:19they're all mediated through contractions of your muscles.
- fala, gestos, escrita, linguagem gestual -

[30] 01:22So it's really important to remember
tudo é mediado por contrações dos músculos.

[31] 01:24that sensory, memory and cognitive processes are all important,
Por isso, é muito importante lembrarmo-nos

[32] 01:28but they're only important
de que os processos sensoriais, cognitivos e de memória são todos importantes,

[33] 01:30to either drive or suppress future movements.
mas apenas são importantes

[34] 01:32There can be no evolutionary advantage
para causar ou suprimir movimentos futuros.

[35] 01:34to laying down memories of childhood
Não pode haver qualquer vantagem evolutiva

[36] 01:36or perceiving the color of a rose
em renunciar às memórias de infância,

[37] 01:38if it doesn't affect the way you're going to move later in life.
ou distinguir a cor de uma rosa,

[38] 01:41Now for those who don't believe this argument,
se isso não afetar o modo como nos moveremos mais tarde.

[39] 01:43we have trees and grass on our planet without the brain,
Para quem não acreditar neste argumento,

[40] 01:45but the clinching evidence is this animal here --
há árvores e relva no planeta, que não têm cérebro,

[41] 01:47the humble sea squirt.
mas a prova irrefutável é este animal aqui - a modesta ascídia.

[42] 01:49Rudimentary animal, has a nervous system,
Um animal rudimentar, tem um sistema nervoso,

[43] 01:52swims around in the ocean in its juvenile life.
nada pelo oceano na sua juventude.

[44] 01:54And at some point of its life,
A dada altura da sua vida, implanta-se numa rocha.

[45] 01:56it implants on a rock.
E a primeira coisa que faz quando se implanta nessa rocha,

[46] 01:58And the first thing it does in implanting on that rock, which it never leaves,
da qual nunca sai, é digerir o seu cérebro

[47] 02:01is to digest its own brain and nervous system
e sistema nervoso, para se alimentar.

[48] 02:04for food.
Quando não temos de nos mexer,

[49] 02:06So once you don't need to move,
não precisamos do luxo que é ter um cérebro.

[50] 02:08you don't need the luxury of that brain.
Este animal é frequentemente usado

[51] 02:11And this animal is often taken
como uma analogia para o que acontece nas universidades

[52] 02:13as an analogy to what happens at universities
quando os professores são promovidos na carreira,

[53] 02:15when professors get tenure,
mas isso é outra história.

[54] 02:17but that's a different subject.
(Aplausos)

[55] 02:19(Applause)
Portanto, eu sou um fanático do movimento.

[56] 02:21So I am a movement chauvinist.
Acredito que o movimento é a função mais importante do cérebro

[57] 02:24I believe movement is the most important function of the brain --
- não deixem que ninguém vos diga o contrário.

[58] 02:26don't let anyone tell you that it's not true.
Sendo o movimento tão importante,

[59] 02:28Now if movement is so important,
o que sabemos quanto à forma

[60] 02:30how well are we doing
de como o cérebro controla o movimento?

[61] 02:32understanding how the brain controls movement?
Pouco sabemos, é um problema muito difícil.

[62] 02:34And the answer is we're doing extremely poorly; it's a very hard problem.
Mas podemos avaliar o nosso sucesso

[63] 02:36But we can look at how well we're doing
pensando em como construímos máquinas

[64] 02:38by thinking about how well we're doing building machines
que fazer o que as pessoas fazem.

[65] 02:40which can do what humans can do.
Pensem no jogo de xadrez.

[66] 02:42Think about the game of chess.
Como estamos a sair-nos na decisão da peça a mover para onde?

[67] 02:44How well are we doing determining what piece to move where?
Se desafiarem o Gary Kasparov, quando não está na prisão,

[68] 02:47If you pit Garry Kasparov here, when he's not in jail,
a jogar contra o Deep Blue da IBM,

[69] 02:50against IBM's Deep Blue,
a resposta é que o Deep Blue ganhará de vez em quando.

[70] 02:52well the answer is IBM's Deep Blue will occasionally win.
Se o Deep Blue jogasse contra qualquer das pessoas aqui,

[71] 02:55And I think if IBM's Deep Blue played anyone in this room, it would win every time.
ganharia sempre, problema resolvido.

[72] 02:58That problem is solved.
Que tal o problema de pegar numa peça de xadrez,

[73] 03:00What about the problem
manipulá-la com destreza e voltar a colocá-la no tabuleiro?

[74] 03:02of picking up a chess piece,
Se compararem a destreza de uma criança de cinco anos

[75] 03:04dexterously manipulating it and putting it back down on the board?
com a dos melhores robôs da atualidade, a resposta é simples:

[76] 03:07If you put a five year-old child's dexterity against the best robots of today,
a criança vence facilmente.

[77] 03:10the answer is simple:
Não há qualquer competição.

[78] 03:12the child wins easily.
Porque é que o problema de cima é tão fácil

[79] 03:14There's no competition at all.
e o de baixo é tão difícil?

[80] 03:16Now why is that top problem so easy
Uma criança inteligente de cinco anos

[81] 03:18and the bottom problem so hard?
pode dizer o algoritmo para o problema de cima

[82] 03:20One reason is a very smart five year-old
analisar todas as jogadas possíveis até ao fim do jogo

[83] 03:22could tell you the algorithm for that top problem --
e escolher a que fará ganhar.

[84] 03:24look at all possible moves to the end of the game
Portanto, é um algoritmo muito simples.

[85] 03:26and choose the one that makes you win.
Claro que há outras jogadas,

[86] 03:28So it's a very simple algorithm.
mas, com grandes computadores,

[87] 03:30Now of course there are other moves,
aproximamo-nos e quase alcançamos a melhor solução.

[88] 03:32but with vast computers we approximate
Se a questão é a destreza, nem sequer é claro

[89] 03:34and come close to the optimal solution.
qual o algoritmo a resolver para sermos ágeis.

[90] 03:36When it comes to being dexterous,
Temos que perceber e que atuar no mundo,

[91] 03:38it's not even clear what the algorithm is you have to solve to be dexterous.
o que implica muitos problemas.

[92] 03:40And we'll see you have to both perceive and act on the world,
Vou mostrar-vos o estado da arte da robótica.

[93] 03:42which has a lot of problems.
Grande parte da robótica é impressionante,

[94] 03:44But let me show you cutting-edge robotics.
mas a robótica de manipulação ainda está na idade das trevas.

[95] 03:46Now a lot of robotics is very impressive,
Este é o resultado de um doutoramento

[96] 03:48but manipulation robotics is really just in the dark ages.
de um dos melhores institutos de robótica.

[97] 03:51So this is the end of a Ph.D. project
O estudante treinou este robô para deitar água num copo.

[98] 03:53from one of the best robotics institutes.
É um problema difícil, porque a água salpica,

[99] 03:55And the student has trained this robot
mas o robô consegue resolvê-lo.

[100] 03:57to pour this water into a glass.
Mas não o faz, minimamente, com a agilidade de uma pessoa.

[101] 03:59It's a hard problem because the water sloshes about, but it can do it.
Se quiserem que este robô desempenhe uma tarefa diferente,

[102] 04:02But it doesn't do it with anything like the agility of a human.
é outro programa de doutoramento de três anos.

[103] 04:05Now if you want this robot to do a different task,
(Risos)

[104] 04:08that's another three-year Ph.D. program.
Não há qualquer generalização

[105] 04:11There is no generalization at all
de uma tarefa para outra, em robótica.

[106] 04:13from one task to another in robotics.
Podemos comparar isto com o desempenho humano mais evoluído.

[107] 04:15Now we can compare this
Vou mostrar-vos Emily Fox

[108] 04:17to cutting-edge human performance.
a bater o recorde mundial de empilhamento de copos.

[109] 04:19So what I'm going to show you is Emily Fox
Os americanos, aqui, sabem tudo sobre o empilhamento de copos.

[110] 04:21winning the world record for cup stacking.
É um desporto de liceu.

[111] 04:24Now the Americans in the audience will know all about cup stacking.
Há 12 copos, para empilhar e desempilhar

[112] 04:26It's a high school sport
em contrarrelógio, numa determinada ordem.

[113] 04:28where you have 12 cups you have to stack and unstack
Aqui está ela a bater o recorde mundial, em tempo real.

[114] 04:30against the clock in a prescribed order.
(Risos)

[115] 04:32And this is her getting the world record in real time.
(Aplausos)

[116] 04:39(Laughter)
Ela está muito feliz.

[117] 04:47(Applause)
Não fazemos ideia do que se passa no cérebro dela, quando faz aquilo.

[118] 04:52And she's pretty happy.
É o que gostaríamos de saber.

[119] 04:54We have no idea what is going on inside her brain when she does that,
No meu grupo, tentamos fazer engenharia invertida

[120] 04:56and that's what we'd like to know.
sobre como as pessoas controlam o movimento.

[121] 04:58So in my group, what we try to do
Isto até parece um problema simples.

[122] 05:00is reverse engineer how humans control movement.
Enviamos um sinal de comando, ele causa a contração muscular.

[123] 05:03And it sounds like an easy problem.
O braço ou o corpo move-se e recebemos uma resposta sensorial

[124] 05:05You send a command down, it causes muscles to contract.
da visão, da pele, dos músculos, etc.

[125] 05:07Your arm or body moves,
O problema é que estes sinais

[126] 05:09and you get sensory feedback from vision, from skin, from muscles and so on.
não são os belos sinais que queremos que sejam.

[127] 05:12The trouble is
O que torna o controlo dos movimentos difícil

[128] 05:14these signals are not the beautiful signals you want them to be.
é o facto de a resposta sensorial ser extremamente ruidosa.

[129] 05:16So one thing that makes controlling movement difficult
Por ruído, não quero dizer som.

[130] 05:18is, for example, sensory feedback is extremely noisy.
Usamos o termo no sentido da engenharia e da neurociência,

[131] 05:21Now by noise, I do not mean sound.
ou seja, um ruído aleatório que corrompe um sinal.

[132] 05:24We use it in the engineering and neuroscience sense
Antigamente, antes do rádio digital, sintonizávamos o rádio,

[133] 05:26meaning a random noise corrupting a signal.
ouvíamos um "crrcckkk", isso era o ruído.

[134] 05:28So the old days before digital radio when you were tuning in your radio
Mas, mais genericamente, este ruído é algo que corrompe um sinal.

[135] 05:31and you heard "crrcckkk" on the station you wanted to hear,
Por exemplo, se pusermos a mão debaixo da mesa

[136] 05:33that was the noise.
e tentarmos localizá-la com a outra mão,

[137] 05:35But more generally, this noise is something that corrupts the signal.
podemos errar por vários centímetros

[138] 05:38So for example, if you put your hand under a table
devido ao ruído na resposta sensorial.

[139] 05:40and try to localize it with your other hand,
Quando ligamos a saída de um motor à saída de um movimento,

[140] 05:42you can be off by several centimeters
fica muito ruidosa.

[141] 05:44due to the noise in sensory feedback.
Esqueçam tentar acertar no centro do alvo,

[142] 05:46Similarly, when you put motor output on movement output,
visem apenas o mesmo ponto, vezes sem conta.

[143] 05:48it's extremely noisy.
Há uma enorme dispersão devido à variabilidade do movimento.

[144] 05:50Forget about trying to hit the bull's eye in darts,
O mundo exterior, ou a tarefa,

[145] 05:52just aim for the same spot over and over again.
é simultaneamente ambíguo e variável.

[146] 05:54You have a huge spread due to movement variability.
O bule pode estar cheio, ou estar vazio.

[147] 05:57And more than that, the outside world, or task,
Muda ao longo do tempo.

[148] 05:59is both ambiguous and variable.
Trabalhamos numa tarefa de movimento sensorial que está cheia de ruído

[149] 06:01The teapot could be full, it could be empty.
Este ruído é tão grande

[150] 06:03It changes over time.
que a sociedade concede uma recompensa avultada

[151] 06:05So we work in a whole sensory movement task soup of noise.
aos que conseguem reduzir as consequências do ruído.

[152] 06:09Now this noise is so great
Se conseguirmos enfiar uma bolinha branca num buraco

[153] 06:11that society places a huge premium
a várias centenas de metros de distância, usando um longo taco de metal

[154] 06:13on those of us who can reduce the consequences of noise.
a sociedade está disposta a recompensar-nos

[155] 06:16So if you're lucky enough to be able to knock a small white ball
com centenas de milhões de dólares.

[156] 06:19into a hole several hundred yards away using a long metal stick,
Aquilo de que vos quero convencer

[157] 06:22our society will be willing to reward you
é de que o cérebro também despende muito esforço

[158] 06:24with hundreds of millions of dollars.
a reduzir as consequências negativas

[159] 06:27Now what I want to convince you of
deste tipo de ruído e variabilidade.

[160] 06:29is the brain also goes through a lot of effort
Para isso, vou falar-vos de uma ferramenta

[161] 06:31to reduce the negative consequences
popular na estatística e na aprendizagem de máquinas nos últimos 50 anos,

[162] 06:33of this sort of noise and variability.
chamada Teoria de Decisão de Bayes.

[163] 06:35And to do that, I'm going to tell you about a framework
É hoje uma forma unificadora

[164] 06:37which is very popular in statistics and machine learning of the last 50 years
de pensar em como o cérebro lida com a incerteza.

[165] 06:40called Bayesian decision theory.
A ideia fundamental é que queremos fazer inferências e depois executar ações.

[166] 06:42And it's more recently a unifying way
Pensemos na inferência.

[167] 06:45to think about how the brain deals with uncertainty.
Queremos gerar crenças sobre o mundo.

[168] 06:48And the fundamental idea is you want to make inferences and then take actions.
Mas o que são crenças?

[169] 06:51So let's think about the inference.
Podem ser: onde estão os meus braços no espaço?

[170] 06:53You want to generate beliefs about the world.
Estou a olhar para um gato ou para uma raposa?

[171] 06:55So what are beliefs?
Mas vamos representar as crenças com probabilidades,

[172] 06:57Beliefs could be: where are my arms in space?
representar uma crença com um número entre zero e um

[173] 06:59Am I looking at a cat or a fox?
- zero: "não acredito de todo"

[174] 07:01But we're going to represent beliefs with probabilities.
e um: "estou absolutamente convencido".

[175] 07:04So we're going to represent a belief
Os números intermédios dão os níveis cinzentos de incerteza.

[176] 07:06with a number between zero and one --
A ideia-chave da inferência de Bayes.

[177] 07:08zero meaning I don't believe it at all, one means I'm absolutely certain.
é que temos duas fontes de informação

[178] 07:11And numbers in between give you the gray levels of uncertainty.
a partir das quais fazemos a nossa inferência.

[179] 07:14And the key idea to Bayesian inference
Temos dados que, em neurociência,

[180] 07:16is you have two sources of information
são as entradas sensoriais.

[181] 07:18from which to make your inference.
Tenho uma entrada sensorial, para produzir crenças.

[182] 07:20You have data,
Mas há uma outra fonte de informação, que é o conhecimento anterior.

[183] 07:22and data in neuroscience is sensory input.
Acumulamos conhecimento ao longo da vida através de memórias.

[184] 07:24So I have sensory input, which I can take in to make beliefs.
A vantagem da Teoria de Decisão de Bayes.

[185] 07:27But there's another source of information, and that's effectively prior knowledge.
é que nos fornece a parte matemática da forma de otimizar

[186] 07:30You accumulate knowledge throughout your life in memories.
o nosso conhecimento anterior com as evidências sensoriais

[187] 07:33And the point about Bayesian decision theory
para a formação de novas crenças.

[188] 07:35is it gives you the mathematics
Coloquei a fórmula ali em cima.

[189] 07:37of the optimal way to combine
Não vou explicar aquela fórmula, mas é muito bela.

[190] 07:39your prior knowledge with your sensory evidence
Tem uma real beleza e um real poder explicativo.

[191] 07:41to generate new beliefs.
O que diz e o que queremos estimar,

[192] 07:43And I've put the formula up there.
é a probabilidade de diferentes crenças

[193] 07:45I'm not going to explain what that formula is, but it's very beautiful.
em função da entrada sensorial.

[194] 07:47And it has real beauty and real explanatory power.
Vou dar-vos um exemplo intuitivo.

[195] 07:50And what it really says, and what you want to estimate,
Imaginem que estão a aprender a jogar ténis

[196] 07:52is the probability of different beliefs
e querem decidir onde é que a bola vai bater

[197] 07:54given your sensory input.
quando passa sobre a rede na vossa direção.

[198] 07:56So let me give you an intuitive example.
Há duas fontes de informação.

[199] 07:58Imagine you're learning to play tennis
é o que diz a Lei de Bayes.

[200] 08:01and you want to decide where the ball is going to bounce
Há a evidência sensorial - podem usar a informação visual, auditiva,

[201] 08:03as it comes over the net towards you.
e ela pode dizer-vos que a bola vai aterrar no ponto vermelho.

[202] 08:05There are two sources of information
Mas sabem que os sentidos não são perfeitos,

[203] 08:07Bayes' rule tells you.
e, assim, há variabilidade no local onde vai aterrar

[204] 08:09There's sensory evidence -- you can use visual information auditory information,
mostrada por aquela nuvem a vermelho,

[205] 08:12and that might tell you it's going to land in that red spot.
que representa números entre 0,5 e talvez 0,1.

[206] 08:15But you know that your senses are not perfect,
Essa informação está disponível nesta jogada,

[207] 08:18and therefore there's some variability of where it's going to land
mas existe outra fonte de informação

[208] 08:20shown by that cloud of red,
não disponível nesta jogada,

[209] 08:22representing numbers between 0.5 and maybe 0.1.
mas apenas disponível pela experiência repetida no jogo do ténis.

[210] 08:26That information is available in the current shot,
É que a bola não bate com igual probabilidade

[211] 08:28but there's another source of information
em todo o campo durante o jogo.

[212] 08:30not available on the current shot,
Se estão a jogar contra um adversário muito bom,

[213] 08:32but only available by repeated experience in the game of tennis,
ele pode distribuí-la naquela área verde,

[214] 08:35and that's that the ball doesn't bounce
que é a distribuição anterior,

[215] 08:37with equal probability over the court during the match.
tornando-a difícil de devolver.

[216] 08:39If you're playing against a very good opponent,
Ambas as fontes de informação trazem informação importante.

[217] 08:41they may distribute it in that green area,
A Lei de Bayes diz que devemos multiplicar

[218] 08:43which is the prior distribution,
os números a vermelho pelos números a verde

[219] 08:45making it hard for you to return.
para obter os números a amarelo, que têm as elipses,

[220] 08:47Now both these sources of information carry important information.
e essa é a minha crença.

[221] 08:49And what Bayes' rule says
Portanto, é a maneira perfeita de combinar as informações.

[222] 08:51is that I should multiply the numbers on the red by the numbers on the green
Não vos contaria tudo isto, se não fosse que, há uns anos,

[223] 08:54to get the numbers of the yellow, which have the ellipses,
mostrámos que isto é o que as pessoas fazem

[224] 08:57and that's my belief.
quando aprendem novas capacidades motoras.

[225] 08:59So it's the optimal way of combining information.
Isto significa que somos máquinas de inferência bayesianas.

[226] 09:02Now I wouldn't tell you all this if it wasn't that a few years ago,
Quando andamos por aí, conhecemos as estatísticas mundiais

[227] 09:04we showed this is exactly what people do
e guardamo-las, mas também aprendemos

[228] 09:06when they learn new movement skills.
como o nosso sistema sensorial é ruidoso,

[229] 09:08And what it means
e depois combinamos isso

[230] 09:10is we really are Bayesian inference machines.
de uma forma verdadeiramente bayesiana.

[231] 09:12As we go around, we learn about statistics of the world and lay that down,
A chave para a Teoria de Bayes é esta parte da fórmula.

[232] 09:16but we also learn
O que esta parte nos diz

[233] 09:18about how noisy our own sensory apparatus is,
é que temos de prever a probabilidade

[234] 09:20and then combine those
de diferentes respostas sensoriais

[235] 09:22in a real Bayesian way.
dadas as nossas crenças.

[236] 09:24Now a key part to the Bayesian is this part of the formula.
Isso significa que tenho de fazer previsões sobre o futuro.

[237] 09:27And what this part really says
E quero convencer-vos de que o cérebro faz previsões

[238] 09:29is I have to predict the probability
da resposta sensorial que vai obter.

[239] 09:31of different sensory feedbacks
E, além disso, ele altera profundamente

[240] 09:33given my beliefs.
as perceções, através daquilo que fazemos.

[241] 09:35So that really means I have to make predictions of the future.
Para isso, vou contar-vos

[242] 09:38And I want to convince you the brain does make predictions
como o cérebro lida com a entrada de informação sensorial.

[243] 09:40of the sensory feedback it's going to get.
Enviamos um sinal de comando,

[244] 09:42And moreover, it profoundly changes your perceptions
obtemos uma resposta sensorial,

[245] 09:44by what you do.
e essa transformação é gerida

[246] 09:46And to do that, I'll tell you
pela física do corpo e pelo sistema sensorial.

[247] 09:48about how the brain deals with sensory input.
Mas podemos imaginar, olhando para dentro do cérebro...

[248] 09:50So you send a command out,
- e aqui está o interior do cérebro.

[249] 09:53you get sensory feedback back,
Podemos ter um pequeno preditor, um simulador neuronal

[250] 09:55and that transformation is governed
da física do nosso corpo e dos nossos sentidos.

[251] 09:57by the physics of your body and your sensory apparatus.
Quando enviamos um sinal de comando de movimento

[252] 10:00But you can imagine looking inside the brain.
fazemos uma cópia.

[253] 10:02And here's inside the brain.
e corremos a cópia no nosso simulador neuronal

[254] 10:04You might have a little predictor, a neural simulator,
para prevermos as consequências sensoriais das nossas ações.

[255] 10:06of the physics of your body and your senses.
Quando agito este frasco de ketchup,

[256] 10:08So as you send a movement command down,
recebo uma real resposta sensorial em função de tempo, na linha de baixo.

[257] 10:10you tap a copy of that off
Se tiver um bom preditor, ele prevê a mesma coisa.

[258] 10:12and run it into your neural simulator
Por que razão me hei de incomodar a fazer isso?

[259] 10:14to anticipate the sensory consequences of your actions.
Vou obter a mesma resposta de qualquer maneira.

[260] 10:18So as I shake this ketchup bottle,
Mas há boas razões.

[261] 10:20I get some true sensory feedback as the function of time in the bottom row.
Imaginem que, enquanto agito o frasco de ketchup,

[262] 10:23And if I've got a good predictor, it predicts the same thing.
alguém se aproxima de mim e lhe dá umas pancadas na base.

[263] 10:26Well why would I bother doing that?
Agora tenho uma fonte de informação sensorial adicional

[264] 10:28I'm going to get the same feedback anyway.
devido a esse ato externo.

[265] 10:30Well there's good reasons.
Portanto, tenho duas fontes.

[266] 10:32Imagine, as I shake the ketchup bottle,
Alguém a bater no frasco, e eu a agitá-lo,

[267] 10:34someone very kindly comes up to me and taps it on the back for me.
mas, do ponto de vista dos meus sentidos,

[268] 10:37Now I get an extra source of sensory information
isso combina-se numa única fonte de informação.

[269] 10:39due to that external act.
Há uma boa razão para acreditar que gostaríamos

[270] 10:41So I get two sources.
de poder distinguir os acontecimentos externos dos internos.

[271] 10:43I get you tapping on it, and I get me shaking it,
Porque os acontecimentos externos são muito mais relevantes

[272] 10:46but from my senses' point of view,
a nível comportamental do que sentirmos tudo o que se passa dentro do corpo.

[273] 10:48that is combined together into one source of information.
Para reconstruirmos isso, comparamos a previsão

[274] 10:51Now there's good reason to believe
- que se baseia apenas nos nossos comandos de movimento

[275] 10:53that you would want to be able to distinguish external events from internal events.
com a realidade.

[276] 10:56Because external events are actually much more behaviorally relevant
Qualquer discrepância deverá, esperamos, ser externa.

[277] 10:59than feeling everything that's going on inside my body.
Portanto, enquanto ando pelo mundo,

[278] 11:02So one way to reconstruct that
estou a fazer predições sobre o que devo obter, subtraindo-as.

[279] 11:04is to compare the prediction --
Tudo o que resta é-me externo.

[280] 11:06which is only based on your movement commands --
Que provas existem disto?

[281] 11:08with the reality.
Há um exemplo muito claro em que a sensação gerada por mim

[282] 11:10Any discrepancy should hopefully be external.
é sentida de uma maneira muito diferente

[283] 11:13So as I go around the world,
daquela que seria, se fosse gerada por outra pessoa.

[284] 11:15I'm making predictions of what I should get, subtracting them off.
O sítio mais óbvio para começar eram as cócegas.

[285] 11:18Everything left over is external to me.
Sabe-se que não conseguimos fazer cócegas a nós mesmos.

[286] 11:20What evidence is there for this?
Mas nunca foi demonstrado que isso acontece

[287] 11:22Well there's one very clear example
porque temos um simulador neuronal, a simular o nosso corpo

[288] 11:24where a sensation generated by myself feels very different
e a subtrair essa sensação.

[289] 11:26then if generated by another person.
Podemos ir buscar as experiências do séc. XXI

[290] 11:28And so we decided the most obvious place to start
aplicando as tecnologias da robótica a este problema.

[291] 11:30was with tickling.
Com efeito, temos uma espécie de pau numa mão ligada a um robô

[292] 11:32It's been known for a long time, you can't tickle yourself
que vai ser movimentado para trás e para a frente.

[293] 11:34as well as other people can.
Depois vamos segui-lo com um computador

[294] 11:36But it hasn't really been shown, it's because you have a neural simulator,
e usar o computador para controlar outro robô,

[295] 11:39simulating your own body
que vai fazer cócegas na mão com outro pau.

[296] 11:41and subtracting off that sense.
Depois pedimos-lhes para avaliarem uma série de coisas, incluindo as cócegas

[297] 11:43So we can bring the experiments of the 21st century
Vou mostrar só uma parte do nosso estudo.

[298] 11:46by applying robotic technologies to this problem.
Aqui retirei os robôs.

[299] 11:49And in effect, what we have is some sort of stick in one hand attached to a robot,
As pessoas movem o braço direito para a frente e para trás sinusoidalmente.

[300] 11:52and they're going to move that back and forward.
Repetimos isso com a outra mão com um certo atraso.

[301] 11:54And then we're going to track that with a computer
Quer sem atraso, caso em que a luz apenas faria cócegas na palma da mão,

[302] 11:56and use it to control another robot,
quer com um atraso de 2 ou 3 décimos de segundo.

[303] 11:58which is going to tickle their palm with another stick.
O importante aqui é que a mão direita

[304] 12:00And then we're going to ask them to rate a bunch of things
faz sempre a mesma coisa - movimento sinusoidal.

[305] 12:02including ticklishness.
A mão esquerda, a mesma coisa, faz cócegas sinusoidais

[306] 12:04I'll show you just one part of our study.
Estamos só a jogar com uma causalidade temporal.

[307] 12:06And here I've taken away the robots,
Quando passamos de 0 para 0,1 segundos, provoca mais cócegas.

[308] 12:08but basically people move with their right arm sinusoidally back and forward.
Quando passamos de 0,1 para 0,2, provoca mais cócegas no final.

[309] 12:11And we replay that to the other hand with a time delay.
E pelos 2 décimos de segundo,

[310] 12:14Either no time delay,
faz cócegas equivalentes às provocadas pelo robô

[311] 12:16in which case light would just tickle your palm,
que apenas nos fez cócegas sem fazermos nada.

[312] 12:18or with a time delay of two-tenths of three-tenths of a second.
Seja o que for responsável por esta anulação

[313] 12:22So the important point here
está estreitamente ligado à causalidade temporal.

[314] 12:24is the right hand always does the same things -- sinusoidal movement.
Com base nesta ilustração, convencemo-nos

[315] 12:27The left hand always is the same and puts sinusoidal tickle.
de que o cérebro faz predições precisas e subtrai-as às sensações.

[316] 12:30All we're playing with is a tempo causality.
Reconheço que estes são os piores estudos que o meu laboratório já realizou.

[317] 12:32And as we go from naught to 0.1 second,
Como a sensação de cócegas na palma da mão vem e vai,

[318] 12:34it becomes more ticklish.
precisamos de muitos sujeitos para torná-los significativos.

[319] 12:36As you go from 0.1 to 0.2,
Andámos à procura de uma maneira mais objetiva

[320] 12:38it becomes more ticklish at the end.
de avaliar este fenómeno.

[321] 12:40And by 0.2 of a second,
Durante esses anos tive duas filhas.

[322] 12:42it's equivalently ticklish
Sabemos que as crianças, durante viagens longas, põem-se a lutar

[323] 12:44to the robot that just tickled you without you doing anything.
- começa com uma a implicar e a outra a retaliar

[324] 12:46So whatever is responsible for this cancellation
Rapidamente toma outras proporções.

[325] 12:48is extremely tightly coupled with tempo causality.
As crianças tendem a meter-se em lutas que acabam numa escalada de força.

[326] 12:51And based on this illustration, we really convinced ourselves in the field
Quando eu gritava às minhas filhas para pararem,

[327] 12:54that the brain's making precise predictions
ambas me diziam que a outra lhe tinha batido com mais força.

[328] 12:56and subtracting them off from the sensations.
Eu sei que as minhas filhas não mentem,

[329] 12:59Now I have to admit, these are the worst studies my lab has ever run.
pelo que pensei, como neurocientista,

[330] 13:02Because the tickle sensation on the palm comes and goes,
que era importante poder explicar

[331] 13:04you need large numbers of subjects
porque é que elas diziam verdades inconsistentes.

[332] 13:06with these stars making them significant.
Pusemos a hipótese, baseados no estudo das cócegas,

[333] 13:08So we were looking for a much more objective way
de que, quando uma criança bate na outra,

[334] 13:10to assess this phenomena.
estão a gerar o comando de movimento.

[335] 13:12And in the intervening years I had two daughters.
Preveem as consequências sensoriais e subtraem-nas.

[336] 13:14And one thing you notice about children in backseats of cars on long journeys,
Por isso, acreditam que bateram com menos força do que fizeram

[337] 13:17they get into fights --
- tal como as cócegas.

[338] 13:19which started with one of them doing something to the other, the other retaliating.
Ao passo que o recetor passivo,

[339] 13:22It quickly escalates.
sente a pancada com toda a força.

[340] 13:24And children tend to get into fights which escalate in terms of force.
Se retaliarem com a mesma força,

[341] 13:27Now when I screamed at my children to stop,
a primeira achará que houve uma intensificação.

[342] 13:29sometimes they would both say to me
Decidimos testar isto no laboratório.

[343] 13:31the other person hit them harder.
(Risos)

[344] 13:34Now I happen to know my children don't lie,
Não trabalhamos com crianças, não trabalhamos com pancada,

[345] 13:36so I thought, as a neuroscientist,
mas o conceito é idêntico.

[346] 13:38it was important how I could explain
Arranjamos dois adultos. Dizemos-lhes que vão jogar um jogo.

[347] 13:40how they were telling inconsistent truths.
Temos aqui o jogador 1 e o jogador 2 em frente um do outro.

[348] 13:42And we hypothesize based on the tickling study
O jogo é muito simples.

[349] 13:44that when one child hits another,
Começámos com um motor

[350] 13:46they generate the movement command.
com uma pequena alavanca, transmissora de força.

[351] 13:48They predict the sensory consequences and subtract it off.
Usamos este motor para exercer força sobre os dedos do jogador 1

[352] 13:51So they actually think they've hit the person less hard than they have --
durante 3 segundos, e depois paramos.

[353] 13:53rather like the tickling.
Dizemos a esse jogador: "Recorde a experiência daquela força

[354] 13:55Whereas the passive recipient
"e use outro dedo para exercer a mesma força

[355] 13:57doesn't make the prediction, feels the full blow.
"no dedo do outro através do transmissor de força".

[356] 13:59So if they retaliate with the same force,
E ele faz isso.

[357] 14:01the first person will think it's been escalated.
Dizemos ao segundo jogador: "Recorde a experiência daquela força.

[358] 14:03So we decided to test this in the lab.
Use a outra mão para exercer a força para baixo.

[359] 14:05(Laughter)
Fazem isto, alternadamente,

[360] 14:08Now we don't work with children, we don't work with hitting,
para exercer a força que acabaram de sentir para trás e para a frente.

[361] 14:10but the concept is identical.
Mas, e é fundamental,

[362] 14:12We bring in two adults. We tell them they're going to play a game.
as regras do jogo são-lhes transmitidas em salas separadas.

[363] 14:15And so here's player one and player two sitting opposite to each other.
Não conhecem as regras com que a outra pessoa está a jogar.

[364] 14:17And the game is very simple.
Medimos a força como uma função de termos.

[365] 14:19We started with a motor
Se observarmos aquilo com que começamos,

[366] 14:21with a little lever, a little force transfuser.
um quarto de um Newton, uma série de turnos,

[367] 14:23And we use this motor to apply force down to player one's fingers
a perfeição seria aquela linha vermelha.

[368] 14:25for three seconds and then it stops.
Mas observamos isto em todos os pares de pessoas:

[369] 14:28And that player's been told, remember the experience of that force
um aumento de força de 70% em cada turno.

[370] 14:31and use your other finger
Portanto, quando fazem isto, há a sugestão

[371] 14:33to apply the same force
- com base neste estudo e noutros -

[372] 14:35down to the other subject's finger through a force transfuser -- and they do that.
de que o cérebro está a anular as consequências sensoriais

[373] 14:38And player two's been told, remember the experience of that force.
e a menosprezar a força que produz.

[374] 14:41Use your other hand to apply the force back down.
Isto mostra mais uma vez que o cérebro faz previsões

[375] 14:44And so they take it in turns
e altera as perceções.

[376] 14:46to apply the force they've just experienced back and forward.
Portanto, fizemos inferências, fizemos predições,

[377] 14:48But critically,
agora temos que gerar ações.

[378] 14:50they're briefed about the rules of the game in separate rooms.
A Lei de Bayes diz que, dadas as minhas crenças,

[379] 14:53So they don't know the rules the other person's playing by.
a ação deve, de algum modo, ser ótima.

[380] 14:55And what we've measured
Mas temos um problema.

[381] 14:57is the force as a function of terms.
As tarefas são simbólicas - quero beber, quero dançar -

[382] 14:59And if we look at what we start with,
mas o sistema de movimento tem de contrair 600 músculos

[383] 15:01a quarter of a Newton there, a number of turns,
numa determinada sequência.

[384] 15:03perfect would be that red line.
E há um fosso enorme entre a tarefa e o sistema de movimento,

[385] 15:05And what we see in all pairs of subjects is this --
que pode ser ultrapassado de imensas maneiras diferentes.

[386] 15:08a 70 percent escalation in force
Pensem num movimento ponto-a-ponto.

[387] 15:10on each go.
Eu podia escolher estes dois caminhos

[388] 15:12So it really suggests, when you're doing this --
entre um número infinito de caminhos.

[389] 15:14based on this study and others we've done --
Tendo escolhido um caminho em particular, podia segurar a minha mão

[390] 15:16that the brain is canceling the sensory consequences
num número infinito de configurações conjuntas,

[391] 15:18and underestimating the force it's producing.
segurar o meu braço numa dada configuração conjunta

[392] 15:20So it re-shows the brain makes predictions
ou muito tensa, ou muito relaxada.

[393] 15:22and fundamentally changes the precepts.
Portanto, tenho uma enorme quantidade de escolhas a fazer.

[394] 15:25So we've made inferences, we've done predictions,
Acontece que nós somos extremamente estereotipados.

[395] 15:28now we have to generate actions.
Todos nos movemos praticamente da mesma maneira.

[396] 15:30And what Bayes' rule says is, given my beliefs,
Portanto, sendo nós tão estereotipados,

[397] 15:32the action should in some sense be optimal.
os nossos cérebros têm um circuito neuronal dedicado

[398] 15:34But we've got a problem.
à descodificação deste estereótipo.

[399] 15:36Tasks are symbolic -- I want to drink, I want to dance --
Se eu pegasse nalguns pontos

[400] 15:39but the movement system has to contract 600 muscles
e lhes conferisse movimento, movimento biológico,

[401] 15:41in a particular sequence.
o circuito cerebral compreenderia imediatamente o que se estava a passar.

[402] 15:43And there's a big gap
Isto é um monte de pontos em movimento.

[403] 15:45between the task and the movement system.
Saberão o que esta pessoa está a fazer,

[404] 15:47So it could be bridged in infinitely many different ways.
se é feliz ou triste, se é velha ou jovem - uma enorme quantidade de informação.

[405] 15:49So think about just a point to point movement.
Se estes pontos fossem carros a correr numa pista,

[406] 15:51I could choose these two paths
não teríamos ideia do que estava a acontecer.

[407] 15:53out of an infinite number of paths.
Porque é que nos movemos da forma como nos movemos?

[408] 15:55Having chosen a particular path,
Pensemos no que realmente acontece.

[409] 15:57I can hold my hand on that path
Talvez não nos movamos todos exatamente da mesma maneira.

[410] 15:59as infinitely many different joint configurations.
Talvez haja uma variação dentro da população.

[411] 16:01And I can hold my arm in a particular joint configuration
Talvez os que se movem melhor que os outros

[412] 16:03either very stiff or very relaxed.
tenham mais hipóteses de passar os filhos à geração seguinte.

[413] 16:05So I have a huge amount of choice to make.
À escala evolutiva, os movimentos melhoram.

[414] 16:08Now it turns out, we are extremely stereotypical.
Talvez, na vida, os movimentos melhorem através da aprendizagem.

[415] 16:11We all move the same way pretty much.
O que é isto de um movimento ser bom ou mau?

[416] 16:14And so it turns out we're so stereotypical,
Imaginem que quero intercetar esta bola.

[417] 16:16our brains have got dedicated neural circuitry
Aqui há dois caminhos possíveis para aquela bola.

[418] 16:18to decode this stereotyping.
Se eu escolher o caminho da esquerda,

[419] 16:20So if I take some dots
posso organizar as forças requeridas

[420] 16:22and set them in motion with biological motion,
num dos meus músculos como uma função do tempo.

[421] 16:25your brain's circuitry would understand instantly what's going on.
Mas há ruído associado.

[422] 16:28Now this is a bunch of dots moving.
Por isso, o que consigo, com base nesta força desejada, suave e encantadora,

[423] 16:30You will know what this person is doing,
é uma versão muito ruidosa.

[424] 16:33whether happy, sad, old, young -- a huge amount of information.
Se eu escolher muitas vezes o mesmo sinal de comando,

[425] 16:36If these dots were cars going on a racing circuit,
obterei sempre uma versão diferente do ruído,

[426] 16:38you would have absolutely no idea what's going on.
porque o ruído está sempre a mudar.

[427] 16:41So why is it
Posso mostrar-vos aqui

[428] 16:43that we move the particular ways we do?
como a variabilidade do movimento vai evoluir,

[429] 16:45Well let's think about what really happens.
se eu escolher aquela maneira.

[430] 16:47Maybe we don't all quite move the same way.
Se escolher uma forma diferente de movimento - à direita, por exemplo -

[431] 16:50Maybe there's variation in the population.
terei um sinal de comando diferente, ruído diferente,

[432] 16:52And maybe those who move better than others
jogando num sistema ruidoso, muito complicado.

[433] 16:54have got more chance of getting their children into the next generation.
Só podemos ter a certeza de que a variabilidade será diferente.

[434] 16:56So in evolutionary scales, movements get better.
Se eu me mover desta forma particular,

[435] 16:59And perhaps in life, movements get better through learning.
acabo com uma menor variabilidade ao longo de muitos movimentos.

[436] 17:02So what is it about a movement which is good or bad?
Se tivesse que escolher entre aqueles dois,

[437] 17:04Imagine I want to intercept this ball.
escolheria o da direita porque é menos variável.

[438] 17:06Here are two possible paths to that ball.
A ideia fundamental é que queremos planear os nossos movimentos

[439] 17:09Well if I choose the left-hand path,
de forma a minimizar a consequência negativa do ruído.

[440] 17:11I can work out the forces required
Temos a intuição

[441] 17:13in one of my muscles as a function of time.
que a quantidade de ruído ou variabilidade que aqui mostro

[442] 17:15But there's noise added to this.
aumenta à medida que a força aumenta.

[443] 17:17So what I actually get, based on this lovely, smooth, desired force,
Por isso, por princípio, queremos evitar grandes forças.

[444] 17:20is a very noisy version.
Portanto, mostrámos que, usando isto,

[445] 17:22So if I pick the same command through many times,
podemos explicar uma grande quantidade de dados,

[446] 17:25I will get a different noisy version each time, because noise changes each time.
que as pessoas vivem a sua vida planeiam os movimentos

[447] 17:28So what I can show you here
de forma a minimizar as consequências negativas do ruído.

[448] 17:30is how the variability of the movement will evolve
Espero ter-vos convencido de que o cérebro existe e evoluiu

[449] 17:32if I choose that way.
para controlar o movimento.

[450] 17:34If I choose a different way of moving -- on the right for example --
É um desafio intelectual compreender como fazemos isso.

[451] 17:37then I'll have a different command, different noise,
Mas também é relevante

[452] 17:39playing through a noisy system, very complicated.
para a doença e para a reabilitação.

[453] 17:42All we can be sure of is the variability will be different.
Há muitas doenças que afetam o movimento.

[454] 17:45If I move in this particular way,
Se compreendermos como controlamos o movimento,

[455] 17:47I end up with a smaller variability across many movements.
podemos aplicar isso à tecnologia robótica.

[456] 17:50So if I have to choose between those two,
Por fim, quero recordar-vos de que,

[457] 17:52I would choose the right one because it's less variable.
quando veem os animais fazer tarefas muito simples,

[458] 17:54And the fundamental idea
a real complexidade do que acontece dentro do cérebro

[459] 17:56is you want to plan your movements
é, de facto, bastante dramática.

[460] 17:58so as to minimize the negative consequence of the noise.
Muito obrigado.

[461] 18:01And one intuition to get
(Aplausos)

[462] 18:03is actually the amount of noise or variability I show here
Chris Anderson: Uma pergunta rápida, Dan.

[463] 18:05gets bigger as the force gets bigger.
Quanto ao movimento, és um...

[464] 18:07So you want to avoid big forces as one principle.
DW: ... fanático.

[465] 18:10So we've shown that using this,
CA: Significará isso que pensas que as outras coisas

[466] 18:12we can explain a huge amount of data --
que julgamos dependentes do cérebro

[467] 18:14that exactly people are going about their lives planning movements
o sonho, a saudade, a paixão e todas essas coisas -

[468] 18:17so as to minimize negative consequences of noise.
são uma espécie de atividade secundária, de um acidente?

[469] 18:20So I hope I've convinced you the brain is there
DW: Não. Penso que todas elas são importantes

[470] 18:22and evolved to control movement.
para conduzir ao correto comportamento dos movimentos.

[471] 18:24And it's an intellectual challenge to understand how we do that.
Penso que as pessoas que estudam as sensações ou a memória

[472] 18:27But it's also relevant
sem se aperceberem da razão

[473] 18:29for disease and rehabilitation.
por que esquecemos memórias da infância, por exemplo

[474] 18:31There are many diseases which effect movement.
provavelmente está correto, porque isso não afeta os nossos movimentos mais tarde.

[475] 18:34And hopefully if we understand how we control movement,
Só precisamos de armazenar coisas que vão afetar os movimentos.

[476] 18:36we can apply that to robotic technology.
CA: Achas que as pessoas que estudam o cérebro e a consciência,

[477] 18:38And finally, I want to remind you,
podiam compreender melhor, dizendo:

[478] 18:40when you see animals do what look like very simple tasks,
"Onde é que entra o movimento, neste jogo?"

[479] 18:42the actual complexity of what is going on inside their brain
DW: As pessoas descobriram que é um erro estudar a visão

[480] 18:44is really quite dramatic.
ignorando o motivo por que temos visão.

[481] 18:46Thank you very much.
Temos que estudar a visão com a perceção

[482] 18:48(Applause)
de como o sistema motor vai usar a visão.

[483] 18:56Chris Anderson: Quick question for you, Dan.
Usa-a de uma forma muito diferente quando pensamos nele dessa forma.

[484] 18:58So you're a movement -- (DW: Chauvinist.) -- chauvinist.
CA: Foi realmente fascinante. Muito obrigado.

[485] 19:02Does that mean that you think that the other things we think our brains are about --
(Aplausos)

[486] 19:05the dreaming, the yearning, the falling in love and all these things --
--486--

[487] 19:08are a kind of side show, an accident?
--487--

[488] 19:11DW: No, no, actually I think they're all important
--488--

[489] 19:13to drive the right movement behavior to get reproduction in the end.
--489--

[490] 19:16So I think people who study sensation or memory
--490--

[491] 19:19without realizing why you're laying down memories of childhood.
--491--

[492] 19:21The fact that we forget most of our childhood, for example,
--492--

[493] 19:24is probably fine, because it doesn't effect our movements later in life.
--493--

[494] 19:27You only need to store things which are really going to effect movement.
--494--

[495] 19:30CA: So you think that people thinking about the brain, and consciousness generally,
--495--

[496] 19:33could get real insight
--496--

[497] 19:35by saying, where does movement play in this game?
--497--

[498] 19:37DW: So people have found out for example
--498--

[499] 19:39that studying vision in the absence of realizing why you have vision
--499--

[500] 19:41is a mistake.
--500--

[501] 19:43You have to study vision with the realization
--501--

[502] 19:45of how the movement system is going to use vision.
--502--

[503] 19:47And it uses it very differently once you think about it that way.
--503--

[504] 19:49CA: Well that was quite fascinating. Thank you very much indeed.
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[505] 19:52(Applause)
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