O mundo está em constante mudanças tecnológicas desde a antiguidade. Se a máquina a vapor impulsionou a Primeira Revolução industrial (entre 1760 e 1840) foram a eletricidade e as técnicas de produção em massa, como o surgimento da linha de montagem, que fizeram surgir a Segunda Revolução Industrial (final do sec. XIX e início do sec. XX). Já a Terceira Revolução Industrial começou na década de 1960 veio com a informática e microeletrônica. Contudo, segundo Klaus Schwab, no momento, estamos no início da Quarta Revolução Industrial[2].

A mais nova Revolução Industrial também chamada de Revolução 4.0[3] não surge apenas para mudar o que estamos fazendo mas também como estamos fazendo as coisas, por meio de novas tecnologias como a inteligência artificial (IA), robótica, internet das coisas (IoT, da sigla em inglês), impressão 3D, nanotecnologia, blockchain e computação quântica entre outros.

Dentre as diversas tecnologias citadas que se inter-relacionam, selecionou-se como objeto de estudo as duas que dentro desse ambiente de rápidas e profundas inovações apresentaram uma enorme capacidade disruptiva: o blockchain e a inteligência artificial. Ambas as tecnologias têm um grau distinto de complexidade tecnológica e implicações de negócios multidimensionais, mas estão em um momento de evolução onde podem começar a beneficiar-se mutualmente.

Existe na atualidade um grau elevado de expectativa com relação ao futuro da tecnologia blockchain, segundo a revista The Economist (2015) o blockchain pode ser considerado a “The Next Big Thing” enquanto para Gartner ela se encontra após o topo do Gartner Hype Cycle for Emerging Tecnologies (2018).[4]

De acordo com um relatório da PWC[5] o impacto sobre a economia mundial até 2030 será de 15,7 trilhões de dólares sendo US$ 6,6 trilhões estimados de virem do aumento da produtividade e US $ 9,1 trilhões dos efeitos colaterais do consumo. Tal impacto econômico da AI será devido a três fatores principais: ganho de produtividade pela automação dos processos pelas empresas (e.g. veículos autônomos e utilização de robôs), Ganhos de produtividade de empresas que aumentam sua força de trabalho existente com tecnologias de inteligência artificial e aumento da demanda do consumidor resultante da disponibilidade de produtos e serviços aprimorados pela IA personalizados e / ou de alta qualidade.

Por sua vez, no mesmo período, Gartner[6] destaca o fato de que até 2023 o blockchain apoiará o movimento global de rastreamento de 2 trilhões de dólares de bens e serviços. De acordo com Christophe Uzureau[7], VP analyst da Gartner “Blockchain’s decentralized economic power and microtransactions, combined with the intelligent decision-making ability of AI and the sensory powers of IoT, will create never-before-possible technology constructs for business and society”[8].

Blockchain e inteligência artificial são dois dos campos tecnológicos mais em alta no momento e, apesar da disparidade de suas aplicações e do equipamento que trabalha em seu desenvolvimento, há um crescente interesse nas possíveis aplicações que poderiam derivar de sua convergência.

Há quem diga que essas duas tecnologias são complementares tal qual como o yin e yang do taoísmo[9] por serem complementares e sinergéticas, se de um lado a inteligência artificial adiciona inteligência e informação na captura de dados e tomada de decisões, por outro lado o blockchain fornece integridade, segurança e descentraliza o ambiente no qual as transações ocorrem, o que pode contribuir muito para a melhoria do processo.

O presente artigo busca dessa maneira apresentar inicialmente um panorama sobre a inteligência artificial e blockchain para posteriormente traçar as convergências entre essas duas tecnologias essenciais para o desenvolvimento da ciência e tecnologia mundial. Por fim, conclui-se a respeito dos novos desafios dessa simbiose.

A Inteligência artificial além dos filmes.

Caso uma pessoa qualquer seja questionada se ela sabe o que é Inteligência Artificial, certamente a resposta será um rotundo sim. Contudo, o conhecimento difundido sobre o tema é extremamente superficial.

A inteligência artificial é um tema bastante abordado em histórias de ficção científica presente em livros, filmes e até mesmo desenhos animados cada qual com uma interpretação diferente do que seria e de que forma alteraria a realidade diária das pessoas. De um lado, filmes como A.I. Artificial Intelligence de Steven Spilberg (2001) e I, Robot (2004) baseado no livro homônimo de Isaac Asimov, possuem personagens robôs que se parecem, agem e pensam como humanos. De outro lado, filmes como Matrix (1999) dos irmãos Wachowski e O Exterminador do Futuro (1984) de James Cameron apresentam um cenário onde as máquinas, em razão da inteligência artificial, subjugaram os humanos e entraram em conflito com eles.

Para o público em geral, quando questionado sobre inteligência artificial a mente transporta ainda para as diversas reportagens envolvendo empresas dos mais variados segmentos como Google, Ambev, Netflix Amazon, etc relatando melhorias nos seus produtos e serviços em razão da atuação da inteligência artificial.

A pesquisa sobre a Inteligência Artificial surgiu décadas atrás e encontra-se em um constante processo de evolução e aprimoramento. Ainda nos anos 50, Alan Turing em sua obra Computing Machinery and Intelligence[10], apresenta um dos trabalhos seminais a respeito da inteligência artificial da forma como se conhece hoje, em tal artigo surge o que até hoje se intitula Teste de Turing, um teste por meio do qual objetivava-se testar a capacidade de uma máquina de comportar-se de uma forma similar ao ser humano. Por meio deste trabalho Turing expressamente perguntava “Pode uma máquina pensar?”.

Russell e Norvig (2013)[11] defendem que as definições a respeito do que seria inteligência artificial encontradas na literatura científica poderiam ser divididas em quatro categorias principais, a saber, sistemas que pensam como humanos, os que agem como humanos os que pensam logicamente e os que agem logicamente.

Entre as diversas concepções acerca da IA, temos a de Barr & Feigenbaum “Inteligência Artificial é a parte da ciência da computação que compreende o projeto de sistemas computacionais que exibam características associadas, quando presentes no comportamento humano, à inteligência” [12]. Por sua vez, John McCarthy a capacidade de uma máquina realizar funções que, se realizadas pelo ser humano, seriam consideradas inteligentes.

De forma simplificada, poder-se-ia dizer que é uma área na ciência da computação cujo principal propósito é e elaborar dispositivos que simulem a capacidade humana de raciocinar, perceber, tomar decisões e resolver problemas.

A IA existe e vem se desenvolvendo há décadas, contudo, foi apenas recentemente que as tecnologias AI fizeram grandes avanços, como o Natural Language Processing(a capacidade de processar linguagem humana), Machine Learning(capacidade de aprender coisas novas sem programação e apenas dados ) e Deep Learning (capacidade de reconhecer padrões em sons e imagens).

Blockchain uma tecnologia disruptiva

De Acordo com Ulrich (2014)[13] e Bashir (2017)[14], a tecnologia blockchain foi originalmente proposta por um programador anônimo sob o pseudônimo de Satoshi Nakamoto[15] em 2008, entrado em operação em 2009 como uma forma de conceber segurança à sua criptomoeda descentralizada bitcoin. Tal qual sua obra que se encontra disponível para qualquer pessoa, o blockchain é uma tecnologia livre e aberta, ou seja, que não pertence a ninguém.

A título de exemplo, uma outra tecnologia disruptiva que seguiu um caminho de não registrabilidade e de acesso a todos foi a internet com o protocolo TCP/IP[16] e com a linguagem HTML que originou a World Wide Web (www). De acordo com o relatório publicado pelo ITS sobre blockchain [17] essa característica fundacional possui propriedade “generativas” tal qual a internet.

O blockchain é uma tecnologia que fornece um ambiente seguro para a realização de transações entre participantes que não necessariamente se conhecem ou que tem confiança mutua entre si, por criar um ambiente onde é possível transações Peer-to-peer (P2P) de maneira distribuída de forma que não é necessário um terceiro elemento na transação para garantir a segurança e verificação, pois a segurança almejada encontra-se na descentralização.

É considerada uma tecnologia disruptiva[18], pois diferentemente dos governos que atuam em um sistema de confiança centralizada e do sistema financeiro global com um sistema de confiança descentralizada atua com uma confiança distribuída entre seus partícipes que garantem a fidelidade e segurança dos dados. E, com seu desenvolvimento tem a capacidade de substituir entidades certificadoras e centralizadoras das transações de negócios (e.g. cartórios, bancos etc). Schwab tem definido da seguinte maneira essa tecnologia[19]:

[O] blockchain, muitas vezes descrito como um livro-razão distribuido”, é um protocolo seguro no qual uma rede de computadores verifica de forma coletiva uma transação antes de registrá-la e aprova-la. A tecnologia que sustenta o blockchain cria confiança, permitindo eu pessoas que não o conheçam(e, portanto, não tem nenhuma base subjacente de confiança) colaborem sem ter de passar por uma autoridade central neutra- ou seja, um depositário ou livro contábil central. Em essência, o blockchain é um livro contábil compartilhado, programável, criptograficamente seguro e, portanto, confiável; ele não é controlado por nenhum usuário único, mas pode ser inspecionado por todos

Apesar de incialmente ser considerada por alguns apenas como um dinheiro geek para uma criptomoeda ou ainda como algo que simplesmente não vale a pena perseguir, essa tecnologia conseguiu em um curto espaço de tempo, apenas um decênio ( 2009-2019) sair do estado embrionário sendo utilizada apenas no contexto de criptomoedas, para aplicações em diversos segmentos tais como saúde e contratos inteligentes sendo objeto de investimentos e pesquisa de governos e grandes empresas.

Diz-se que já nesse período já evolui do blockchain 1.0 (moedas – representado pelo bitcoin) para o blockchain 2.0 (contratos – Etherium) estando no momento na fase 3.0 do desenvolvimento dessa tecnologia[20]

O funcionamento dessa tecnologia tem diversos desdobramentos, mas de uma maneira geral possui seu sistema baseado em blocos sequenciais verificados e daí surge o nome, um tanto quanto descritivo, blockchain cuja tradução literal do inglês para português é “cadeia de blocos”, funcionando como um verdadeiro “livro -razão”.

Utilizando como exemplo uma transferência monetária – uma vez que essa é a utilização da tecnologia mais difundida – de um indivíduo A (Pedro) para um indivíduo B (João), de forma simplificada tal tecnologia funciona da seguinte maneira:

Primeiramente, Pedro transmite uma mensagem para todos os mineradores da rede contendo a transação que pretende fazer, ou seja, que deseja transferir um valor “x” para João.

Contudo, ressalta-se que ninguém sabe que Pedro se chama Pedro ou que João se chama João, pois todos os dados contidos nessa rede são tratados de modo impessoal através de endereços públicos. Dessa maneira, para os que estão participando essa transação somente sabe-se que um indivíduo A quer transferir um valor “x” de sua carteira digital para um indivíduo B.

Para realizar essa transação A lança um pedido na rede, algo como “por favor, quero fazer uma transferência, anotem essa transação em seus livro-razão”, a esse pedido dá-se o nome de bloco que transmitido para todas as partes da rede. Nessa transmissão, A entrega aos mineradores o endereço público[21] de B, o valor que deseja enviar, junto com uma assinatura digital e seu endereço público. Dessa maneira eles conseguem verificar que A é realmente o proprietário da quantia que diz possuir.

Em um próximo momento, todos os que estão participando nessa rede que formam o grupo de consenso, através de algoritmos de consenso[22], verificam que A tem o valor “X” em sua conta para enviar a B e se aprovam a transação e, a transação se torna válida. Nesse momento, eles agrupam essas informações em um bloco e tentam minerá-lo. A fim criar esse novo bloco com uma hash nova é necessário que seja compatível com o bloco anterior (e sua respectiva hash) bem como com o bloco posterior (com outra hash), é exigido dos mineradores um grande poder computacional pois milhares de cálculos por segundo extremamente complexos são necessários para encontrar a combinação perfeita.

Ao encontrar a sequência compatível, o minerador recebe uma recompensa em bens (ex. bitcoin) para cada bloco que ele minerar. Essa recompensa foi criada com a intenção de pagar as pessoas que emprestam poder computacional para manter a rede do bitcoin funcionando, conhecida como blockchain.

Somente após esse momento, o bloco[23] que representa essa transação pode entrar na cadeira de blocos/blockchain proporcionando assim um registro transparente e não-modificável dessa transação, tal qual um livro contábil que anota as transações de uma empresa.

Por fim, com a transação aceita pela rede, com o bloco incorporado na cadeira o dinheiro é transferido de A para B gerando uma impressão digital. Essa transação se torna assim imutável e, ainda que, por exemplo, B queira devolver o valor “x” para A, essa transação será nova, será um novo bloco que entrará na cadeira de blocos dessa rede gerando uma nova impressão digital que incorporará a anterior e assim por diante.

Contudo como esse “livro-razão” é uma base distribuída entre nós que fazem parte do grupo de consenso, esses blocos não fazem em realidade uma sequência física contínua de informação, mas são encadeados através de um hash[24]. Retornando à questão dos blocos, cada um deles quando criados recebe um código chave chamado hash que funciona como uma impressão digital. Um hash representa o conteúdo do bloco, assim, caso uma informação contida dentro de um bloco seja alterada o hash dele e de todos os blocos da sequencia vai ser alterado também através de um efeito domino.

Portanto, caso um minerador tente alterar a transação de um bloco anterior, o hash de saída do bloco alterado será completamente distinto e esse fato fará que todos os hashes posteriores tornem-se distintos também em razão da natureza de rede dessa tecnologia. Logo caso queira fraudar as informações dentro de uma blockchain, o minerador teria de ter mais do que 50% do poder computacional da rede o que é improvável.

Considerando esse cenário é possível observar importantes características dessa tecnologia a saber, privacidade, transparência, descentralização, segurança, confiança e automação que, como se verá a seguir, tem a possibilidade de influenciar positivamente o desenvolvimento da IA.

De forma resumida, pode-se verificar que não é necessária a identificação das partes para que haja uma transação, que estará registrada em todos os computadores da rede estando disponível para a verificação de qualquer um que integre tal rede, não há necessidade de um órgão intermediário regulando a transação que somente pode ocorrer por meio de consenso. O software foi desenvolvido de uma maneira que não pode ser alterado, revisado ou adulterado, nem mesmo para aqueles que operam o banco de dados e que não permite duplicidade de informações.

A convergência entre IA e Blockchain: um retro aproveitamento

A análise a respeito de como essas tecnologias podem beneficiar-se mutualmente pode ser analisada sob duas vertentes. Em primeiro lugar, deve-se perguntar “como a Inteligência artificial pode influenciar o blockchain?”. Em segundo lugar deve-se perguntar “como o Blockchain pode influenciar a Inteligência Artificial?”

Quanto a primeira pergunta, a IA surge de forma a aliviar algum dos problemas relacionados a limitação da tecnologia e também a ajudarem na evolução da tecnologia.

A anteriormente mencionada mineração, essencial para alcançar novos blocos necessários para a realização de transações por meio de blockchain, exige uma quantidade gigantesca de energia para acontecer. Em 2017 o consumo anual de eletricidade pela Mineração de bitcoins era de 29,05TWh[25] isso equivalia a 0,13% das necessidades globais de energia elétrica, já em 2018 o gasto de energia para mineração saltou para 55.63 e 73.12 TWh. Ou seja, se a energia utilizada para a mineração de bitcoin fosse um país em gasto de energia elétrica em 2017 ele estaria classificado no 61º lugar no ranking mundial de consumo de eletricidade, mas em 2018 ele já subiu para o 39º lugar.

A IA já se mostrou eficiente na economia de energia[26] , uma vez que energia é a força motriz por trás do funcionamento do blockchain a economia de energia seria essencial para seu desenvolvimento. A aplicabilidade da IA poderia melhorar não somente a questão dos potentes hardwares para rodar o blockchain mas o próprio funcionamento do blockchain per si.Vale relembrar que a cada transação vários mineradores tentam verificar o bloco, contudo como somente um ganha a disputa e a transação, uma grande quantidade de energia é desperdiçada ao não se aproveitar o trabalho de todos os outros mineradores concorrentes. Assim, a IA poderia ajudar a otimizar essa mineração também como forma de economia de energia.

Ao melhorar a forma de mineração, consumo de energia, resolver o problema da escalabilidade e com a obtenção de hardwares menor preço e maior aproveitamento[27] (como por exemplo através de computação neuromórfica[28]) através de sistemas inteligentes regidos pela IA será possível também melhorar a eficiência do blockchain.

Ademais, o problema com a escalabilidade do blockchain também poderá futuramente ser resolvida com soluções obtidas por meio da IA. Como dito anteriormente, uma vez inserido um bloco no blockchain ele não mais poderá ser removido, tal fato gera um crescimento exponencial do acúmulo de dados. Ademais, cada vez maior é o número de usuários dessa tecnologia.

Os problemas relacionados a escalabilidade podem ser analisados sob diferentes aspectos, como a latência (o tempo necessário para confirmar uma transação), o tempo de bootstrap (o tempo consumido para validar uma transação) e o custo gerado por transações confirmadas. Ainda que não se apliquem necessariamente todos esses problemas ao mesmo tempo, de maneira geral, a eficiência de um sistema blockchain é limitada por um ou mais desses problemas de escalabilidade. Contudo, novos algoritmos de IA, tal qual o machine learning, podem ajudar na tomada de decisão de maneira mais inteligente sobre armazenamento e manutenção de dados, resolvendo a questão do acúmulo de dados inúteis e, ao mesmo tempo acelerando o tempo das transações.

Apesar da segurança do blockchain ser praticamente impenetrável – com exceção de um usuário conseguir realizar o ataque 51% mencionado anteriormente, o que por exigir uma capacidade computacional gigantesca aparenta ser praticamente impossível – as suas camadas mais externas, como a plataforma de desenvolvimento e execução para aplicações blockchain, sua criptografia, sua application layer e protocolos não necessariamente o são[29]. A IA será essencial para a criação de criptografias mais robustas e no aprimoramento da proteção contra a ataques ao sistema.

Se é verdade que a IA tem o potencial de influenciar positivamente o blockchain a recíproca também é verdadeira, dessa forma, tem-se a segunda pergunta: “como o Blockchain pode influenciar a Inteligência Artificial?”

Em primeiro lugar o blockchain, por ter como característica primordial a imutabilidade, permitirá que haja uma maior confiança nas decisões da IA, pois, todos os dados, variáveis e processos utilizados pelos algoritmos de inteligência artificial nos processos de tomada de decisão ficarão salvos e assim poderão ser monitorados de maneira controlada. Dessa forma, os especialistas e cientistas de dados terão acesso aos dados alimentados e processados em IA sem o medo de interferências ou adulterações nos dados, com uma clara trilha auditável de como a IA chegou a determinado resultado.

Além disso, por meio de sua cadeia sequencial de blocos imutável, proporcionará maior segurança aos dados, permitirá um aumento de confiança entre máquinas e retirará-uma das maiores limitações da IA que é a centralização, dessa maneira, ao poder utilizar dados e recurso descentralizados – possíveis através do sistema de confiança do blockchain – os sistemas de IA poderão tomar decisões melhores e mais informadas. Por exemplo, seria possível criar através de Deep Learning uma rede de diferentes bots trabalhando e funcionando como um cérebro em sintonia ao invés da forma atual centralizada onde os bots de AI são designados para realizar tarefas individuais[30].

Apesar do cenário de convergência entre as duas tecnologias parecer longínquo em razão de suas diferentes naturezas, a saber uma natureza centralizada (IA) versus uma natureza descentralizada (Blockchain), uma tecnologia naturalmente transparente (blockchain) versus uma tecnologia naturalmente restritiva baseada em segredo (IA) entre outras diferenças já existem na atualidade iniciativas de empresas inovadoras que unem a IA e o blockchain, como a Plataforma SingularityNet[31] ( que é um protocolo de código aberto e coleta de contratos inteligentes para um mercado descentralizado de serviços coordenados de inteligência artificial), a GreenRunnig[32] ( que desenvolveu um sistema blockchain usando nossa tecnologia de inteligência artificial que pode permitir que os consumidores comprem, vendam ou troquem o excesso de energia solar diretamente uns com os outros, descentralizando completamente a rede), a Ocean[33](ajuda a desbloquear dados, principalmente para IA. Ele é projetado para dimensionamento e usa a tecnologia blockchain, que permite que os dados sejam compartilhados e vendidos de maneira segura, segura e transparente.) entre diversos outros.

Conclusões finais

Tendo em vista os conceitos apresentados a respeito de inteligência artificial e blockchain é possível afirmar sem maiores digressões a respeito que dados são o pronto chave da integração entre essas duas tecnologias.

Por um lado, dados são essenciais para o desenvolvimento e aprimoramento da inteligência artificial. Por outro lado, a tecnologia blockchain se desenvolveu para muito além de sua origem simbiótica com a criptomoeda bitcoin, para se tornar uma tecnologia disruptiva capaz de armazenar diversos tipos de dados de maneira totalmente segura, capaz ainda de auditar todos os passos intermediários da inteligência artificial na tomada de decisões.

Se é verdade que a inteligência artificial tem sido recentemente utilizada nas mais diversas aplicações também é verdade que existe uma desconfiança por parte daqueles que utilizam essa tecnologia a respeito da confiabilidade dos dados gerados. Assim, o blockchain por ter uma confiabilidade pautada em seu processo de distribuição de informação entre os nós, sendo quase impossível a modificação de uma informação por um usuário, pode ajudar a tornar a AI mais coerente não somente facilitando a compreensão nos processos de toma de decisão de algoritmos de machine learning mas também oferendo a possibilidade de rastreabilidade desses processos uma vez que oferece a possibilidade de geração de todos os dados e variáveis que influenciam as decisões tomadas por esses algoritmos de machine learning.

Ainda que já exista um movimento de convergência entre essas duas tecnologias para uma melhoria mútua dos seus processos e resultados ainda há muito a ser pesquisado e estudado nessa simbiose não só no âmbito acadêmico, mas também em aplicações práticas no mundo empresarial. Ademais das barreiras tecnologias já esperadas de tecnologias em desenvolvimento existem possíveis obstáculos normativos a serem enfrentados pelos adotantes dessas tecnologias. Sendo assim, é necessário manter um olhar próximo na inteligência artificial e no blockchain observando de perto sua evolução.