Computação Explicativa compreende a realização de estudos sobre a natureza através da computação: envolve a utilização demecanismos computacionais para asíntese de comportamentos naturais,padrões e processos biológicos. Aslinhas de atuação predominantes sãoos estudos sobre vida e organismosartificiais (Adami, 1998; Langton,1989; 1991; Levy, 1992), e a geometriafractal (Mandelbrot, 1982;Peitgen et al., 1992).
Ao contrário da computação inspirada na natureza, estudar fenômenos naturais através da computação é uma abordagem sintética que objetiva reproduzir ou criar padrões, formas, comportamentos e organismos que não necessariamente se assemelham à vida como nós a
conhecemos (‘life-as-we-know-it’). Estes estudos podem resultar em fenômenos completamente novos, nunca observados na natureza, mas que possuem características suficientes para serem
qualificados como “naturais”. Ou seja, organismos artificiais que não possuem nenhuma similaridade com organismos conhecidos na Terra podem ser criados.
A idéia é usar a computação para simular e emular fenômenos naturais de maneira
não-determinística. O estudo da natureza através da computação possui duas frentes principais de pesquisa:
1) vida artificial (ALife); e
2) geometria computacional (fractal) da natureza.
Como colocado por C. Langton em seu capítulo pioneiro sobre Vida Artificial: “Vida Artificial é o estudo de sistemas feitos pelo homem, mas que exibem comportamentos característicos de sistemas naturais vivos. A Vida Artificial complementa as ciências biológicas tradicionais preocupadas com a análise de organismos vivos através da síntese em computadores ou outros meios artificiais de comportamentos similares àqueles observados em seres vivos. Através
da extensão dos fundamentos empíricos sobre os quais a biologia está baseada para além da vida baseada em carbono que evoluiu na Terra, a Vida Artificial pode contribuir para a biologia
teórica localizando a vida-como-nós-a-conhecemos dentro de um contexto
maior da vida-como-ela-poderia ser.” (Langton, 1988; p. 1).
Em resumo, a Vida Artificial pode ser definida como a abordagem sintética ou virtual para o estudo de padrões (formas), comportamentos, sistemas e organismos que se assemelham à vida (Adami, 1998; Levy, 1992).
A visualização computacional de modelos (matemáticos) de estruturas e processos naturais resulta em imagens, animações e sistemas interativos úteis como ferramentas computacionais para a pesquisa, ciência e educação em engenharia, computação, biociências e vários outros domínios. O cerne da geometria computacional da natureza está na visualização de fenômenos naturais.
Há várias técnicas que podem ser usadas com este propósito, a dizer, autômatos celulares (Ilachinski, 2001; Wolfram, 1994), sistemas de partículas (Reeves, 1983), sistemas de Lindenmayer ou sistemas-L (Lindenmayer, 1968), sistemas de funções iterativas (Hutchinson, 1981; Barnsley & Demko, 1985; Barnsley, 1988), movimento Browniano (Fournier et al., 1982; Voss, 1985), etc.
As aplicações desta sub-área da computação natural incluem a arquitetura computacional de paisagens naturais, o projeto de novas variedades de plantas, a predição de produtividade em
lavouras, o estudo de processos de crescimento e desenvolvimento celular, e a modelagem e síntese (e correspondente análise) de uma grande quantidade de padrões e fenômenos naturais (Mandelbrot, 1983; Flake, 2000; Peitgen et al., 1992; de Castro & Von Zuben, 2004).
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