Hipótese da simulação, Teses (TCC) de Computação Aplicada

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Fábrica de Noobs

Desmistificando: hipótese da

simulação

Natanael Antonioli

Janeiro de 202 6

1. SUMÁRIO

2. COM O QUE ESTAMOS LIDANDO?

A hipótese da simulação propõe que a realidade que experimentamos é, na verdade,

uma realidade simulada – popularmente, uma simulação de computador – em que seres

humanos são meras construções.

A reprodução da história fica por conta dos inúmeros vídeos do canal Fatos

Desconhecidos

(https://www.youtube.com/results?search_query=fatos+desconhecidos+vivemos+em+um

a+simula%C3%A7%C3%A3o).

Figura 1 : vídeos sobre o assunto.

Esse vídeo abordará um conjunto de tópicos sobre a hipótese da simulação, mas alguns

deles serão abordados aqui de maneira superficial e orientada para as conclusões

relevantes , podendo ser, futuramente, abordados de forma aprofundada em um vídeo

dedicado.

3. UM RECADO ESPECIAL...

Em muitas variações da hipótese da simulação, a realidade é controlada por uma

inteligência artificial. No mundo real, uma aplicação muito relevante da inteligência artificial é

a inteligência artificial generativa , que compõe um conjunto crescente de ferramentas

capazes de, através de algoritmos probabilísticos, produzir artefatos viáveis de texto,

imagem, vídeo e código.

Ainda que a inteligência artificial generativa esteja sendo cada vez mais utilizada no

dia-a-dia de empresas – afinal, ela muitas vezes permite que tarefas sejam realizadas em

tempo recorde – nem todo profissional possui domínio das ferramentas disponíveis e de suas

capacidades.

Pensando nisso, o canal Fábrica de Noobs , em parceria com a Hashtag Treinamentos ,

oferecerá, através de um link exclusivo e com 3 00 vagas reservadas para o nosso

público , um treinamento de 4 dias em inteligência artificial generativa para iniciantes, que será

100% gratuito e não necessita de nenhum pré-requisito.

Nesse treinamento, alunos aprenderão a usar essas ferramentas para obter resultados

consistentes, confiáveis e que podem ser bem aplicados para tornar o trabalho mais

fácil e eficiente , por exemplo, organizando conceitos, preparando apresentações e resumindo

materiais.

Ao passo que a internet e o cotidiano estão repletos de usos inapropriados da

inteligência artificial generativa, a correta combinação de ferramentas tem potencial de

melhorar significativamente a relação entre qualidade e tempo de realização de um

produto , uma habilidade que se mostra cada vez mais importante no presente.

Inscritos do canal podem participar pelo link exclusivo

(https://swiy.co/iafabricadenoobs) que se encontra também na descrição e no comentário

fixado, ou pelo QR Code que se encontra abaixo.

4. COMO A HIPÓTESE SURGIU E PROGREDIU?

Na era pré-tecnológica, certos pensamentos questionaram a natureza da realidade,

propondo que esta poderia ser um sonho ou uma alucinação. Em textos védicos (cerca

de 1000 a.C.), a Maiá denota uma ilusão que constitui a natureza do universo , bem como

a força que cria a ilusão de que o mundo observado é real.

Um argumento popular dessa linha é o de Platão (375 a.C.), com a alegoria da caverna,

que discorre sobre pessoas acorrentadas a uma caverna, olhando para uma parede de pedra,

atrás das quais se situa uma fogueira que projeta sombras de objetos. No entanto, a intenção

da alegoria era discorrer sobre o uso da razão no entendimento do mundo , e não

exatamente questionar a realidade percebida.

Já uma das histórias do Zhuangzi , um texto escrito na China entre 476 e 221 a.C., chama-

se Sonho da Borboleta , e questiona: teria um homem sonhado que era uma borboleta, ou uma

borboleta sonhado que era um homem?

“ Certa vez, Zhuang Zhou sonhou que era uma borboleta, uma borboleta que voava e esvoaçava, feliz

consigo mesma e fazendo o que bem entendia. Ele não sabia que era Zhuang Zhou.

De repente, acordou e lá estava ele, sólido e inconfundível Zhuang Zhou. Mas não sabia se era Zhuang

Zhou que sonhara ser uma borboleta, ou uma borboleta que sonhara ser Zhuang Zhou. [...]”

No século I, um conjunto de ideias religiosas e filosóficas definido como gnosticismo

postulava que a realidade material era uma criação do Demiurgo, uma entidade ou

ignorante, ou maliciosa a depender da escola de pensamento, em oposição a um ser

supremo.

Em 1641, Descartes propôs o conceito de gênio maligno, que seria capaz de

controlar todas as sensações recebidas pelo cérebro e, portanto, implicaria na

possibilidade de que todas as nossas impressões são falsas.

Em 1967, Konrad Zuse sugeriu que o universo poderia funcionar em um autômato

celular. Um autômato celular é uma estrutura proposta em teoria dos autômatos como um

conjunto finito de células organizadas em qualquer estrutura tal qual cada célula possui

vizinhos 𝑣 0

𝑛

, assume um conjunto de estados finitos e avança em etapas discretas de

tempo 𝑡

0

𝑁

usando a mesma regra, que depende apenas de seus vizinhos. Sabemos que

autômatos celulares desenvolvem estruturas complexas usando regras simples.

Figura 3 : exemplos de autômatos celulares.

Em meados de 1988, Hans Moravec propôs o conceito de cérebro em uma jarra ,

segundo o qual um indivíduo poderia ter o cérebro removido e ligado a uma máquina que

produz sinais idênticos aos produzidos por seus órgãos sensoriais , exceto que esses

sinais seriam gerados não por um sensor, mas por uma simulação.

6. QUAL A SOLUÇÃO PARA O TRILEMA DE BOSTROM?

Um argumento falseável é aquele que pode ser provado falso através de um

experimento conhecido e, em sua página pessoal (https://simulation-argument.com/faq/),

Bostrom discorre sobre a falseabilidade desse argumento.

Segundo Bostrom, existem eventos que claramente provariam que vivemos em

uma simulação , como um pop-up gigantesco no céu dizendo “você vive em uma simulação”,

ou uma pessoa sendo retirada dessa realidade.

Além disso, é possível obter evidência indireta da hipótese da simulação por meio

de constatações que enfraqueçam as hipóteses (I) e (II), como uma eventual aproximação do

nosso nível de tecnologia que permita a criação de simulações do tipo.

Analogamente, constatações que fortaleçam as hipóteses (I) e (II) são evidência

indireta da improbabilidade da hipótese da simulação , como a descoberta de riscos e

barreiras que levariam à nossa extinção antes de tal avanço tecnológico.

Entretanto, Bostrom afirma que, no momento e em curto prazo, não há qualquer

teste que permita falsear essa hipótese.

Figura 4 : trecho da página de Bostrom.

No resto de sua página, o autor defende seu argumento perante alguns contra-

argumentos. Um deles é uma possível solução externa ao trilema, em que simulações são

possíveis, mas nenhuma criatura simulada ainda existe, já que simulações ainda não

foram inventadas em nenhum lugar do universo.

Ele responde de forma probabilística: o número de pessoas com experiências como

nós que ainda irá viver é muitas ordens de grandeza maior do que o número de pessoas que já

viveu então, por estatística, devemos concluir que somos simulados. Porém, um

argumento contrário é que pessoas simuladas não necessariamente têm experiências

como as nossas.

Uma crítica comum é que a hipótese da simulação presume que leis físicas podem

ser simuladas por um algoritmo de computador , mas, ainda assim, não existe algoritmo

conhecido capaz de reproduzir, por exemplo, a teoria da relatividade – apenas capazes

de simular suas observações com certas precisões. Assim, se desejamos basear esse argumento

de forma empírica (e não no mero ceticismo), a premissa deveria ser a oposta da utilizada.

Bostrom defende que o universo inteiro não é simulado, mas sim pequenas partes ,

suficientes para criar essa ilusão ao observador, e que certas partes podem ser simplesmente

geradas sob demanda quando são analisadas. Além disso, o universo pode ser gerado em

tempo real conforme é explorado.

Figura 5 : trecho da página de Bostrom.

Porém, se retornarmos ao empirismo, sabemos que muitos fenômenos na física são

não-locais , e que não é possível calcular partes do universo sem causar incongruências

notáveis em outros lugares.

Por fim, uma discussão constante, e que é tema de divergência até mesmo entre os que

discordam da hipótese da simulação, consiste da dúvida sobre a natureza da consciência: a

consciência dependeria meramente de propriedades materiais, ou de algo mais?

Isso encerra a discussão filosófica sobre o tema , mas ainda há uma questão

importante: teríamos nós encontrado evidências que vivemos em uma simulação?

Parte dessas evidências são resultados experimentais obtidos nas últimas décadas, e

serão discutidos nas próximas seções. Eles envolvem conceitos de física moderna e, ao passo

7. O ESPAÇO E O TEMPO SÃO DISCRETOS?

Em nossas simulações de computador, usamos um número binário com tamanho fixo

para representar posição. Isso está diretamente relacionado com a resolução da nossa

simulação.

Por exemplo, se optamos por um número de 32 bits em complemento de 2, então

somos capazes de armazenar valores entre:

31

31

Em outras palavras, o total de números existentes para denotar posição é de:

Isso significa que, dada a distância 𝑑 entre dois extremos do mapa em um mesmo eixo,

a menor unidade de medida terá

⁄. Em um exemplo prático, se

considerarmos um mapa de 8 km × 8 km, a menor unidade de medida será de 1 , 8

micrômetros.

≈ 0 , 0000018624 = 1 , 8 μm

Logo, nessa simulação, toda distância sempre será um múltiplo de 1 , 8 μm, e nenhum

objeto poderá ser posicionado em escala menor que 1 , 8 μm. Portanto, dizemos que, nessa

simulação, o espaço é discreto.

Já para o tempo, sistemas de computador possuem um sinal de clock na forma de

milhões ou bilhões de ciclos por segundo , e que é aproveitado por softwares de níveis

superiores para simulações: por exemplo, o jogo Minecraft roda por padrão a 20 ticks por

segundo, o que significa que a simulação muda de estado apenas 20 vezes por segundo e

não pode mudar de estado no período entre ticks.

Se o espaço e o tempo fossem discretos, nós observaríamos efeitos dessa

discretização em escalas extremamente pequenas, mas, até o limite experimental atual

(cerca de 10

− 18

m e 10

− 21

s), o espaço e o tempo parecem contínuos. Caso contrário,

observaríamos:

▪ Fenômenos com tendência de ocorrer em direções específicas ;

▪ Posição mudando de forma abrupta ao invés de contínua no limite da escala ;

▪ Falhas abruptas na teoria quântica em escalas muito pequenas;

▪ Quebra da invariância de Lorentz , que prevê leis físicas idênticas em todos os

referenciais;

▪ Surgimento de um ruído proveniente da incerteza da discretização;

Alguns afirmam que a escala de Planck conteria as menores unidades, ou seja, a

discretização da distância (em 10

− 35

m) e do tempo (em 10

− 41

s). Porém, na realidade, a

escala de Plank é um conjunto de unidades a partir das quais os modelos atuais de previsão

deixam de funcionar, pois a gravidade se comportaria de forma quântica.

Figura 7 : unidades da escala de Planck em representação artística.

8. A MATÉRIA E AS FORÇAS SÃO DISCRETAS?

Muitas estruturas já foram imaginadas como sendo fundamentais como, por exemplo,

a água. Depois, descobrimos que a água é composta de moléculas (H 2

O), que por sua vez

contém dois átomos de hidrogênio (H) e um de oxigênio (O).

Depois, descobrimos que átomos são constituídos de três blocos menores: um núcleo

de prótons (com carga positiva) e nêutrons (com carga neutra), bem como uma região com

elétrons (com carga negativa). Em seguida, descobrimos que prótons e nêutrons são

compostos de partículas ainda menores.

Através de pesquisas nos séculos XX e XXI, desenvolvemos o modelo padrão, que

lista partículas elementares e explica quatro das três forças fundamentais. A noção de

partícula elementar, por si só, implica que a matéria é discreta e composta de blocos

fundamentais irredutíveis – por mais que blocos atualmente entendidos como irredutíveis

possam se provar redutíveis no futuro.

Figura 8 : modelo padrão.

A matéria estável é composta de quarks e léptons. Prótons e nêutrons são compostos

dos quarks up e down , ao passo que os quarks charm, strange, top e bottom formam

partículas menos estáveis.

Prótons e nêutrons formam núcleos atômicos , e dentre os léptons, elétrons se

situam ao redor do núcleo para formar um átomo. Todos os neutrinos são estáveis, mas

não formam partículas maiores e viajam pelo universo, interagindo muito fracamente de

todas as formas. Múons e taus, por sua vez, são instáveis.

As quatro forças fundamentais são o eletromagnetismo, a força fraca, a força forte e a

gravidade, sendo que a última não é explicada pelo modelo padrão. Cada força está

relacionada a um campo, e campos são contínuos.

Porém, os bósons (que são excitações dos campos ) são discretos. O campo

eletromagnético produz a atração e repulsão de partículas carregadas e, quando uma excitação

viaja no espaço, ela produz ondas eletromagnéticas. A isso damos o nome de fóton.

A força forte age entre os quarks, mantendo-os unidos para formar prótons e

nêutrons e, de forma residual, mantendo prótons e neutros também unidos. A excitação,

aqui, é chamada de glúon.

A força fraca é responsável pelo decaimento radiativo , e suas excitações discretas

são os bósons W

, W

−

e Z. Em altas energias, ela acaba unificada com o eletromagnetismo

no campo eletrofraco.

Por fim, o campo de Higgs não está relacionado com uma força , mas dá massa de

repouso para os bósons W

, W

−

e Z, para todos os quarks e léptons, bem como para o

próprio bóson de Higgs. Fótons e glúons não possuem massa.

Além disso, certas partículas possuem antipartículas, que possui a mesma massa, spin

e meia-vida, mas possui carga elétrica, carga fraca e, para os quarks, cores opostas. Uma

partícula e sua antipartícula se aniquilam e dão origem a excitações de campo , ao passo que

9. O UNIVERSO MANTÉM A MATÉRIA “NÃO CALCULADA” ATÉ

SER OBSERVADA?

Em jogos, uma forma de otimização comum é simplesmente não renderizar (ou seja,

calcular a forma correta de exibir) objetos fora do campo de visão do jogador afinal, ele

não os estará vendo de qualquer jeito.

Outra forma é não realizar processamento matemático para objetos distantes.

Assim, se temos um monstro situado do outro lado do mapa, não há necessidade de

calcular sua posição porque ela só se torna relevante para o jogador quando este se aproxima.

Isso economiza consideravelmente em processamento , e permite que uma

simulação seja muito mais densa e imersiva em nível local enquanto todo o resto do mapa

permanecerá parado até que o jogador mude de posição.

Muitos acreditam que essa técnica possui um paralelo na vida real e que a simulação da

realidade a utiliza para economizar processamento, pois, segundo um entendimento popular,

“partículas só adquirem um valor definido quando são observadas”.

Figura 9 : alegação do tipo.

Figura 10 : alegação do tipo.

Esse fenômeno é real, mas não funciona exatamente assim. Primeiro o

explicaremos com uma analogia macroscópica e, depois, mostraremos como ele corre de

forma microscópica.

Quando um objeto não tem um estado definido, dizemos que certas grandezas estão

em estado de sobreposição , o que significa que elas são representadas por um vetor de

probabilidades associadas a cada possibilidade.

Por exemplo, se colocarmos um dado em uma caixa e a agitarmos, podemos dizer que

a face para cima do dado está em estado de sobreposição , em que um vetor (que vai de 1 a

6 ) possui probabilidades para cada possível resultado (como o dado não é viciado, essa

probabilidade é de

Quando abrimos a caixa, colapsamos o vetor de probabilidades do dado, fazendo

com que todos os valores do vetor assumem probabilidade 0 , exceto pelo valor da face para

cima, que assume probabilidade 1.

Figura 11 : colapso do vetor de probabilidades (e da função de onda) do dado.

Na mecânica quântica, temos um fenômeno parecido, com algumas diferenças sutis.

Esse fenômeno funciona para grandezas discretas (por exemplo, spin, que pode ser para

cima ou para baixo) ou contínuas (por exemplo, a posição em um eixo). No segundo caso, o

vetor de probabilidades é uma função , e o colapso resulta em um valor definido.