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π Do Pí à IAProfª Dra. Lessandra Marcelly
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História da matemática · 20 marcos · 5 AVM™

História da Matemática com IA: do axioma ao algoritmo.

Uma linha contínua de 2.300 anos, de Euclides aos Transformers, para ler, ouvir e manipular.

A história da matemática com IA não começa nos computadores: começa quando os gregos decidiram que uma afirmação só vale se for demonstrada. Esta página percorre essa ideia, a de dar forma rigorosa ao pensamento, desde Os Elementos de Euclides até as leis de escala dos grandes modelos de linguagem. Em cada parada você mexe na matemática com as próprias mãos: curva o plano, soma palavras como vetores e vê para onde um Transformer “olha”.

Começar pela linha do tempo
2.300anos de história
7atos
5artefatos manipuláveis
3idiomas · com áudio
Ilustração da história da matemática com IA: o triângulo de Euclides, o triângulo hiperbólico de Lobachevsky e Bolyai, a fita da máquina de Turing e a matriz de atenção dos Transformers, ligados por um fio de ouro.
O fio de ouro: do triângulo de Euclides (soma 180°) ao triângulo hiperbólico (soma menor que 180°), à fita de Turing e à matriz de atenção.
Como esta história é contada

Uma síntese, com as costuras à mostra

Duas escolhas guiam esta história da matemática com IA. A primeira é evitar anacronismo: os gregos não “descobriram os números irracionais”; perceberam que certas grandezas não têm medida comum, o que é outra coisa (Roque; Pitombeira, 2012). A segunda é separar fonte de interpretação: os livros de geometria citados contam a história dos axiomas; a ponte axiomática → máquina de Turing → IA é uma síntese histórica desta página, marcada com o selo síntese sempre que aparece.

Nesta página

  1. Linha do tempo interativa
  2. A invenção da demonstração
  3. Uma, nenhuma ou infinitas paralelas
  4. Hilbert, Gödel e o sonho do rigor
  5. Turing: da regra à máquina
  6. Aprender com o erro
  7. Quando o significado vira geometria
  8. Atenção e escala
  9. Andaime, não prótese
  10. Converse com a Lambda
AVM 1 · Máquina do tempo

Linha do tempo da história da matemática com IA

Toque em um marco, ou use as setas do teclado, para ver o que aconteceu, qual matemática estava em jogo e o que ela tem a ver com a IA de hoje. Filtre por época.

20 marcos

séc. V a.E.C.

Os incomensuráveis

O que aconteceu
Os gregos percebem que o lado e a diagonal de um quadrado não admitem medida comum: nenhum segmento, por menor que seja, cabe um número inteiro de vezes nos dois.
A matemática em jogo
antifairese: subtrair repetidamente o menor do maior; com lado e diagonal, o processo nunca termina
Ponte com a IA
A intuição visual engana; só a demonstração decide. É a primeira lição de rigor da qual dependerá toda máquina que calcula. síntese
Fonte
Roque; Pitombeira (2012), cap. 2.

séc. IV a.E.C.

Eudoxo e a teoria das proporções

O que aconteceu
Eudoxo cria uma teoria das razões que funciona também para grandezas incomensuráveis. Ela foi preservada no Livro V de Os Elementos.
A matemática em jogo
a : b :: c : d, definida pela comparação de todos os múltiplos (Livro V, def. 5)
Ponte com a IA
Definir com precisão o que antes era intuitivo: um gesto que a matemática repetirá até chegar à definição de computação. síntese
Fonte
Roque; Pitombeira (2012), p. 81.

c. 300 a.E.C.

Euclides e Os Elementos

O que aconteceu
Euclides organiza o saber geométrico em treze livros: definições, postulados e noções comuns no início e, a partir deles, proposições demonstradas uma a uma.
A matemática em jogo
Definição I: “Ponto é o que não tem partes.” · 5º postulado: o das paralelas
Ponte com a IA
O método axiomático-dedutivo é o ancestral de todo sistema formal, inclusive dos que um computador executa. síntese
Fonte
Euclides (trad. Bicudo, 2009); Roque; Pitombeira (2012), p. 68.

1824

Gauss e a geometria que não publicou

O que aconteceu
Em carta a F. A. Taurinus, Gauss descreve uma geometria em que a soma dos ângulos de um triângulo é menor que 180°: estranha, mas sem contradições. Ele preferiu não publicar.
A matemática em jogo
soma dos ângulos menor que 180° · existe uma unidade absoluta de comprimento
Ponte com a IA
Ser consistente deixa de significar “ser a verdade sobre o espaço”.
Fonte
Greenberg (1993), cap. 6.

1829

Lobachevsky, “o grande emancipador”

O que aconteceu
Nikolai Lobachevsky é o primeiro a publicar uma geometria não euclidiana, em russo, em Kazan. Chamou-a de “imaginária” e, mais tarde, de “pangeometria”.
A matemática em jogo
por um ponto P fora da reta r passam pelo menos duas paralelas a r
Ponte com a IA
Um axioma pode ser trocado, e o sistema continua de pé: axiomas viram escolhas.
Fonte
Greenberg (1993), cap. 6.

1831

János Bolyai e as 26 páginas

O que aconteceu
De forma independente, János Bolyai publica a mesma descoberta num apêndice de 26 páginas ao Tentamen, livro de seu pai, Farkas Bolyai.
A matemática em jogo
a “ciência absoluta do espaço”: o que vale com ou sem o 5º postulado
Ponte com a IA
Descobertas simultâneas mostram que a pergunta estava madura: a matemática avança em rede.
Fonte
Greenberg (1993), cap. 6.

1854

Riemann e a curvatura

O que aconteceu
Na aula inaugural em Göttingen, Bernhard Riemann concebe superfícies e espaços abstratos, de qualquer dimensão, com uma curvatura própria.
A matemática em jogo
curvatura K: K maior que 0 elíptica · K = 0 euclidiana · K menor que 0 hiperbólica
Ponte com a IA
Espaços de muitas dimensões com geometria própria: a linguagem em que a IA representará significados. síntese
Fonte
Greenberg (1993), cap. 6.

1868

Beltrami encerra a questão

O que aconteceu
Eugenio Beltrami exibe um modelo euclidiano da geometria hiperbólica. Se ela contivesse uma contradição, a de Euclides também conteria. Terminam dois mil anos de tentativas de provar o 5º postulado.
A matemática em jogo
consistência relativa: um modelo prova que o postulado é independente dos demais
Ponte com a IA
Modelos passam a ser instrumentos de prova: representar uma teoria dentro de outra.
Fonte
Greenberg (1993), cap. 6.

1899

Hilbert e os Grundlagen der Geometrie

O que aconteceu
David Hilbert refaz a geometria com termos indefinidos (pontos, retas e planos) e cinco grupos de axiomas, e estuda sua compatibilidade e independência.
A matemática em jogo
o que importa não é o que os objetos são, mas as relações que os axiomas impõem
Ponte com a IA
Matemática como manipulação de símbolos segundo regras: o terreno em que nascerá a computação. síntese
Fonte
Hilbert (1902, trad. Townsend), prefácio e cap. 1.

1931

Gödel e a incompletude

O que aconteceu
Kurt Gödel prova que todo sistema formal consistente, com axiomas listáveis mecanicamente e capaz de expressar a aritmética elementar, contém afirmações que ele não prova nem refuta.
A matemática em jogo
numeração de Gödel: fórmulas e demonstrações viram números
Ponte com a IA
Codificar raciocínios como números é um passo decisivo rumo à ideia de programa. síntese
Fonte
Gödel (1931).

1936

A máquina de Turing

O que aconteceu
Para responder ao problema da decisão proposto por Hilbert, Alan Turing define o que é um procedimento mecânico: uma fita, um cabeçote que lê e escreve e uma tabela finita de regras.
A matemática em jogo
máquina universal · o problema da parada não tem solução mecânica
Ponte com a IA
A máquina universal é a ideia do computador de programa armazenado, a base material de toda IA.
Fonte
Turing (1936).

1950

“Podem as máquinas pensar?”

O que aconteceu
Em Computing Machinery and Intelligence, publicado na revista Mind (v. 59), Turing propõe considerar a pergunta “Podem as máquinas pensar?” e a substitui pelo jogo da imitação.
A matemática em jogo
um critério operacional no lugar de uma definição filosófica
Ponte com a IA
O artigo inaugura o debate sobre inteligência de máquinas e já discute máquinas que aprendem.
Fonte
Turing (1950), Mind, v. 59, p. 433–460.

1986

Retropropagação do erro

O que aconteceu
Rumelhart, Hinton e Williams mostram, na Nature, como redes com camadas ocultas aprendem representações retropropagando o erro.
A matemática em jogo
regra da cadeia: ∂E/∂w = ∂E/∂y · ∂y/∂w · descida do gradiente
Ponte com a IA
O cálculo de Newton e Leibniz vira o motor do aprendizado de máquina.
Fonte
Rumelhart; Hinton; Williams (1986).

1997

LSTM: memória de longo prazo

O que aconteceu
Hochreiter e Schmidhuber criam células de memória com portas que decidem o que guardar e o que esquecer, contra o sinal de erro que explode ou desaparece em sequências longas.
A matemática em jogo
fluxo de erro constante dentro da célula de memória
Ponte com a IA
Por duas décadas, foi a arquitetura dominante para fala, tradução e texto.
Fonte
Hochreiter; Schmidhuber (1997).

2013

Word2Vec: palavras viram vetores

O que aconteceu
Mikolov e colegas treinam, com eficiência, vetores de palavras em que relações de sentido viram direções no espaço.
A matemática em jogo
rei − homem + mulher ≈ rainha · similaridade de cosseno
Ponte com a IA
O significado ganha coordenadas, e a álgebra linear passa a operar sobre a linguagem.
Fonte
Mikolov et al. (2013).

2015

Deep learning na Nature

O que aconteceu
LeCun, Bengio e Hinton sintetizam o campo: modelos com várias camadas aprendem representações dos dados em múltiplos níveis de abstração.
A matemática em jogo
composição de funções não lineares: f(x) = fₙ(… f₂(f₁(x)))
Ponte com a IA
O aprendizado profundo torna-se o paradigma da área.
Fonte
LeCun; Bengio; Hinton (2015).

2015

Adam, o otimizador adaptativo

O que aconteceu
Kingma e Ba propõem um método que ajusta o passo de cada parâmetro com médias móveis do gradiente e do seu quadrado.
A matemática em jogo
estimativas do 1º e do 2º momento do gradiente, com correção de viés
Ponte com a IA
Tornou o treino de redes grandes mais estável e virou padrão da área.
Fonte
Kingma; Ba (2015), ICLR.

2016

ResNet: aprender a diferença

O que aconteceu
He e colegas treinam redes de 152 camadas fazendo cada bloco aprender apenas uma correção sobre a entrada.
A matemática em jogo
conexão residual: y = F(x) + x
Ponte com a IA
A mesma soma residual está dentro de cada camada dos Transformers.
Fonte
He et al. (2016), CVPR.

2017

Transformers: atenção é tudo?

O que aconteceu
Vaswani e colegas propõem uma arquitetura que dispensa recorrência e convoluções e usa apenas mecanismos de atenção.
A matemática em jogo
Attention(Q, K, V) = softmax(QKᵀ / √dₖ) V
Ponte com a IA
É a arquitetura por trás dos grandes modelos de linguagem atuais.
Fonte
Vaswani et al. (2017), NIPS.

2020

Leis de escala

O que aconteceu
Kaplan e colegas medem que a perda de um modelo de linguagem cai como lei de potência do número de parâmetros, dos dados e da computação.
A matemática em jogo
L(N) = (N꜀ / N)^αN, com αN ≈ 0,076
Ponte com a IA
Explica a corrida por modelos cada vez maiores e também seus custos.
Fonte
Kaplan et al. (2020).
Iséc. V – c. 300 a.E.C.
Ato I · Grécia antiga

A invenção da demonstração

Muito antes de Euclides, babilônios e egípcios já calculavam áreas, volumes e raízes com grande habilidade. O que a matemática grega acrescentou foi uma exigência: não basta calcular, é preciso demonstrar. Por volta de 300 a.E.C., Euclides reuniu esse saber em Os Elementos, treze livros que partem de poucas definições, postulados e noções comuns e deduzem, passo a passo, centenas de proposições. A primeira definição já anuncia o estilo: “Ponto é o que não tem partes” (Roque; Pitombeira, 2012, p. 68).

Essa exigência tinha uma história. Os pitagóricos perceberam que o lado e a diagonal de um quadrado são incomensuráveis: não existe segmento, por menor que seja, que caiba um número inteiro de vezes nos dois. É tentador dizer que eles “descobriram os números irracionais”, mas isso seria anacronismo, porque os gregos não pensavam a diagonal como um número. Para Roque e Pitombeira (2012, p. 81), a consequência mais importante foi “um divórcio entre o universo das grandezas e o universo dos números”. A resposta veio com Eudoxo, cuja teoria das proporções, preservada no Livro V de Os Elementos, vale também para grandezas sem medida comum.

Guarde esta imagem: um pequeno conjunto de regras do qual tudo o mais deve decorrer, sem apelo à intuição. Ela atravessará 23 séculos até virar, literalmente, um programa de computador. síntese

II1824 – 1868
Ato II · Século XIX

Uma, nenhuma ou infinitas paralelas

O quinto postulado de Euclides, na forma que se popularizou (por um ponto fora de uma reta passa uma única paralela a ela), sempre pareceu menos evidente que os outros. Durante mais de dois mil anos, de Proclo a Saccheri, Lambert e Legendre, matemáticos tentaram demonstrá-lo a partir dos demais. Todos falharam, e por uma boa razão.

No início do século XIX, três pessoas entenderam por quê. Em 1824, Gauss escreveu a F. A. Taurinus sobre uma geometria em que a soma dos ângulos de um triângulo é menor que 180°, estranha mas sem contradições, e preferiu não publicar. Lobachevsky publicou primeiro, em 1829, e János Bolyai chegou ao mesmo lugar de forma independente, num apêndice de 26 páginas, em 1831 (Greenberg, 1993, cap. 6). Na geometria hiperbólica, por um ponto passam pelo menos duas paralelas, não existem retângulos e há uma unidade absoluta de comprimento.

Em 1854, Riemann deu a chave geométrica: espaços com curvatura própria, positiva, nula ou negativa, ideia que Einstein usaria na relatividade geral. E, em 1868, Beltrami encerrou a questão ao exibir um modelo euclidiano da geometria hiperbólica: se ela contivesse uma contradição, a de Euclides também conteria. O quinto postulado é independente dos outros e não pode ser demonstrado a partir deles.

AVM 2 · Laboratório do 5º postulado

Curve o plano e conte as paralelas

Mova a curvatura K. Com K = 0 você está no plano de Euclides; com K negativo, no disco de Poincaré, um modelo da geometria de Lobachevsky e Bolyai; com K positivo, na esfera, onde não há paralelas. Arraste o ponto P, ou use o controle de distância, e observe o ângulo de paralelismo.

K = 0 · Euclides

Paralelas
reta r paralelas (limite) outras que não cortam r retas que cortam r

O que a matemática vê

Triângulo

Fórmulas usadas: ângulo de paralelismo de Lobachevsky, Π(d) = 2·arctan(e−d√−K); e Gauss–Bonnet para triângulos geodésicos, α + β + γ = π + K·A. O disco de Poincaré é um modelo: as “retas” hiperbólicas aparecem como arcos que cortam a borda em ângulo reto. A esfera também é um modelo com licença: duas “retas” (círculos máximos) sempre se cortam em dois pontos; a geometria elíptica de Riemann identifica os pontos antípodas para restaurar o corte único.

A lição mudou a própria ideia de matemática. Axiomas deixam de ser verdades evidentes sobre o espaço e passam a ser pontos de partida escolhidos, que precisam ser consistentes e fecundos. Caiu também a tese de Kant de que o espaço euclidiano seria uma forma necessária do pensamento (Greenberg, 1993). O matemático passa a perguntar menos “isto é verdade?” e mais “isto decorre daquilo?”.

III1899 – 1931
Ato III · Fundamentos

Hilbert, Gödel e o sonho do rigor total

Se existem várias geometrias consistentes, o que garante que cada uma delas não esconde uma contradição? Em 1899, nos Grundlagen der Geometrie, David Hilbert refez a geometria de Euclides com um rigor novo. Pontos, retas e planos passaram a ser termos indefinidos, “três sistemas distintos de coisas”, e tudo o que se pode dizer sobre eles decorre de cinco grupos de axiomas. Hilbert examinou a compatibilidade e a independência desses axiomas, num modo de trabalhar em que o significado dos objetos importa menos que as regras que os ligam (Hilbert, 1902).

No ano seguinte, em Paris, ele apresentou dez de uma lista de 23 problemas que guiariam a matemática do século XX (a lista completa saiu na versão publicada da conferência), e seu programa de fundamentos sonhava com sistemas formais completos e comprovadamente consistentes. Em 1931, Kurt Gödel mostrou o limite desse sonho: todo sistema formal consistente, cujos axiomas possam ser listados mecanicamente e que seja capaz de expressar a aritmética elementar, contém afirmações que ele não consegue provar nem refutar (Gödel, 1931).

Para chegar lá, Gödel transformou fórmulas e demonstrações em números: raciocinar virou calcular com códigos. Faltava responder a uma pergunta que Hilbert deixara no ar: o que é, exatamente, um procedimento mecânico? síntese

IV1936 – 1950
Ato IV · Computação

Turing: da regra à máquina

Nota de método. A partir daqui, a ligação entre os fundamentos da matemática e a IA é uma síntese histórica desta página: uma ponte entre ideias, não uma afirmação contida nas obras de geometria citadas. síntese

Em 1936, para enfrentar o Entscheidungsproblem, o problema da decisão formulado por Hilbert, Alan Turing descreveu uma máquina imaginária: uma fita dividida em casas, um cabeçote que lê e escreve um símbolo por vez e uma tabela finita de regras. Com ela, definiu o que é computar, mostrou que uma única máquina universal pode imitar qualquer outra e provou que certos problemas não têm solução mecânica (Turing, 1936).

A máquina universal contém a ideia do computador de programa armazenado. Catorze anos depois, Turing abriu o artigo Computing Machinery and Intelligence, na revista Mind (v. 59), com a frase “Proponho considerar a pergunta: ‘Podem as máquinas pensar?’” e, em vez de defini-la, a trocou por um teste operacional, o jogo da imitação (Turing, 1950, p. 433, tradução nossa).

Note o encadeamento: axioma, demonstração, sistema formal, algoritmo, computador. Nenhum desses elos estava “destinado” a levar ao seguinte; cada um foi a resposta a uma pergunta concreta do seu tempo.

Interlúdio · A espinha dorsal

Os quatro pilares matemáticos da IA

O livro-texto Mathematics for Machine Learning descreve o aprendizado de máquina como “a mais recente de uma longa linhagem de tentativas de destilar o conhecimento e o raciocínio humanos” (Deisenroth; Faisal; Ong, 2020, tradução nossa). Quatro áreas sustentam essa tentativa.

v

Álgebra linear

Palavras, imagens e sons viram vetores; camadas de uma rede são matrizes que transformam esses vetores.

W·x + b
∂

Cálculo

Derivadas medem quanto o erro muda quando um peso muda; a regra da cadeia faz isso para milhões de pesos.

∂E/∂w
P

Probabilidade

Um modelo de linguagem não sabe a próxima palavra: atribui probabilidades a todas as candidatas.

P(palavra | contexto)
∇

Otimização

Treinar é descer uma paisagem de erro, passo a passo, na direção oposta ao gradiente.

w ← w − η∇E
V1986 – 2016
Ato V · Aprendizado de máquina

Aprender com o erro

Durante décadas, a IA tentou escrever à mão as regras da inteligência. A virada veio quando as máquinas passaram a aprender as regras a partir de exemplos, e a matemática necessária era antiga: o cálculo de Newton e Leibniz. Em 1986, Rumelhart, Hinton e Williams mostraram, na Nature, como uma rede com camadas ocultas aprende representações úteis retropropagando o erro: a regra da cadeia distribui a responsabilidade pelo erro entre os pesos, e a descida do gradiente corrige cada um deles um pouco de cada vez (Rumelhart; Hinton; Williams, 1986).

Os obstáculos seguintes também eram matemáticos. Em sequências longas, o sinal do erro tende a explodir ou a desaparecer; a LSTM (1997) criou células de memória com portas que mantêm esse fluxo estável (Hochreiter; Schmidhuber, 1997). O otimizador Adam (2015) adapta o passo de cada parâmetro com estimativas dos momentos do gradiente (Kingma; Ba, 2015). E a ResNet (2016) mostrou que é mais fácil aprender uma correção do que uma função inteira: cada bloco calcula F(x) + x, o que permitiu treinar redes com 152 camadas (He et al., 2016).

Em 2015, LeCun, Bengio e Hinton resumiram o campo na Nature: o aprendizado profundo permite que modelos com várias camadas “aprendam representações dos dados com múltiplos níveis de abstração” (LeCun; Bengio; Hinton, 2015, p. 436, tradução nossa).

VI2013
Ato VI · Linguagem

Quando o significado vira geometria

Para uma máquina, uma palavra é só um símbolo, até ganhar coordenadas. Em 2013, Tomas Mikolov e colegas mostraram como treinar, com eficiência, vetores de palavras a partir de bilhões de palavras de texto: palavras usadas em contextos parecidos ficam próximas, e certas relações de sentido viram direções no espaço. O exemplo célebre: o vetor de rei, menos homem, mais mulher, cai perto do vetor de rainha (Mikolov et al., 2013).

É aqui que o fio de ouro reaparece. O espaço em que as palavras vivem é um espaço vetorial, herdeiro da geometria que Euclides axiomatizou e que Riemann libertou para qualquer número de dimensões. Medir o quanto duas palavras são “parecidas” vira medir um ângulo: a similaridade de cosseno. síntese

AVM 3 · Aritmética de palavras

Some e subtraia significados

Monte a conta A − B + C. A seta dourada transporta a relação “de B para C” até A, e o ponto onde ela termina procura a palavra mais próxima. Depois arraste qualquer palavra (ou selecione-a e use as setas do teclado) e descubra quando a analogia deixa de funcionar.

rei − homem + mulher ≈ rainha

Plano de palavras

O que a matemática vê

Um modelo real usa de 100 a 300 dimensões aprendidas a partir de texto; aqui são duas, desenhadas à mão para caber na tela. Como no artigo de Mikolov, as três palavras da conta ficam fora da busca pela resposta.

Repare no que a conta não diz: os vetores aprendem as regularidades do texto em que foram treinados, e também os seus vieses. Analogias como “homem está para programador assim como mulher está para dona de casa” apareceram em vetores reais e motivaram métodos para reduzir esse viés (Bolukbasi et al., 2016). Geometria não é neutralidade.

VII2017 – 2020
Ato VII · Transformers

Atenção e escala

Em 2017, um artigo de título ousado, Attention Is All You Need, propôs o Transformer, uma arquitetura que dispensa “inteiramente a recorrência e as convoluções” (Vaswani et al., 2017, tradução nossa). Cada palavra produz três vetores: uma consulta (Q), uma chave (K) e um valor (V). O produto Q·Kᵀ mede quanto cada palavra deve “olhar” para as outras; a divisão por √dₖ evita escores grandes demais, que empurrariam o softmax para regiões de gradiente minúsculo; e o softmax transforma os escores em pesos que somam 1.

AVM 4 · Para onde o modelo olha?

Atenção: o contexto decide o sentido

A palavra “banco” é ambígua. Escolha uma frase, toque em uma palavra para fazê-la de consulta e veja os pesos da atenção. Observe o sentido que “banco” assume em cada frase e mexa no fator de escala para ver o softmax ficar nítido ou difuso demais.

softmax(q·kⱼ / √dₖ)

Toque em uma palavra para usá-la como consulta (Q)

Pesos de atenção da consulta

Matriz completa: cada linha é uma consulta

λ = 1 é o valor do artigo. Escores maiores deixam o softmax quase binário.

Sentido resultante da consulta

O que a matemática vê

Vetores de brinquedo com quatro dimensões nomeadas (natureza, dinheiro, lugar, gramática). Num Transformer real, Q, K e V vêm de matrizes aprendidas e têm centenas de dimensões sem nome; o mecanismo, porém, é exatamente este.

A atenção é álgebra linear em escala industrial: multiplicações de matrizes que as placas gráficas executam em paralelo. Em 2020, Kaplan e colegas mediram como o desempenho melhora com o tamanho: a perda cai como uma lei de potência do número de parâmetros, dos dados e da computação (Kaplan et al., 2020). Trabalhos posteriores revisaram o equilíbrio ideal entre tamanho do modelo e quantidade de dados (Hoffmann et al., 2022), mas a forma da lei permaneceu.

AVM 5 · Lei de escala

Uma reta escondida numa curva

Arraste o tamanho do modelo N. Na escala comum, a perda parece estabilizar; com os dois eixos em escala logarítmica, a lei de potência vira uma reta de inclinação −0,076.

L(N) = (8,8·10¹³ / N)^0,076

Lei de escala

O que a matemática vê

Equação 1.1 de Kaplan et al. (2020), com N꜀ ≈ 8,8·10¹³ e αN ≈ 0,076, ajustada a modelos de até cerca de 1,5 bilhão de parâmetros; acima disso, o gráfico é extrapolação. A perda é medida em nats por token.

Repare no arco: os vetores do Word2Vec e as matrizes da atenção são a mesma álgebra linear que descreve espaços; a descida do gradiente é o cálculo do século XVII; as leis de escala são estatística experimental. A história da matemática com IA não é uma coleção de episódios soltos. É uma linha contínua, feita também de rupturas. síntese

∴hoje
Epílogo · Andaime, não prótese

Aprender a história da matemática com IA, com juízo crítico

Tanta potência pede critério. O neurocientista Michel Desmurget reúne estudos que associam o consumo recreativo e excessivo de telas por crianças e adolescentes a prejuízos de linguagem, atenção, sono e desempenho escolar. Mas ele próprio insiste que o problema é a dose e o tipo de uso: “Em dose modesta, as telas não são nocivas”, desde que os conteúdos sejam adaptados e o sono, preservado (Desmurget, 2021).

Desmurget escreveu antes da popularização dos chatbots; estender seu argumento à IA é uma leitura nossa. Ela sugere uma distinção prática: pedir a resposta pronta é consumo; usar a IA para formular hipóteses, conferir cálculos e discutir objeções é investigação. síntese

É também o que propõe a educação matemática crítica. Em Landscapes of Investigation (Penteado; Skovsmose, 2022), sair do “paradigma do exercício” significa criar cenários em que estudantes investigam, dialogam e questionam, inclusive a própria tecnologia, que não é neutra nem infalível. No capítulo 6 dessa obra, a autora desta página, Lessandra Marcelly Sousa da Silva, e colegas discutem aspectos de democracia nas aulas de matemática: diálogo, equidade, inclusão e crítica (Milani et al., 2022). E sua tese sobre o ensino de matemática a estudantes cegos (Marcelly, 2015) explica uma escolha visível aqui: esta página foi desenhada para ser ouvida, ampliada e lida em alto contraste, porque um cenário de investigação só é democrático se todos puderem entrar nele.

A IA é um andaime do pensamento, não uma prótese que o substitui. Ela amplia quando provoca diálogo, verificação e crítica; empobrece quando entrega respostas que dispensam o esforço de pensar.

Três perguntas antes de estudar com IA

  1. Eu tentei primeiro? Escreva a sua hipótese, mesmo errada, antes de perguntar.
  2. Como eu confiro? Peça a fonte, refaça a conta, procure um contraexemplo.
  3. O que eu explico agora, sem a tela? Se nada, a IA foi prótese. Se algo, foi andaime.
Λ
Converse com quem conta esta história

Lambda, a AVAMI de História da Matemática

Para continuar a história da matemática com IA em diálogo, converse com a Lambda, uma agente de IA gratuita criada para conversar sobre a história da matemática. Ela conta o contexto por trás de um teorema, percorre os séculos com você e devolve perguntas, em vez de só respostas: andaime, não prótese. É uma das seis AVAMIs tutoras do site, ao lado de Sigma, Beta, Kapa, Mi e Eta.

Perguntas para levar à Lambda

  • Por que os gregos desconfiavam do 5º postulado?
  • Como Eudoxo resolveu o problema dos incomensuráveis?
  • O que a máquina de Turing tem a ver com Hilbert?
Conversar com a Lambda Conhecer a Lambda Ver as 6 AVAMIs
Perguntas frequentes

Dúvidas sobre a história da matemática com IA

O que é a história da matemática com IA?

A história da matemática com IA é uma leitura da história da matemática que acompanha as ideias que tornaram a inteligência artificial possível: o método axiomático, as geometrias não euclidianas, a formalização de Hilbert, a computabilidade de Turing, o cálculo do aprendizado e a álgebra linear dos Transformers. Aqui ela é contada em sete atos, com 20 marcos e cinco artefatos interativos.

A inteligência artificial nasceu da geometria de Euclides?

Não diretamente. A ligação é uma síntese histórica: o método axiomático inspirou a busca por sistemas formais rigorosos (Hilbert), cujos limites (Gödel) e cuja mecanização (Turing) deram origem à teoria da computação, sobre a qual a IA foi construída. Os livros de história da geometria não fazem essa ponte; ela é uma interpretação.

Qual matemática está por trás dos grandes modelos de linguagem?

Principalmente álgebra linear (vetores e matrizes, como na atenção softmax(QKᵀ/√dₖ)V), cálculo (a regra da cadeia na retropropagação), probabilidade (atribuir chances à próxima palavra) e otimização (descida do gradiente e métodos como o Adam).

Como usar a IA para aprender matemática sem terceirizar o pensamento?

Use-a como andaime: tente antes, peça explicações e contraexemplos, confira as contas e termine explicando a ideia com as suas palavras. Para conversar sobre história da matemática, a Lambda foi criada exatamente para isso.

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Mais matemática por trás da IA

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Referências

História e fundamentos

  1. EUCLIDES. Os Elementos. Tradução e introdução de Irineu Bicudo. São Paulo: Editora Unesp, 2009.
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Inteligência artificial

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  8. KINGMA, D. P.; BA, J. Adam: A Method for Stochastic Optimization. In: International Conference on Learning Representations (ICLR), 2015.
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  11. RUMELHART, D. E.; HINTON, G. E.; WILLIAMS, R. J. Learning representations by back-propagating errors. Nature, v. 323, p. 533–536, 1986. DOI.
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Educação e visão crítica

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  2. MARCELLY, L. Do improviso às possibilidades de ensino: um estudo de caso de uma professora de matemática com estudantes cegos. Tese (Doutorado em Educação Matemática), Universidade Estadual Paulista (Unesp), Rio Claro, 2015.
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  4. PENTEADO, M. G.; SKOVSMOSE, O. (eds.). Landscapes of Investigation: Contributions to Critical Mathematics Education. Cambridge: Open Book Publishers, 2022.

Do Pí à IA · Profª Dra. Lessandra Marcelly · Matemática · História · IA

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