ELETRIZADO

Fonte: unsplash/Fakurian Design

A filosofia da ciência consiste em abordar os diversos conceitos que cercam os profissionais técnicos-científicos em suas atividades. Estes conceitos são úteis para contextualizar o “para quê”, “o que é” e “o porque” da modelagem e simulação em realizações científicas.

Natureza

Na literatura existem várias definições de natureza (figura 01). Na própria história da humanidade o termo “natureza” é usado para expressar a definição de diversas coisas diferentes, conforme a literatura foi sendo criada. A forma mais típica para a definição da natureza nos dias atuais é a de que a natureza é aquilo que não depende do ser humano, aquilo que é natural no sentido contrário ao artificial, dentre outras definições modernas:

Estado ou condição humana anterior à civilização.

dicio.com.br

O mundo material, especialmente aquele em que vive o ser humano e existe independentemente das atividades humanas. Conjunto de elementos (mares, montanhas, árvores, animais etc.) do mundo natural.

Oxford Languages

A natureza, em seu sentido mais amplo, é equivalente ao “mundo natural” ou “universo físico”. O termo “natureza” faz referência aos fenômenos do mundo físico, e também à vida em geral. Geralmente não inclui os objetos construídos por humanos.

wikipédia.org

Em diversas definições de natureza não existe uma definição clara do que é ou não humano, além do porque do humano ser ou não ser natural. Assim, uma citação ao contexto no qual o termo “natureza” está inserido é necessária para o seu uso.

Figura 01 – Paisagem Fluvial. Representação da Natureza.

Autor: José Ferraz de Almeida Júnior (1850-1899)

Em ciência, as definições de natureza mais comuns são aquelas em que:

• se caracterize aquilo que existe e pode ser observado;
• se opõem ao sobrenatural, espiritual e irreal;
• seja independente do humano ou não;
• que englobam todo o universo.

tais quais:

Todo o universo, a origem e o resultado de todos os fenômenos materiais. Oposto à sobrenatural, irreal.

Aristóteles e Mill

A força específica no centro da vida e mudança. Oposto à inércia, entropia.

Hegel, Nietzshe, Darwin

Toda a realidade material, considerada como independente da atividade e história humana. Oposta à cultura, artificial, racional.

Filosofia pós-romântica e tradição Cristã (Rousseau, Marx, etc)

O uso da palavra natureza também pode referir-se a essência, qualidade ou característica interior e a todas as características físicas específicas de um objeto, viva ou inerte. Como, por exemplo, a natureza do homem, a natureza da física, ou qualquer outra coisa que se refira a essência do objeto de estudo.

Cabe observar que apesar do uso de mesmas palavras nas definições de natureza, elas abordam conceitos diferentes. Em sua definição, Aristóteles e Mill dão um nome para tudo o que existe por meio de um substantivo (universo) no sentido da representação de algo que é tudo. Já Hegel, Nietzshe e Darwin não tratam a natureza como sendo, especificadamente, tudo, mas sim como um processo dentro de alguma coisa natural como a evolução, as reações químicas, a entalpia e entre outros processos em que se possa usar a palavra natureza como algum tipo de força que existe e que não se possa dar outro nome que não seja o nome natureza para as descreverem.

No contexto da modelagem dificilmente é possível utilizar a natureza definida por Hegel, Nietzshe e Darwin. Assim, quando a natureza é tratada no contexto da computação, é utilizada a definição clássica do Aristóteles e Mill que engloba, basicamente, tudo em que a ciência se apresenta.

Portanto, consideram-se três coisas ao tratar de natureza no contexto da ciência, que são:

• que o termo “natureza” precisa ser definido quando usado;
• que não há distinção entre o que é humano e não humano;
• que a natureza é considerada como sinônimo de tudo o que existe.

Conhecimento

Análogo ao termo “natureza”, também existem diversas definições do termo “conhecimento”, que pode ser definido por:

O entendimento prático ou teórico sobre um assunto.

Oxford Languages

Em computação, existe uma epistemologia que se ocupa da distinção do que são os dados, a informação, o conhecimento e a sabedoria. Mais especificamente, no contexto da modelagem, o termo “conhecimento” consiste no acúmulo de informações sobre algo ou alguma coisa. A informação pode ser factual (provida da observação) ou ela pode ser processual (ciência do uso e tratamento de dados). Neste contexto, os livros, a nossa mente, e os sistemas computacionais podem ser considerados como formas de armazenar o conhecimento sobre algo ou alguma coisa (Figura 02).

Figura 02 – A biblioteca. Representação do Conhecimento.

Autor: Rudolf Ritter von Alt (1812-1905)

Ao falar em conhecimento é essencial compreender a característica materialista do conhecimento, ou seja, que ele existe em algum lugar em que se possa transmitir-lo, seja na forma de um livro, revista, sistema computacional etc.

Conhecimento e Natureza

Em ciência, considera-se que a natureza seja, basicamente, tudo, e que o conhecimento é uma forma de entender a natureza. Este entendimento é alcançado pelo acúmulo de informações sobre a natureza.

Filosofia

No início da história conhecida da humanidade a existência dos Deuses era o que explicava a essência de tudo aquilo que existia. Nesta época, o termo “Deuses” é o que aqui foi definido como o termo “natureza” ou a natureza fundamental do conhecimento, da realidade e da existência.

Neste contexto e da necessidade de uma interpretação realista da existência pela humanidade, os filósofos apresentaram a filosofia com o propósito de tecer questionamentos sobre as crenças existentes e entender como o conhecimento e a realidade funcionam, assim como a relação entre eles (Figura 03). Nesta conjuntura, o objeto fundamental da filosofia é o estudo do conhecimento, ou seja, de sua produção, distribuição e interação com outras fontes de conhecimento.

Figura 03 – Recorte da Obra “Escola de Atenas”. Representação dos filósofos gregos clássicos em um cenário inspirado pela arquitetura grega antiga.

Autor: Raffaello Sanzio da Urbino (1483-1520)

A filosofia trás para a discussão vários mecanismos que permitem aos cientistas realizarem diversos tipos de indagações, tais quais:

• Para quê que eu devo conhecer a natureza?
• É correto eu conhecer isso?
• O que eu conheço é verdade?

Alguns mecanismos da filosofia são:

• Epistemologia;
• Estética;
• Ética;
• Lógica;
• Ontologia;
• Metafísica.

Para que não se fuja do propósito científico deste artigo, fica o convite ao leitor a exploração de cada um destes mecanismo da filosofia.

Cultura

Comportamento e normas da sociedade, incluindo o conhecimento, crenças, artes, leis, costumes, capacidades e hábitos dos indivíduos.

Edward Tylor

O termo “cultura” pode ser relacionado ao acúmulo de experiências humanas. Estas experiências são limitadas a perspectiva do que atinge as sociedades humanas, ou seja, é um acúmulo de varias coisas como artes, hábitos, costumes, crenças, práticas e até mesmo o conhecimento dentre várias coisas que as sociedades vem acumulando ao longo de sua história (Figura 04). A cultura pode ser definida como o conjunto de características que ditam o comportamento de uma sociedade em cada época de sua existência.

Figure 04 – Carnaval nos Arcos da Lapa. Representação da cultura do carnaval carioca.

Autor: Heitor dos Prazeres (1898-1966)

Um termo derivado do termo “cultura” e muito famoso nos dias atuais é o termo “herança cultural”, que se refere ao acúmulo de costumes e crenças de nossos ancestrais. Quando combinados, os costumes e crenças herdados de outras gerações formam um conjunto de conhecimentos que ditam o comportamento atual de um indivíduo ou um conjunto de pessoas. Dito isso, a cultura também pode ser encarada como um conjunto mínimo de conhecimentos necessário para o convívio entre os indivíduos em uma sociedade.

Religião

O conhecimento sempre foi algo essencial para o ser humano. Contudo, nem sempre é possível estabelecer uma relação forte entre o conhecimento adquirido e uma proposição da realidade. Nesse contexto, a religião é uma forma de a humanidade estabelecer uma base mínima de conhecimento sobre a natureza. Esta base não adota nenhuma metodologia específica e se estabelece sobre a fé, mitos, contos e crenças (Figura 05).

Figura 05 – A criação de Adão. Deus é representado como um ancião barbudo, envolto em um manto que divide com alguns anjos. Seu braço esquerdo está abraçado a uma figura feminina, normalmente interpretada como Eva, que ainda não foi criada e, figurativamente, espera no céu para ganhar uma forma humana.

Autor: Michelangelo di Lodovico Buonarroti Simoni (1475-1564)

É essencialmente impossível obter o conhecimento total sobre a natureza. Assim, a religião tem um papel importante de estabelecer a relação entre o conhecimento e a realidade por meio de histórias e narrativas que proveem alguma explicação sobre a criação de algo ou algum fato que ainda não pode ser explicado. Esta prática estabelece uma base mínima suficiente para ditar o comportamento de uma sociedade.

Ciência

Por um bom tempo, a religião foi a única forma de a humanidade obter conhecimento sobre a natureza. Contudo, ao longo dos séculos surgiu a necessidade de se adquirir conhecimento sobre a natureza de maneira mais objetiva (Figura 06). Desta necessidade surgiu o termo “ciência”, que pode ser definida como:

Atividade intelectual e prática que inclui o estudo sistemático da estrutura e comportamento do mundo físico e natural através da observação e experimentação.

Oxford Languages

Sistema de adquirir conhecimento baseado no método científico bem como ao corpo organizado de conhecimento conseguido através de tais pesquisas.

Merriam-Webster Dictionary

Figura 06 – O Homem Vitruviano. Considerado o cânone das proporções, ilustra o princípio que na mudança entre as duas posições, o centro aparente da figura parece se mover, mas de fato o umbigo, que é o verdadeiro centro de gravidade, permanece imóvel.

Autor: Leonardo da Vinci (1452-1519)

A ciência também pode ser definida como um corpo de conhecimento organizado sistematicamente sobre um assunto específico da natureza, tais quais:

• Área do Conhecimento / Campo / Disciplina;
• Ciências Biológicas / Medicina / Anatomia;
• Ciências Exatas / Computação / Sistemas Digitais;
• Ciência Social / Sociologia / Raça e Etnia;
• Etc.

Desta forma, o que diferencia o estudo da Medicina, Computação, Sociologia etc é a área do conhecimento em que o estudo está inserido. Contudo, todos estes estudos adotam a mesma metodologia, o método científico.

Ciência e Religião

É possível adquirir conhecimento pela religião e pela ciência. Entretanto, para que um conhecimento possa ser dito científico ele deve ser adquirido seguindo uma metodologia, o método científico. Já a essência da religião é a fé, que se fortalece através da crença, mesmo frente a carência de comprovação e validação da existência de algo ou alguma coisa.

Na religião, tudo na natureza pode ser explicado através da presença do divino ou entidade superior. Esta explicação traz consigo uma sensação de paz ao indivíduo, uma vez que reduz a quantidade de indagações e dúvidas sobre a natureza. A dúvida causa desconforto, ansiedade e outras coisas que podem ter um efeito negativo ao comportamento humano. Neste contexto, a religião acumula uma base mínima de conhecimento para o funcionamento de uma sociedade, trazendo conforto ao seus indivíduos.

A própria comunidade científica inclui grupos que compartilham determinadas “crenças” ou “certezas”, uma delas é a chamada “ciência monoteísta”, que consiste na crença em uma teoria física que propõe uma unificação do mundo material (um código oculto da natureza que explique tudo), ou seja, é a versão científica da crença religiosa na unidade de todas as coisas. Nos dias de hoje, físicos teóricos, especialmente aqueles que estudam questões relacionadas com a composição da matéria e a origem do universo, chamam esse código de “Teoria do Tudo” ou “Teoria Final”. Alguns cientistas como Isaac Newton (1643-1727), Charles Robert Darwin (1809-1882) e Stephen Hawking (1942-2018) dedicaram suas pesquisas a busca desta “Teoria Universal” do universo.

A ciência não se opõem a religião. A religião se propõem a estabelecer uma base para o conhecimento. Já a ciência é uma forma sistemática para a obtenção do conhecimento. Em outras palavras, a religião é o acúmulo do conhecimento e a ciência é um processo para a sua obtenção. Portanto, o embate entre a religião e a ciência não faz sentido, pois são atividades diferentes. É possível o embate de fatos, não de atividades.

Filosofia da Ciência

Nessa conjuntura de termos e definições é possível definir a filosofia como sendo o estudo da organização, da aquisição, da necessidade e do impacto do conhecimento gerado através do método científico.

Uma das características da ciência é a prática da observação da natureza, que pode ser praticada por meios de instrumentos tais como a caracterização, qualificação, descrição, medição, quantificação e métrica.

Em áreas do conhecimento como as ciências humanas e a biologia clássica existe uma dificuldade de caracterização da observação na forma qualitativa, em que diferentes observações da natureza são associadas a diferentes classes antológicas. Contudo, a prática da observação evoluiu bastante em termos de quantificação, ou seja, no uso de referencias métricas (bytes, gramas, libras, litros, metros etc). Em computação, o produto da observação são os dados. As observações computacionais são materiais e estão em relação direta com a realidade como, por exemplo, a imagem de algo capturada pelas lentes da câmera de um smartphone.

Outra característica do método científico é o estudo dos fatos, de algo que é sabido, bruto. Os fatos são o produto de uma observação direta da natureza.

Em ciência, as explicações sobre os fatos são organizados em formas de teorias. O termo “teoria” pode ser definido por:

Uma suposição ou um sistema de ideias que explicam algo baseado em princípios gerais independentes daquilo a ser explicado.

Oxford Languages

É possível tecer uma teoria a partir de qualquer observação, o que a caracteriza como a forma mais geral do conhecimento científico, ou seja, ela é uma sintetização de uma parte do conhecimento. Uma teoria científica é caracterizada sobre dois aspectos importantes, que são as:

• hipóteses: Afirmação causal testável e falseável. Previsões a partir de condições iniciais;
• evidências: Observações que validam as hipóteses. Conjunto de fatos coerentes com as previsões.

Teoria Científica vs Teoria no Senso Comum

A teoria no senso comum se diferencia da teoria científica. A teoria no senso comum não inclui as evidências e consiste apenas em uma afirmação ou proposição sobre como algo funciona. É muito comum se ouvir dizer que algum comentário ou afirmação “é apenas uma teoria” no sentido de que o que está sendo dito em algum momento pode ou não se tornar algo concreto, muitas vezes desqualificando o que está sendo dito. Já na ciência, o termo “teoria” se refere a um conjunto de idéias e proposições baseadas no levantamento de um conjunto de hipóteses e evidências que dão suporte ao que está sendo dito. Além disso, para uma teoria ser qualificada como científica ela necessita atender aos princípios da falseabilidade ou refutabilidade (Karl Popper, 1902-1994), ou seja, a teoria científica deve prever uma observação que possa indicar que ela é falsa.

Como exemplo, no universo da estética sobre a obra “O nascimento de Vênus” (Figura 07), ao dizer que:

“O nascimento de Vênus” é lindo.

Observa-se que esta afirmação não pode ser falseada, pois ela é absoluta e não dá margem a contestação. Logo, ela não é uma hipótese científica. No entanto, se afirmado que:

As pessoas acham “O nascimento de Vênus” lindo.

Observa-se que esta hipótese pode ser falseada caso alguém diga que “O nascimento de Vênus” não é lindo. Logo, esta hipótese é cientifica, pois ela pode ser falseada.

Figure 07 – O nascimento de Vênus.

Autor: Sandro Botticelli (1445-1510)

O Método Científico

A ciência é um método de aquisição de conhecimento sobre a natureza. Para isso os cientistas utilizam um método, o método científico, aplicado desde a filosofia sobre como este conhecimento é formado até a organização deste conhecimento.

Uma prática essencial na ciência é a experimentação. A experimentação ocorre através da análise, controle e aferição da replicabilidade de hipóteses sobre o objeto de estudo. Nesse contexto, o método científico pode ser definido como um loop de hipóteses, experimentos e observações da natureza através destes experimentos (Figura 08).

Figura 08 – Loop do Método Científico

Fonte: Autor

Das observações são coletadas evidências que comprovam, ou não, as hipóteses propostas. Quando as evidências negam o proposto nas hipóteses elas devem ser revisadas e submetidas a novos experimentos de forma recursiva até a validação da teoria pela ligação entre hipóteses e evidências. Assim, o objetivo do método científico é obter as evidências que validem, ou não, as hipóteses de uma teoria (Figura 09).

Figura 09 – O método científico na manutenção de eletrônicos.

Fonte: khanacademy

Publicações Científicas

As publicações científicas são as formas de se compartilhar o conhecimento científico na comunidade científica, aumentando o conhecimento sobre a natureza e estimulando o debate externo de idéias.

A forma mais formal de publicação científica são as revistas com revisão por pares (Figura 10), que apresentam o contexto, a metodologia e os resultados de uma pesquisa científica por meio de artigos científicos.

A revisão por pares destes artigos é o ato da revisão do artigo submetido por outros cientistas que podem, ou não, avalizar o conteúdo da submissão. Normalmente o número de revisores vão de 3 a 5 cientista, a depender da revista a qual o artigo for submetido. Vale destacar que os revisores devem ser desconhecidos ao submissor do artigo, para garantir a imparcialidade da avaliação.

Figure 10 – Revistas científicas.

Fonte: Autor

As revistas vão de conteúdos mais amplos e impactantes como, por exemplo, a revista Science, até as de conteúdo mais específico como a revista Expert System with Applications. Todavia, as revistas não são as únicas formas de publicações científicas. Podem existir publicações em formatos como:

• livros: condensado de informações que não são revisadas ou um condensado de conhecimentos referenciados, úteis para as aulas;
• pré-prints: artigos publicados antes da revisão por pares. Geralmente para obter um “feedback” da sociedade ou atestar o invento ou descoberta de algo ou alguma coisa.
• press-releases: artigos publicados em jornais (mídias) em situações de urgência em que se necessita ter um impacto social o mais rápido possível, como na pandemia do COVID-19.

Estrutura do Artigo Científico

O artigo científico é um gênero textual, e como todo gênero textual, é dotado de uma estrutura. Assim, diversos elementos devem estar presentes em um artigo científico. Além disso, cabe a atenção a apresentação e ao design do artigo, que pode variar de acordo com o periódico no qual ele será submetido.

A maioria dos periódicos no brasil seguem as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) em suas citações, referências, espaçamentos etc. Ainda assim alguns periódicos tem normas próprias e por esta razão é muito importante a leitura das “diretrizes para autores” para que o artigo submetido não seja eliminado em um processo de seleção simplesmente por não estar escrito de acordo com o escopo da revista. Entretanto, há elementos pré e pós textuais que estarão sempre presentes no gênero artigo científico.

Elementos pré-textuais:

• Título e subtítulo: são a primeira informação no artigo. Normalmente marcados ao centro e com um tamanho de letra maior que os demais elementos (ex.: 14px);
• Autor(es): são os nome(s) completo(s) do(s) criador(es) do artigo. Normalmente presente(s) duas linhas abaixo do título e subtítulo e marcado a direita;
• Currículo: minicurrículo do autor. Normalmente, o nome da instituição a qual pertence e o e-mail para contato. Também é possível haver a presença de informações sobre a atividade profissional e acadêmica do autor no rodapé do artigo;
• Resumo: resumo do artigo científico. Geralmente sem paragrafação inicial ou recuo, marcado justificado e seguido das palavras chave. Em algumas revistas é necessário a adição do resumo tanto em língua materna, como em língua estrangeira, comumente, o inglês (Abstract);
• Palavras-Chave: palavras que, resumidamente, descrevem o conteúdo explorado no artigo.

Elementos textuais:

• Introdução: apresentação do objeto de estudo, o objetivo geral da pesquisa, os objetivos específicos relevantes da pesquisa e as hipóteses ou questões levantadas na pesquisa;
• Aporte teórico: ressalto da revisão bibliográfica das obras principais utilizadas na pesquisa, com destaque as obras fundamentais para o objeto de estudo explanado;
• Metodologia: apresentação do paradigma adotado, o tipo de abordagem utilizada (qualitativa / quantitativa / estudo de caso, pesquisa-ação, revisão bibliográfica etc), os métodos utilizados, os procedimentos, as etapas e os instrumentais utilizados para atingir o objetivo da pesquisa;
• Resultados: apresentação dos resultados ou discussão dos dados, preferivelmente de forma uniformizada, com categorias para apresentação de cada um dos dados explanados. Os resultados devem ter relação com o que tenha sido discutido ao longo do artigo, para que os conceitos apresentados no aporte teórico se mostrem relevantes para a pesquisa realizada;
• Conclusões: concretização dos objetivos da pesquisa, com a constatação de evidências sobre as hipóteses levantadas e um resumo geral sobre estas evidências obtidas por meio da discussão dos dados previamente realizada;
• Referências: conjunto de citações de todos os textos citados ao longo do trabalho, conforme as normas que o periódico solicitar. A referência, preferencialmente, deve conter somente aquilo que tenha sido discutido no artigo, sem a inserção de textos interessantes a área de pesquisa, mas que não tenham sido discutidos.

Modelos

Os modelos são uma forma de acompanhar a complexidade da natureza além da escrita. Assim, a modelagem é a representação da natureza por meio do conhecimento, ou seja, é uma forma de sistematizar as teorias para o cientista conseguir lidar com objetos de estudo mais complexos da natureza como, por exemplo, a interação de neurônios no cérebro, as redes elétricas de potência, as ciências climáticas etc.

Logo, no método científico, o modelo aproxima a teoria das observações, viabilizando o entendimento de coisas complexas demais para serem descritas apenas por palavras, tais como o desenho técnico rudimentar em “O Homem Vitroviano” (Figura 06) e os modelos computacionais modernos que permitem a visualização de informação em forma de imagens e gráficos. Comumente, os modelos são utilizados em pesquisas científica para a mineração de resultados utilizado no levantamento de hipóteses e/ou evidências sobre o objeto de estudo explorado.

Referências

• CHWIF, L.; MEDINA, A. C. Modelagem e Simulação de Eventos Discretos: Teoria e Aplicações. Elsevier. 2014.
• Fritjof Capra e Pier Luigi Luisi, “A Visão Sistêmica da Vida – Uma Concepção Unificada e Suas Implicações Filosóficas, Políticas, Sociais e Econômicas”, Editora Cultrix, São Paulo, SP, 2014.
• FREITAS FILHO, P. J.. Introdução à Modelagem e Simulação de Sistemas com Aplicações em Arena. Visual Books. 2008.
• FOGLIATTI, Maria Cristina; MATTOS, Néli Maria Costa. Teoria de filas. Rio de Janeiro, RJ: Interciência, 2007. xviii, 290p. ISBN: 8571931577, 9788571931572.