Obra desafia a visão comum de que ciência da computação limita-se a aplicações práticas, evidenciando que a computação teórica trata de questões filosóficas profundas e conexões com as ciências naturais.
O professor André Vignatti, do Departamento de Informática da Universidade Federal do Paraná (UFPR), conquistou o Prêmio Jabuti 2025 na categoria Ciência da Computação com seu livro A Máquina da Natureza: uma Perspectiva Cronológica da Ciência da Computação Teórica. A obra inovadora, que combina ciência da computação, filosofia e ciências naturais, aborda aspectos pouco explorados da área, questionando a percepção comum da computação como mera técnica aplicada.
Prata da casa, Vignatti é formado em Ciência da Computação na UFPR, com doutorado pela Unicamp, e pós-doutorado pela Università degli Studi di Salerno, na Itália. Em sua obra, o professor da UFPR enfatiza que a ciência da computação teórica não deve ser reduzida às inovações tecnológicas passageiras. Para ele, os fundamentos mais profundos da área estão ligados a questões filosóficas, como os limites do pensamento racional, a relação entre determinismo e aleatoriedade, e a própria essência da computação, ancorada na tese de Church-Turing – um conceito que propõe um modelo universal para todo tipo de computação.
Um aspecto central abordado na obra é o papel da informação como componente fundamental da natureza, ao lado da matéria e da energia. A ciência da computação teórica estuda a manipulação dessa informação em níveis abstratos e fundamentais, o que nos permite entender desde o funcionamento do DNA até as implicações sociais e éticas na era digital, ressalta o professor.
Além da riqueza de conteúdos, o livro é escrito em linguagem acessível, destinado a público diverso – de especialistas a curiosos. Vignatti afirma que o maior desafio foi justamente tornar conceitos complexos, como reduções e pseudoaleatoriedade, compreensíveis para leigos, tarefa que consumiu a maior parte do tempo da escrita.
Em entrevista abaixo, o professor comenta o impacto do Prêmio Jabuti para a valorização da ciência da computação no Brasil, reflete sobre o futuro da área diante do avanço do aprendizado de máquina e da inteligência artificial, e ressalta a importância de aproximar a ciência da computação da sociedade para além dos aspectos tecnológicos imediatos.
Esta reportagem integra uma série de entrevistas promovidas pelo Centro de Computação Científica e Software Livre (C3SL) e Dinf. A iniciativa busca destacar a trajetória e as contribuições de ex-bolsistas, alunos e pesquisadores que se destacam no campo da informática, mostrando a diversidade e o impacto das pesquisas desenvolvidas nesse ambiente acadêmico e tecnológico de excelência.
C3SL – O que significa para você receber o prêmio Jabuti com seu livro?
VIGNATTI – Primeiramente, o prêmio Jabuti foi importante para dar visibilidade à ciência da computação teórica. Hoje, essa área representa apenas cerca de 10% da pesquisa em computação no Brasil e no exterior. Acredito que essa baixa porcentagem se deve ao frenesi tecnológico, que cria a falsa impressão de que a ciência da computação se resume às aplicações práticas. Para mim, não trabalhamos com uma ciência cujas principais questões são as aplicações tecnológicas. Pelo contrário, as novidades tecnológicas muitas vezes ofuscam os objetivos mais profundos da área, que se conectam a questões filosóficas e naturais. Meu objetivo com o livro é justamente explicitar esses objetivos.
Além disso, a conclusão deste livro foi um grande desafio, e eu não sabia como o livro seria recebido pelo público. Desta forma, vencer o Prêmio Jabuti representa o reconhecimento de um trabalho árduo, que levou anos.
C3SL – Como o prêmio Jabuti impacta a valorização da ciência da computação no Brasil?
VIGNATTI – A escrita de um livro é um processo complexo e trabalhoso, que pode desencorajar muitos acadêmicos. Nem sempre há muitos incentivos e, de acordo com as métricas acadêmicas tradicionais, o tempo investido em um livro pode não ser tão valorizado quanto outras atividades. Nesse contexto, a existência de um prêmio tão prestigioso como o Jabuti, que inclui uma categoria específica de ciência da computação, é fundamental para o reconhecimento do trabalho de autores e a valorização da área no Brasil.
C3SL – Quais próximos projetos acadêmicos ou literários você pretende desenvolver após essa obra?
VIGNATTI – Ainda não tenho certeza. A experiência com este livro, e o impacto que ele gerou mesmo antes do Prêmio Jabuti, me mostrou que projetos de longo prazo valem o esforço. Por isso, minha intenção é iniciar algo que tenha um impacto significativo, ainda que eu não saiba exatamente qual será o próximo passo.
C3SL – Como você vê o futuro da ciência da computação teórica nas próximas décadas?
VIGNATTI – A ciência da computação teórica tem um futuro promissor, com muitos tópicos para explorar. No entanto, sua relação com a área geral da computação deve ser turbulenta nas próximas décadas. Historicamente, a teoria sempre teve uma forte influência. Cerca de 40% dos Prêmios Turing, por exemplo, foram para pesquisadores teóricos. Por muito tempo, a relação entre pesquisa teórica e experimental foi saudável. Contudo, nos últimos 10 ou 15 anos, isso mudou.
Acredito que o principal fator dessa mudança é o sucesso do aprendizado de máquina. Essa área, que vejo como um novo paradigma de solução de problemas, transformou a ciência da computação em algo mais próximo da engenharia. A busca por novas formas de solucionar problemas é basicamente o que move a área de ciência da computação, então, neste sentido, são boas notícias. O problema é que a teoria e a prática desse novo paradigma de resolução de problemas estão muitos distantes um do outro, cada vez se distanciando mais. Hoje, a pesquisa experimental foca em usar esse novo paradigma, na maioria das vezes sem uma base teórica sólida, e não vejo uma maneira simples de aproximar a teoria e prática nesse contexto.
Apesar disso, vejo um futuro promissor para a ciência da computação teórica em outra frente: os impactos sociais da tecnologia, como educação, comunicação em mídias sociais, ética e meio ambiente. A computação teórica possui as ferramentas certas para auxiliar em pesquisas nesses temas.
Conceitos como conluio, conflito, equilíbrio, justiça, interação, linguagem e privacidade são apenas alguns exemplos de tópicos que já são estudados pela computação teórica e que muito certamente vão auxiliar nesses assuntos.
C3SL – Como surgiu a ideia de escrever um livro que conecta ciência da computação teórica com filosofia e ciências naturais?
VIGNATTI – O estudo da ciência da computação teórica ocorre, por padrão, abandonando completamente a influência de aspectos tecnológicos. Para quem enxerga de fora, isso parece contraditório – não seria a ciência da computação o estudo das tecnologias computacionais? Se a computação teórica ignora a tecnologia, o que ela estuda? Ao nos libertarmos da “névoa” das aplicações tecnológicas, percebemos que a essência da computação teórica está em questões que se conectam com a filosofia e as ciências naturais. Meu livro busca justamente dissipar essa névoa, tornando essas questões explícitas e acessíveis.
C3SL – Qual foi o maior desafio ao tentar explicar conceitos complexos em linguagem acessível?
VIGNATTI – Dentre diversas formas de explicar, o maior desafio é encontrar a forma mais adequada. O processo é simples na teoria: basta imaginar que você está explicando para alguém totalmente leigo. Na prática, porém, o que custa caro é o tempo gasto para chegar a essa explicação intuitiva. De fato, foi isso o que demandou maior tempo na escrita do meu livro. Conceitos como semântica da lógica, reduções e pseudoaleatoriedade, apenas para ilustrar, são apenas alguns dos casos onde gastei muito tempo até obter uma explicação que eu considerasse satisfatória. Nos meses recentes, ao dar aulas sobre o tema, alguns alunos me agradeceram por finalmente entenderem a ideia de “redução”. Situações assim mostram que, apesar do esforço, o resultado é extremamente recompensador.
C3SL – É possível explicar de forma simples, o que realmente significa? O que é computação, e em qual local ela está na vida das pessoas?
VIGNATTI – Não há uma resposta definitiva para essa questão. Aceitamos, sem uma prova matemática, que o que Alan Turing definiu como computação é o verdadeiro significado do conceito. Essa suposição, chamada Tese de Church-Turing, tem se mantido válida ao longo dos anos, pois ninguém conseguiu criar um modelo de computador “mais capaz” do que o computador abstrato de Turing. Em seu trabalho, Turing demonstrou que existe um algoritmo capaz de executar qualquer outro algoritmo. Esse algoritmo universal é o que hoje conhecemos como computador. É essa característica notável de ser o algoritmo mais genérico possível que permite ao computador encontrar aplicações em inúmeros contextos, explicando por que ele está tão presente em nosso dia a dia.
C3SL – Como a ciência da computação teórica pode contribuir para outras áreas do conhecimento, além da tecnologia?
VIGNATTI – Conexões com a filosofia, a física, a matemática e a biologia são bons exemplos. A própria ideia de computação nasceu de uma discussão filosófica de mais de 2.000 anos sobre a busca pela verdade absoluta. Um quarto do meu livro aborda essa “pré-história”, mostrando como chegamos ao conceito atual de computação. A partir dessa definição, surgem conexões com questões como o livre-arbítrio, que se relaciona com o problema da parada, e a consciência humana, que se conecta à Tese de Church-Turing.
Quando a questão da eficiência dos algoritmos se tornou central, a contribuição para outras áreas se intensificou. Por exemplo, o trabalho de físicos e matemáticos pode ser visto como um problema de decisão da classe NP. A principal pergunta em aberto hoje na ciência da computação é se “P=NP?” e, se for resolvido positivamente, em termos simples, não seriam mais necessários físicos ou matemáticos, apenas para exemplificar uma das consequências.
Outra área impactada é a biologia. Por exemplo, há uma equivalência quase direta entre o DNA e as sequências de caracteres estudadas na computação. Essa conexão pode levar ao desenvolvimento de uma teoria da evolução quantitativa, uma ideia que já rendeu um Prêmio Turing.
Outra aplicação vem da conexão com a física, onde o princípio da incerteza de Heisenberg sugere a existência de aleatoriedade real na natureza. Os físicos constataram a aleatoriedade na natureza, mas não trouxeram consigo uma explicação de seu significado. De fato, as explicações mais recentes sobre o assunto vêm da ciência da computação teórica. O Prêmio Turing de 2023, por exemplo, foi concedido a Avi Wigderson por seu trabalho que tenta explicar o papel da aleatoriedade na computação e no mundo real.
C3SL – Qual o conceito de manipulação da informação explorado pelo professor, e como esta manipulação impacta a sociedade atual?
VIGNATTI – A ideia é que a informação pode ser vista como um elemento fundamental da natureza, da mesma forma que matéria ou energia. Normalmente, a física estuda a natureza decompondo-a em componentes básicos como matéria, movimento, espaço e tempo. A ciência da computação teórica, por outro lado, estuda a informação e suas transformações. Se aceitarmos a informação como um componente básico da natureza — e essa aceitação é, essencialmente, uma questão epistemológica —, a computação se torna uma ciência fundamental. Um exemplo simples é a cor de uma maçã. Para a física, a cor é um fenômeno complexo, descrito como um campo eletromagnético de fótons. Para a ciência da computação, a cor pode ser representada de forma muito mais simples: com três números que indicam as quantidades de vermelho, verde e azul. Essa abordagem nos permite manipular e estudar a natureza a partir da informação.
C3SL – Como professor e pesquisador, qual a importância de aproximar a ciência da computação do público geral por meio de livros como este?
VIGNATTI – Muitos estudantes e profissionais de ciência da computação se incomodam por serem associados a funções como remover vírus ou consertar impressoras. Essa percepção equivocada existe porque as aplicações tecnológicas — o que o público vê e usa — agem como a “comissão de frente” da nossa ciência, escondendo o que realmente fazemos.
Curiosamente, grande parte do avanço tecnológico que a sociedade vivencia está ligada ao hardware, e não à ciência da computação em si. Os smartphones, por exemplo, só existem porque o hardware foi miniaturizado. O alvoroço em torno da inteligência artificial se deve, em grande parte, aos hardwares que finalmente são capazes de executá-la. É claro que, do ponto de vista da ciência da computação, sabemos que o desenvolvimento de algoritmos foi fundamental para essas tecnologias, mas para o público esses avanços acabam ficando em segundo plano. Se tivéssemos hardwares tão bons quanto os de hoje já em 1940, a percepção do público sobre a nossa área seria mais justa. Nessa realidade hipotética, os avanços tecnológicos não seriam anuais, mas pontuais — digamos, a cada 10 anos —, e isso tornaria os reais objetivos da ciência da computação muito mais explícitos. Em outras palavras, o avanço tecnológico que o público experimenta hoje pode estar mais relacionado à melhoria de tecnologias subjacentes do que à própria ciência da computação.
O meu livro busca exatamente corrigir essa percepção. Ele mostra que o principal papel da ciência da computação teórica não é gerar avanços tecnológicos. Pelo contrário, a área está no mesmo patamar da física teórica, com assuntos nobres e profundos. Suas conexões estão mais próximas do estudo da natureza do que de meras tecnologias usadas em nossos sistemas sociais ou econômicos.