Biomimética: Cessna Caravan, Atta cephalotes e Superlua de Lobo

Guilherme Spina, CEO da V2COM, conta detalhes de sua experiência no Workshop de Imersão do Biomimicry Institute, na Costa Rica.

Em janeiro, passei dez dias na Costa Rica. Cheguei a San José no sábado, dia 12, pela manhã. Muito simpática, a cidade poderia estar no interior do Brasil. Por ser a capital do país, esperava algo como Bogotá ou mesmo a Cidade da Guatemala, mas a sensação é a de vida interiorana, pacata e simples.

A Costa Rica tem 5 milhões de pessoas e um Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) de quase 0.8, o maior da América Latina. E apesar do lema oficial do país ser ¡Vivan siempre el trabajo y la paz!, o costa-ricense vive o espírito do Pura Vida! Levei um tempo para entender o pura vida, que vinha como resposta a cada obrigado, a cada elogio e no meio das conversas com as pessoas locais.

Passei o fim de semana no Gran Hotel Costa Rica, ao lado do Teatro Nacional e da Plaza de La Cultura. Aproveitei para conhecer a História do país, provavelmente batizada por Cristóvão Colombo em sua 4ª viagem à América, em 1502. A região não tinha nem ouro, que está mais ao sul, nem esmeraldas jade, que ficam mais ao norte. Mas os índios, assim chamados pelo erro de julgamento de Colombo ao aportar na América pensando estar na Índia, usavam colares e adornos com grandes quantidades do metal. E pensar que o próprio continente ganhou o nome em homenagem a Américo Vespúcio que, do todo, só visitou a costa do Brasil a convite do rei de Portugal. Colombo mesmo nunca pisou na Colômbia, que recebeu seu nome. Como é interessante o julgamento humano. Como o tempo revela novas informações que modificam o passado. E como o futuro é construído de expectativas baseadas no passado daquele presente.

“Para o mundo físico só existe o instante.
Não há passado, nem futuro”

Essa reflexão definiu o foco da minha atenção. Fui para a Costa Rica para participar de um Workshop de imersão em Biomimética. Disciplina sistematizada pela Dra. Janine Benyus, que publicou alguns livros no tema e fundou o Biomimicry Institute. A Biomimética, segundo Benyus, é a inovação inspirada pela Natureza e conduzida pelos princípios da Vida.

Os três elementos essenciais à Biomimética são: a emulação de soluções de formas, processos e sistemas usados ao longo dos 3.8 bilhões de anos em que há vida na Terra, a busca de inspiração através da reconexão com a Natureza e a garantia de que o design alcançado seja condutor dos princípios da Vida. Emulação, Reconexão e o Ethos da Vida. Depois de duas horas fazendo um curso online de Biomimética no sábado, eu estava preparado para começar o trabalho.

Voando a Quepos: Natureza como laboratório de observação

Na segunda-feira, logo cedo, nos encontramos no aeroporto de San José com destino a Quepos. Embarcamos em um Cessna Caravan com capacidade para 10 pessoas, incluindo piloto e copiloto. Lembrei das viagens no bagageiro da Caravan do meu padrinho indo para a praia quando eu era criança. Mandei um vídeo de dentro do avião para minha filha e ela respondeu: “Nossa papai, você está num carro que voa?”. Eu pensei: “É isso filha, mas a Caravan do meu padrinho tinha as 4 rodas no chão…apesar de não ter cadeirinha, cinto de segurança e ar-condicionado…acho que a emoção é a mesma”. Depois de 30 minutos de sacolejos para sobrevoar o final da Cordilheira Talamanca, o avião começou a alarmar: “CAUTION OBSTACLE!”, “CAUTION OBSTACLE!”. Para a minha surpresa quando estávamos prestes a tocar as arvores vi uma clareira. Era a pista de terra do Quepos La Managua Airport. Os pés no chão e o bafo úmido do vento vindo do Pacífico fizeram minha musculatura relaxar. Logo depois de uns 50 minutos pela estrada Costanera Sur, chegamos ao La Cusinga Lodge, entre as praias Pedregosa e Arco, local do workshop.

O trabalho seria realizado com a observação in loco de 5 ecossistemas: floresta tropical, mangue, barreira de corais, área de variação de maré e o páramo. Para isso, nós fizemos trekking, hiking, mergulho, kayaking, scoping noturno e vários trabalhos em grupo de observação da natureza e design. Os 12 participantes eram em sua maioria norte-americanos, alguns europeus, um costa-ricense e eu. O programa é intenso, com os dias praticamente começando às 5:30 da manhã com o despertar dos “howler monkeys”, literalmente “macacos barulhentos”. O fim das atividades ficava em torno das 20:30. Às 21:30 eu já estava dormindo praticamente todos os dias.

De início eu me senti um pouco deslocado. Com minhas 2 horas de curso online sobre Biomimética eu vi que meu background era o mais raso. O pessoal era muito mais fluente no tema e o nível de energia em relação ao local, aos animais e plantas era bizarramente maior. Do nada, ouvia-se um grito: “Bird!!!”. E lá saiam todos com seus binóculos, lunetas e cadernos para anotar o pássaro observado. O Chris Monteiro, um dos instrutores, costa-ricense morando nos EUA, naturalista e biólogo, postou mais tarde que avistou mais de 200 espécies de pássaros nessa viagem. Eu só pensava como eu poderia ser relevante para esse grupo e como esse tempo poderia ser valioso para a V2COM, afinal era uma viagem de trabalho.

Já no segundo dia no La Cusinga, eu comecei a sentir o aspecto da reconexão com a Natureza. A mente acaba sintonizando naquilo que você observa. E os pensamentos e as emoções seguem o fluxo desse estado mental. Comecei a prestar atenção aos aspectos físicos, às plantas, aos animais, ao clima e os insights começaram a surgir. Percebi que o ângulo que eu poderia explorar nesse contexto é o dos sistemas. Muito dos trabalhos em biomimética já realizados focam na forma, que inspira o design de estruturas e objetos, ou no processo, possibilitando funções como dessalinização da água, controle térmico ou separação da unidade. Decidi concentrar minha atenção especialmente em um aspecto dos sistemas: a tomada de decisão.

Ninho: estratégia biológica de sucesso contra o “downside”

Em um dos primeiros trabalhos que fiz tive que escolher alguma estrutura da Floresta Tropical para extrair os princípios de design a partir da estratégia biológica. Eu escolhi um ninho de passarinho.

O ninho me intrigou pela sequência de decisões tomadas. Ficava em uma forquilha de uma árvore de caule fino, a aproximadamente um metro e meio do chão. A escolha é conveniente, pois o local tem roedores no nível do solo e macacos nas copas das árvores mais altas. O caule fino e a altura dificultam a ação de ambos os tipos de predadores. O local também escondia o ovo, tanto numa visão inferior quanto superior do ninho, protegido pelas folhas da pequena árvore. A construção, tecida com finíssimos gravetos, era reforçada exteriormente com uma espécie da argamassa branca que dava robustez ao repositório com o ovo. Como decisão de investimento, a construção demonstra bastante proteção contra o “downside”. Literalmente: “se você tem todos os ovos em uma mesma cesta. É bom cuidar bem dessa cesta”.

Em contrapartida, a estratégia das espécies vegetais é a contrária. Com muita insolação e muita água, o “turnover” de vida vegetal é bastante rápido na Floresta Tropical. Nascem muitos indivíduos, crescem rápido em estruturas leves e flexíveis, e morrem também relativamente rápido. É como se as plantas não se preocupassem com o “downside”. É o caso do “spay and pray”. Cada espécie parece ter uma estratégia, mas no caso dos vegetais quase nenhuma liberdade de decisão fica com o indivíduo. O papel da estratégia é superior aos da execução. Já a ave é a responsável pelas decisões de implementação da estratégia. Neste caso, execução é tudo.

Isso tudo me fez pensar também em um contínuo de complexidade da vida. Da forma mais simples à mais complexa. E no ponto da escala anterior à vida mais simples estaria o mundo físico. Como se tomam as decisões no mundo físico? Como cada molécula de água de um rio que desce a montanha decide para onde se mover no instante infinitesimal subsequente? Pelo gradiente instantâneo de forças. Instantâneo. Essa palavra ficou impressa na minha mente. Para o mundo físico só existe o instante. Não há passado, nem futuro. A cada momento as forças físicas, que podem ser elegantemente descritas pela linguagem da matemática, compõem-se e, inexoravelmente, chegam a um consenso. No mundo físico não há estratégia, dúvidas, “upside” ou “downside”. Apenas identidades matemáticas, juízos analíticos, uma sequência infinita de instantes presentes.

Consenso, reforço social e trade-offs

O trabalho seguiu e o próximo sistema que chamou minha atenção foi o cardume de “jackfish” (Caranx sexfasciatus) que observamos no mergulho na Reserva Biológica da Ilha Caño.

A estratégia da espécie organizada no cardume é a de formar uma superestrutura. Apesar de ser formado por indivíduos, o cardume se comporta como um único organismo. Dessa forma, ele parece maior aos possíveis predadores. O grupo, ao ser atacado, pode perder alguns indivíduos, mas a dispersão da maioria preserva a maior quantidade de vida.  Ao estudar o comportamento dos indivíduos no cardume percebi existir uma série de decisões individuais com “trade-offs” relevantes. Indivíduos posicionados na periferia estão mais vulneráveis a ataques, contudo tem mais acesso ao plâncton que usam como alimento. Indivíduos à frente do cardume recebem o máximo de alimento, porém são os que têm maior resistência hidrodinâmica, ou seja, gastam mais energia. Quando um peixe à frente “cansa” ele cede o lugar para algum que está logo atrás, em um rodízio de liderança.

Contudo, o mais interessante foi analisar a decisão de mudança de direção do nado. Esses peixes têm um sistema sofisticado de detecção de proximidade aos outros peixes. Isso possibilita um sistema distribuído de decisão coletiva baseado em consenso. O invejável é o critério de consenso. “Skin in the game”. Um movimento diferente de um peixe na periferia do cardume vale mais que um de outro no interior. Se alguns peixes na área externa de alguma parte do cardume se movimentam para um mesmo lado, isso é um indício de perigo. Logo, gera “momentum” para outros peixes seguirem, até que todo o cardume vire.

“No mundo físico não há estratégia, dúvidas, “upside” ou “downside”.
Apenas identidades matemáticas, juízos analíticos,
uma sequência infinita de instantes presentes”

No exercício de criar uma aplicação inspirada na observação biológica, eu e meu colega criamos o FishCoin, uma cripto-moeda em que o critério de consenso é o “proof of stake” (quando no BitCoin por exemplo se usa o “proof of work”). Depois de pesquisar mais, vi que chegamos atrasados na ideia. Mas para mim, este é o motor do aprendizado: sentir o prazer de ter uma ideia que para você é original, mesmo não a sendo para a Humanidade.

Desde a chegada ao La Cusinga, outra coisa que chamou bastante minha atenção foi um caminho de formigas carregando folhas e flores coloridas. Meu trabalho final foi justamente sobre elas.

Fizemos uma extensa pesquisa sobre as formigas cortadoras, Atta cephalotes. Esses insetos formam uma das mais complexas sociedades do reino animal. Dividem-se em quatro castas baseadas no tamanho dos indivíduos. Todos eles, de uma colônia, são filhos da mesma Rainha, que durante uma revoada coleta mais de 300 milhões de espermas de machos variados. Colônias chegam a ter 5 milhões de indivíduos e durar 15 anos.  As formigas cortam folhas e flores para, depois de digeridas por suas enzimas, fornecerem alimento para uma cultura de fungos que mantêm dentro dos ninhos. Esses fungos são propriamente o alimento das formigas.

As castas se dividem em funções que vão desde a produção dos fungos e limpeza interna, à defesa do formigueiro, bem como a descoberta, corte e transporte das flores e folhas. Essas formigas podem picotar e transportar um arbusto grande um apenas um dia. Elas seguem heurísticas interessantes para resolver dois problemas de otimização. No nível coletivo: que arbusto atacar? E no nível individual: que tamanho de folha carregar? A escolha do arbusto se dá por um mecanismo de reforço social. No início, as formigas saem para todas as direções em busca do tipo de planta adequado. Ao irem e virem para o formigueiro, elas liberam feromônios pelo caminho. O arbusto mais adequado, mais perto, passa a ter uma marcação feromônica forte, atraindo outras formigas. Isso até que os outros caminhos minguem e todas as formigas migrem para o do arbusto ótimo.

Cada uma delas pode carregar praticamente 20 vezes seu peso em carga. Contudo, ao chegar ao arbusto para cortar seu pedaço de folha, a decisão individual parte de uma pergunta: “qual a máxima carga que eu consigo carregar, mantendo a velocidade da fila”? Dessa forma, evita-se o que vemos nas estradas com caminhões muito pesados causando trânsito. As formigas conseguem transferir o máximo de carga no mínimo de tempo, dada sua capacidade coletiva ajustada. Claramente vi nisso uma aplicação para um sistema de computação distribuída em que a capacidade de processamento e memória de cada nó são heterogêneas. Apenas com decisões locais, sem nenhuma orquestração ou pré planejamento atinge-se o máximo global. Na V2COM, colocamos uma patente nos EUA relacionada a esse assunto e a observação da Atta cephalotes me fez ter ideias de como melhorar o que já havíamos concebido.

Natureza: 3.8 bilhões de anos ensinando

No domingo dia 20, saímos de mais de 30 graus ao nível do mar em Uvita para subirmos para perto do Cerro Chirripó, na Cordilheira Talamanca, a mais de 3 mil metros de altitude. Fizemos umas 3 horas de hiking com temperaturas entre 5 e 7 graus Celsius. Menos espécies. Grandes carvalhos centenários. Poucos animais. A vida é mais lenta com menos energia solar e menos água. Com menos recursos, o status quo é mais firme. Indivíduos e espécies bem adaptados têm menos competição.

Depois de quase 12 horas da saída do La Cusinga, chegamos a San José com a Lua cheia emoldurada pelo para-brisas do ônibus. Quando estávamos quase no hotel, ela foi ficando avermelhada, no eclipse total da chamada Superlua de Lobo.

Deitei na cama exausto. E se Colombo errou no seu julgamento em relação à riqueza daquele local, para mim o tempo corrigiu seu valor. Eu, que sempre adorei os livros, encontrei na Costa Rica a linguagem para explorar uma biblioteca de 3.8 bilhões de anos. Pura Vida!

Guilherme Spina
CEO V2COM