Arquimedes saltou da banheira gritando “Eureka!” depois de descobrir como medir o volume de objetos irregulares. Kekulé, enquanto sonhava acordado, imaginou a estrutura em anel do benzeno. Histórias como essas são uma experiência comum de criatividade. Ideias criativas emergem misteriosamente como lampejos de percepção da mente inconsciente.

No entanto, o mistério é ainda mais profundo. Margaret Boden observa: “Como isso acontece é realmente intrigante, mas o fato de isso acontecer é profundamente misterioso.” Como algo genuinamente novo pode surgir aparentemente do nada? Por que os humanos são capazes de criar novas ideias? Historicamente, isso levou muitos a ver a criatividade como um dom divino concedido a poucos sortudos, colocando-a aparentemente fora do alcance da explicação científica. Mas Boden desafia essa visão, argumentando que a criatividade é uma habilidade cognitiva fundamental compartilhada por todos os humanos, que pode ser compreendida cientificamente e até modelada por máquinas.

Quando Margaret Boden publicou pela primeira vez “A mente criativa” ela já exemplificou a criatividade dentro das máquinas, embora apenas algumas e de forma limitada. Agora, três décadas depois, chegamos a um momento em que as máquinas, especialmente os grandes modelos de linguagem (LLMs), estão chegando a produtos impressionantes de criatividade. Neste artigo, revisitamos a estrutura influente de Boden, depois a exemplificamos por meio da visão icônica de Kekulé e, finalmente, examinamos a criatividade atual da IA por meio da estrutura.

O que Boden pode nos ensinar sobre criatividade?

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Boden oferece uma descrição mais democrática da criatividade em comparação com as visões históricas, vendo-a como um processo cognitivo fundamental inerente a todos e capaz de ser nutrido. Ela define criatividade como “a capacidade de criar ideias ou artefatos que sejam novos, surpreendentes e valiosos.” As ideias incluem criações abstratas, como poemas, composições musicais, teorias científicas, receitas e piadas. Os artefatos se referem a criações tangíveis, como pinturas, esculturas, motores a vapor, cerâmica e origami. Portanto, a criatividade permeia todos os aspectos da atividade humana.

No centro da criatividade, existem três aspectos principais. O primeiro aspecto — ser novo—tem duas interpretações. Boden distingue entre novidade psicológica, referindo-se a ideias que são novas para o indivíduo, e novidade histórica, que normalmente ganha reconhecimento e entra nos livros de história. Na estrutura de Boden, o foco está no tipo psicológico porque o interesse está nos processos cognitivos de como um indivíduo pode gerar um pensamento que nunca experimentou anteriormente.

Vimos que “novo” tem dois significados e veremos que “surpreendente” tem três. Quanto a”valioso”, pode haver tantos significados quanto critérios de julgamento - algo pode ser valioso porque é bonito, elegante, útil, funciona bem em um benchmark ou simplesmente deixa sua avó feliz. Não exploraremos muito mais esse aspecto, pois nos concentraremos no último.

No trabalho de Boden, o aspecto mais detalhado é o de ser surpreendente, o que significa essencialmente desafiar nossas expectativas. Boden sugere três maneiras distintas pelas quais os resultados criativos podem fazer isso: combinacionais, exploratórios e transformadores. Eles podem ser vistos como existindo ao longo de um continuum, cada um representando um grau crescente de surpresa ou expectativas sendo desafiadas.

Criatividade combinacional envolve fazer combinações desconhecidas de ideias familiares. Um bom exemplo é a sátira política, em que figuras famosas são combinadas com características de animais não lisonjeiros. A surpresa aqui surge da própria justaposição que, embora improvável, carrega alguma visão associativa.

Para distinguir entre criatividade combinacional e os próximos dois tipos, Boden apresenta o que é sem dúvida a construção mais importante em sua estrutura: espaços conceituais. Esses são estilos estruturados de pensamento ou formas de pensar. Por exemplo, formas de escrever poesia, estilos de escultura, pintura ou música e até estruturas teóricas em disciplinas como química ou biologia. Eles geralmente são adquiridos de uma cultura ou de colegas, com um histórico comprovado e influenciando profundamente quais pensamentos são possíveis - ou impossíveis - de conceber. Enquanto a criatividade combinacional mede a surpresa pelo que é provável, os próximos dois tipos o medem pelo que é possível. Como diz Boden, “o mundo se tornou diferente, não apenas do jeito que pensávamos. seria, mas mesmo do jeito que pensávamos poderia.”

Criatividade exploratória opera dentro de um espaço conceitual estabelecido, explorando seus limites para descobrir novas possibilidades que antes eram despercebidas. Criatividade transformadora é a forma mais radical. Ela não se limita a explorar limites — ela os transforma fundamentalmente. Esse tipo de criatividade desafia as restrições fundamentais que definem um espaço conceitual. Ao fazer isso, cria a forma mais profunda de surpresa ao tornar acessíveis ideias antes impossíveis.

Mas por que nos restringir a espaços conceituais? Não é restrição a antítese da criatividade? Paradoxalmente, as restrições desbloqueiam as formas mais profundas de criatividade. Como observa Boden, “abandonar todas as restrições atuais e abster-se de fornecer novas é convidar não à criatividade, mas à confusão”. Talvez não o reconheçamos a princípio, pois operamos constantemente dentro das restrições de espaços conceituais familiares, mas sem essas restrições, o número de possibilidades a serem consideradas se torna literalmente astronômico. Lembre-se da hipotética Biblioteca de Babel, que contém todas as combinações concebíveis de letras e pontuação - abrangendo todos os textos que já foram, ou poderiam ser, escritos. A escala é astronômica, embora a maioria das entradas seja irrelevante. O valor de um espaço conceitual e suas restrições é que eles filtram grandes quantidades dessas possibilidades irrelevantes, aumentando a probabilidade de descobrir outras relevantes. Limitar as possibilidades, portanto, nos permite explorar mais profundamente.

Muito abstrato, dê um exemplo já!

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Depois de analisar os conceitos-chave, agora podemos apreciar melhor a visão científica icônica de Kekulé sobre a estrutura do anel de benzeno em 1865.

O espaço conceitual em química a partir do qual Kekule estava trabalhando era a ortodoxia atual: que todas as moléculas orgânicas são baseadas em cadeias de átomos de carbono. Nesse espaço conceitual, o trabalho do químico orgânico era determinar experimentalmente os elementos e suas proporções em um composto e, em seguida, propor uma estrutura de cadeia de carbono consistente com as regras de ligação química e o comportamento observado em laboratório.

Essa metodologia foi bem-sucedida para o álcool e para muitos compostos orgânicos semelhantes. Por exemplo, o próprio Kekulé publicou a representação do álcool (CH3CH2OH) em 1861, como uma cadeia de átomos, onde o tamanho dos átomos de carbono representa sua valência, sendo o carbono mostrado como 4 vezes maior que o hidrogênio:

Com o benzeno, no entanto, essa abordagem falhou; as contradições implicavam que nenhuma estrutura adequada poderia ser encontrada. Experimentos mostraram que o benzeno continha seis átomos de carbono e seis de hidrogênio, mas uma cadeia de seis átomos de carbono deveria ter quatorze hidrogênios, não seis. O problema não foi resolvido sugerindo ligações duplas ou triplas entre os átomos de carbono do benzeno, já que as propriedades químicas do benzeno não sustentavam isso. Ligações extras teriam permitido que o benzeno se ligasse facilmente a átomos monovalentes.

Depois de lutar com esse problema por meses, Kekulé teve sua famosa visão:

“Eu virei minha cadeira para o fogo e cochilei. Mais uma vez, os átomos estavam jogando diante dos meus olhos. Desta vez, o grupos menores mantidos modestamente em segundo plano. Meu olho mental, tornado mais agudo por repetidas visões desse tipo, agora podia distinguir estruturas maiores, de múltiplas conformações; filas longas, às vezes mais bem encaixados; todos se entrelaçando e girando em movimentos de cobra. Mas olha! O que foi isso? Uma das cobras havia agarrado sua própria cauda, e a forma girava zombeteiramente diante dos meus olhos. Como se fosse um relâmpago, eu acordei.”

Neste ponto do livro, Boden fornece uma análise interessante do devaneio de Kekule. A frase “Os grupos menores se mantiveram modestamente em segundo plano” indica que Kekulé desviou sua atenção dos problemáticos átomos de hidrogênio para a estrutura de carbono. “Filas longas” representam a adesão de Kekulé à teoria das cordas predominante. “Uma das cobras havia agarrado sua própria cauda,” formando a imagem de um anel. Mas certamente anéis e círculos eram comuns no ambiente de Kekule, então por que a percepção não ocorreu antes? O simbolismo é mais profundo do que parece: uma cobra mordendo a cauda representa um mudança na topologia, de uma estrutura tipicamente semelhante a uma corda a uma estrutura incomum em forma de anel.

Essa analogia levou Kekulé a uma estrutura em anel. No entanto, formar um anel de carbono simples com um hidrogênio por carbono deixaria cada carbono com valência não utilizada. Assim, Kekulé propôs uma modificação adicional: alternar ligações simples e duplas entre os átomos de carbono. Observe como ambos são relaxamentos das restrições do espaço conceitual anterior, formando um novo - um exemplo claro de criatividade transformadora.

Chegando à estrutura acima, ainda resta uma pergunta: com todos os átomos de carbono equivalentes, como a molécula poderia “escolher” quais ligações eram duplas ou simples? Kekulé respondeu que não poderia — ele propôs, em vez disso, que as ligações simples e duplas oscilassem espontaneamente.

Devido a essas modificações elaboradas, vários químicos proeminentes rejeitaram a teoria do benzeno de Kekulé como “um lenço de fantasias” - uma combinação frágil de ideias sofisticadas. Mas, eventualmente, a teoria foi confirmada. Ao mudar de corda para anel, Kekulé abriu uma ciência totalmente nova da química aromática e permitiu explorar moléculas em anel com números e tipos variados de átomos. Essa é uma característica típica da criatividade transformadora - o que se encontra não é apenas uma nova possibilidade criativa (estrutura do benzeno), mas uma maneira totalmente nova de pensar (compostos aromáticos).

Mas os três tipos de criatividade são vistos como um continuum. E até mesmo a criatividade transformadora tem suas gradações. Faça essa progressão.

A visão de Kekulé sobre anéis feitos de cordas foi, sem dúvida, criativa. Mas conceituar moléculas de cordas dentro da teoria atômica foi ainda mais criativo. No entanto, a transição de Dalton dos elementos medievais (fogo, ar, terra, água) para os átomos elementares modernos foi radicalmente criativa. Consequentemente, Dalton tem maior importância histórica em química do que Kekulé.

Mas os três tipos de criatividade estão em um continuum e até mesmo a criatividade transformadora tem suas gradações. Faça essa progressão. A visão de Kekulé sobre anéis feitos de cordas foi, sem dúvida, criativa. Mas conceituar moléculas de cordas dentro da teoria atômica foi ainda mais criativo. No entanto, a transição de Dalton dos elementos medievais (fogo, ar, terra, água) para os átomos elementares modernos foi radicalmente criativa. Consequentemente, Dalton tem maior importância histórica em química do que Kekulé.

E quanto à criatividade exploratória? Lembre-se do trabalho sobre álcool, que foi encontrado explorando as possibilidades dentro do espaço conceitual estabelecido na época. Na verdade, a distinção que estamos fazendo entre criatividade exploratória e transformadora tem um forte paralelo com a famosa distinção de Ciência Normal e Revolucionária de Kuhn. Na Ciência Normal, um paradigma amplamente aceito (pense no espaço conceitual) orienta a prática científica e prepara o terreno para a solução de problemas dentro das regras estabelecidas. À medida que anomalias inexplicáveis começam a se acumular, os cientistas começam a questionar as principais suposições, eventualmente mudando para um novo paradigma. Isso é ciência revolucionária.

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E quanto aos LLMs?

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A serpente sonhadora de um químico do século XIX e o pastiche fluente de um modelo linguístico do século XXI são ambos criativos, mas não equivalentes. Que tipo de criatividade, então, os grandes modelos de linguagem (LLMs) exibem? Quando solicitados a contribuir em uma sessão de brainstorming, grandes modelos de linguagem geralmente podem ser inspiradores. Suas respostas não são meramente cópias de seus dados de treinamento; elas exibem criatividade, no mínimo, no sentido combinacional de criatividade.

Agora, para a criatividade exploratória, vimos algumas evidências promissoras, especialmente em grandes modelos de raciocínio ou sistemas LLM que são colocados em um ciclo de reflexão. Por exemplo, na literatura sobre automação de pesquisas por meio de LLMs, houve casos de LLMs gerando ideias de artigos surpreendentemente boas — ideias que um estudante de doutorado teria orgulho de publicar.

Mas, como sugere Boden, para explorar profundamente, devemos habitar as restrições, mesmo que temporariamente - devemos ter um espaço conceitual. Mas então, o que pode ser dito sobre o espaço conceitual do sistema de IA que surgiu com a ideia do papel? Em teoria, é difícil até mesmo conceituar porque esses modelos foram treinados com base nos pensamentos coletivos externalizados de toda a humanidade. Na prática, eles são estimulados a se tornarem especialistas, por exemplo, para assumir o papel de um pesquisador de doutorado. Como os LLMs podem compartimentar suas habilidades muito bem, essa orientação pode evocar um espaço conceitual mais coerente, embora ainda esteja longe de ser real.

Para uma melhor criatividade exploratória, os modelos precisam reconhecer as possibilidades dentro do espaço conceitual em que habitam, o que, por sua vez, tornará sua busca mais eficaz. No momento, não está claro até onde o estilo de raciocínio da cadeia de pensamento pode nos levar no continuum da criatividade. Mas para combinar o que há de mais criativo entre nós humanos e alcançar uma criatividade transformadora, eles precisarão compreender profundamente as próprias restrições que fundamentam seus pensamentos e modificar essas restrições. Nesse caso, não será difícil dizer quando ocorrerão - as consequências em nosso mundo serão inconfundíveis.