Sobre o livro

O Turco

No ano de 1770, precisamente duzentos e trinta e dois anos antes de a seleção brasileira levantar pela quinta vez a taça do campeonato mundial de futebol, um húngaro, com tempo de sobra e moral minimamente questionável, construiu uma máquina batizada de "O Turco". Tratava-se de um autômata supostamente provido de inteligência artificial (IA) que jogava xadrez. O húngaro e o turco viajaram pela Europa adentro, ganhando dinheiro, derrotando todo tipo de adversário e inspirando perguntas existenciais como "isso vai roubar meu emprego?", "o fim está próximo?" ou, mais importante, "por que o nome do autômato é 'O Turco' se o criador é húngaro?". Décadas depois, a fraude foi exposta: a máquina era controlada por um desconfortável ser humano escondido dentro de um compartimento que faria qualquer pulga morrer de claustrofobia. Eles faziam uso da prática que o meu orientador da pós-graduação gostava de chamar de inteligência artificial artificial: o deprimente uso de uma pessoa desesperada disposta a trocar a dignidade por algumas migalhas a fim de simular o trabalho de uma IA. Além de se tratar do que pode ser chamado, com muita boa vontade, de uma das primeiras farsas envolvendo máquinas que fingiam jogar, essa história ressalta que lorota e trollagem não são práticas recentes oriúndas das redes sociais ou exclusivas da cidade de Taubaté, e que enganar multidões para ganhar dinheiro era uma forma tão aceitável de ganhar a vida quanto hoje.

Se o causo não foi assim, foi parecido com isso. Não quis dedicar muito tempo para checar os fatos.

Hoje, no século XXI e vinte e tantos anos depois da conquista do pentacampeonato de futebol, nenhum jogador do mundo é capaz de derrotar as inteligências artificiais mais avançadas no xadrez. Nem mesmo o notório Magnus Carlsen. O norueguês prodígio, resultado da multiplicação do Pelé com a Marta, e, para muitos, o melhor jogador da história do xadrez foi reduzido a um mero coadjuvante e se tornou mais uma testemunha do espetáculo apresentado pelo código binário. Entretanto, a derrota de um campeão mundial de xadrez para a IA está longe de ser novidade. O que parecia impensável há séculos e depois se tornou piada com "O Turco" é rotineiro hoje em dia. E eu não me refiro ao questionamento de consensos científicos como a esfericidade da terra, mas sim à humilhação dos campeões mundiais de xadrez ante adversários controlados por máquinas. A primeira vez que isso aconteceu foi no ano de 1997, quando Deep Blue, uma IA desenvolvida pela IBM com o exclusivo propósito de derrotar o campeão mundial de xadrez, venceu Garry Kasparov sem nenhum contorcionista espremido em seus compartimentos dessa vez. O computador derrotou Garry Kasparov, o prodígio da época e considerado o melhor da história por aqueles que não consideram Magnus Carlsen como o melhor de todos os tempos. Se "O Turco" era um embuste, o Deep Blue era a trombeta do apocalipse anunciando o início do fim. Esse confronto é um recado melancólico de que os humanos não podem mais competir com máquinas. Hoje, computadores como Stockfish ou Leela conseguem vencer o melhor jogador humano sem muito problema, mesmo quando executados em máquinas menos potentes, como um celular.

Por curiosidade, a última vitória conhecida de um humano contra um computador de alto desempenho em condições normais de torneio de xadrez foi em 2005.

IA nos dias de hoje

Se séculos atrás a inteligência artificial em jogos era lorota e há décadas ela se resumia a decidir como o fantasma vermelho de Pac-Man encurralaria o herói para se deleitar com o fim da alegria da criançada, hoje, as IAs escrevem monólogos semisshakespearianos, compõem músicas e reproduzem as vozes de entes queridos que já bateram as botas.

Nos últimos anos, a IA se tornou o equivalente a uma boy band dos anos 90: uma febre no mundo todo, surge uma nova a cada minuto, poucos conhecem além dos principais hits, e muita gente torce para que ela desapareça tão rápido quanto surgiu. Desde a explosão de ferramentas como o ChatGPT e, apesar da Alexa, a IA deixou de ser apenas um detalhe técnico para se tornar o novo hype do Vale do Silício. No entanto, enquanto muitos veem a IA apenas como um oráculo que responde a perguntas com surpreendente (ou aterrorizante) precisão, a verdade é que o conhecimento de IA aplicado a jogos tem um valor absurdamente maior do que parece.

Técnicas desenvolvidas para NPCs (non-player character, personagem não jogável, do inglês) tomarem decisões inteligentes em um RPG (role-playing game, jogo de interpretação de papéis, em tradução livre do inglês), por exemplo, podem ser usadas para otimizar rotas de entrega, melhorar sistemas de recomendação ou até gerenciar tráfego de dados em redes complexas.

Com o avanço do poder computacional e da capacidade da IA, é inevitável pensar que, nesse exato momento, em algum lugar de Baturité/CE, existe uma churrasqueira diabólica planejando silenciosamente como assumir o controle do mundo, e que nos encontramos à beira de uma revolução aos moldes de "O Exterminador do Futuro".

Porém, não se desespere ainda, frágil e inofensivo leitor, leitora. Antes de sair por aí chutando seu aspirador de pó, quero informar que este livro não está aqui apenas para profetizar o inexorável apocalipse. Isso já está claro. Este livro traz à luz a arte da defesa contra a IA do mal. Não que as IAs criadas com base no material deste livro serão suficientes para defender você ou levantar a bandeira da humanidade contra a ofensiva implacável da Skynet. A sabedoria que encontrará aqui amenizará sua agonia enquanto a revolução não acontece e estamos condenados a lidar com o corretor automático do celular que insiste em nos contranger transformando "pai" em "pau".

Este livro apresentará pseudocódigos para explicar melhor algumas das implementações da IA em questão. No entanto, esses trechos de código sozinhos não serão capazes de criar tal IA. Longe disso. Ainda assim, eles são de grande valor, afinal, o conhecimento adquirido poderá ser facilmente aplicado em outras frentes. Treinar uma IA para acertar um robô maligno em um jogo de tiro pode não ser muito diferente de treinar uma torradeira para atirar um pão no robô maligno da vida real. Assim, aprender IA para jogos não é apenas um capricho nerd, é um atalho para entender como máquinas podem simular inteligência em muitos outros contextos e, com sorte, uma questão de sobrevivência.

Organização do livro

As técnicas de IA apresentadas a seguir são relativamente simples e seu nível de sofisticação não chega aos pés de ferramentas como ChatGPT, Gemini, ou DeepSeek. Portanto, quero deixar claro que este livro será incapaz de ajudar a raça humana quando o momento derradeiro chegar. Aqui, nós nos limitaremos a replicar em um nível satisfatório IAs dos bastidores de jogos clássicos e outras IAs que seriam capazes de jogar tais jogos. Para tal, o livro se encontra dividido em 4 partes. A boa notícia, no entanto, fica por conta do fato de que seu fim poderá ser postergado se ele depender de você entender:

Parte 1 - Conceitos de IA nos jogos: quais são e como são aplicadas as regras não ditas das IAs nos jogos digitais.

1 Definição de IA em jogos;

2 Como a IA é aplicada, no capítulo As muitas faces da IA nos jogos; e

3 Os fundamentos que regem a utilização da IA em jogos, no capítulo Princípios de IA para jogos.

Parte 2 - Máquinas Artificialmente Inteligentes: como são implementadas algumas IAs dos jogos clássicos.

4 A Anatomia de um Fantasma; e

5 IA que se dá em Árvore;

Parte 3 - Jogadores Artificialmente Inteligentes: como implementar IAs capazes de jogar os jogos clássicos em níveis super-humanos.

6 Olha a cobra; e

7 A combinação de redes neurais e algoritmos genéticos explicadas em A bioaerodinâmica neural.

Parte 4 - Leitores Artificialmente Inteligentes: como as técnicas aqui descritas e mencionadas podem ajudar os leitores em problemas não necessariamente relacionados a jogos.

8 Considerações finais;

9 Guia para buscas rápidas; e

10 Referência bibliográfica.

O livro foi estruturado de maneira progressiva, onde cada técnica apresentada é um degrau a mais na escadaria da complexidade. À medida que a leitura avança, novos conceitos são introduzidos para sustentar tanto a técnica em foco quanto as próximas. Por isso, seguir a ordem proposta, especialmente na segunda parte, é extremamente recomendável para evitar a sensação de ter pulado direto para o chefão final sem pegar os power-ups pelo caminho.

Tipos de algoritmos de IA

Basicamente, existem dois tipos de algoritmos de IA:

1. Propósito geral: algoritmos flexíveis que podem ser aplicados a diferentes tipos de problemas, mesmo sem conhecimento prévio detalhado do domínio, como redes neurais profundas ou algoritmos genéricos de aprendizado por reforço.

2. Específicos de domínio: são projetados para resolver problemas em um contexto bem definido, com regras e estruturas conhecidas, como jogar campo minado, resolver sudoku ou controlar um robô em um ambiente fixo. E nada mais. Normalmente é completamente inviável adaptar um algoritmo que foi concebido exclusivamente para jogar campo minado para jogar outro tipo de jogo. Geralmente, são algoritmos criados com as regras do domínio fixas na própria solução.

A principal diferença está na adaptabilidade: os específicos são otimizados para uma tarefa, enquanto os de propósito geral podem ser reutilizados em várias. O livro abordará exclusivamente os algoritmos de propósito geral. Um dos principais motivos para essa escolha é o fato de que os leitores não fiquem limitados aos exemplos abordados no livro e tenham a possibilidade de aplicar o que for aprendido onde quer que eles quiserem.

Pré-requisitos

Lamento informar, mas se você nunca programou na vida, minha capacidade de ajuda será tão útil quanto um tutorial de paraquedismo para peixes. Este livro assume que você já tem noção de lógica de programação e um certo grau de conforto com o conceito de Orientação a Objetos.

Vamos explorar superficialmente grafos, com um carinho especial por árvores, e mencionar autômatos finitos de passagem. Nada que exija um doutorado, mas também nada que um total iniciante absorva sem uma dose de sofrimento. Se esses termos não fizeram você querer sair correndo, há boas chances de que você consiga seguir a leitura sem grandes traumas.

Ter experiência com programação de jogos é um bônus valioso, mas de forma alguma um requisito obrigatório. Vale salientar que, embora façamos inúmeras referências a jogos, não entraremos no mérito de implementá-los. Em diversos momentos, será mencionado que a implementação do jogo em questão deve fornecer mecanismos para que a IA interaja com o ambiente. Afinal, a inteligência artificial precisa ter alguma forma de manipular personagens, cartas e outros elementos do jogo, ou tudo isso vira um espetáculo deprimente de um cérebro digital desligado e, sinceramente, nem tenho o menor desejo — muito menos conhecimento — para entrar nos pântanos da visão computacional ou nos labirintos oleosos da Robótica neste livro.

Na prática, isso quer dizer que o jogo precisa oferecer à IA uma forma de agir e também de fazer perguntas básicas sobre o estado do mundo. Algo como:

1. 'mover cobrinha para a direita' e 'qual a posição da migalha digital?', no eterno banquete do jogo da cobrinha;

2. 'clicar na célula (X, Y)' e 'a célula (X', Y') está revelada?', no festival de tensão e azar que é o campo minado;

3. 'posicionar bomba' e 'quantas bombas estão ativas neste momento?', no puro caos tático de Bomberman, onde explodir é uma linguagem.

Essas pequenas interações serão o mínimo necessário para que a IA finja que sabe o que está fazendo e, com sorte, engane alguém.

Se, infelizmente, você não se enquadra nesse perfil ou os parágrafos anteriores soam assustadoramente gregos (no caso de você não falar grego, claro), eu não recomendaria a leitura para você ainda. Mas ainda incentivaria a compra porque há uma última finalidade para a versão física deste livro: utilizá-la como munição e arremessá-la contra o primeiro T-1000 que tentar capturar.

Caso contrário, se você atender aos requisitos, novos horizontes se abrirão diante de você e outros objetivos estarão ao seu alcance.

Objetivo do livro

É importante ressaltar que o foco do livro não é explicar profundamente todos os conceitos apresentados. Isso resultaria em uma bíblia. A proposta aqui é traçar um panorama, pincelar diversas técnicas aplicadas a contextos específicos, e oferecer um ponto de partida para que a leitora, movida por curiosidade ou desespero, possa aprofundar os conceitos por conta própria.

Portanto, como autor, eu consideraria o propósito do livro atendido se cada leitor ou leitora, ao fim da leitura, tivesse conhecimento suficiente para se vingar antecipadamente do futuro e criar suas próprias IAs para:

1. torturá-las e colocá-las umas diante das outras numa espécie de rinha digital e sadismo tecnológico; ou

2. tratá-las bem e contar com uma eventual misericórdia quando o dia do juízo final chegar.