Economia & Energia
Ano VIII -No 45:
Julho-agosto 2004  
ISSN 1518-2932

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A Prospectiva Tecnológica: Previsão com um Simples Modelo Matemático (2)

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A PROSPECTIVA TECNOLÓGICA:
PREVISÃO COM UM SIMPLES MODELO

(Conclusão)

Comportamento Quantitativo nos Setores Científico e Tecnológico ao Longo do Tempo – Previsões [1]

José Israel Vargas(*)
jivargas@abc.org.br

Examinemos, nesta parte, a evolução de uma série de atividades científico-técnicas e práticas industriais associadas, com vistas a extrair informações úteis à formulação mais segura das políticas de ciência e tecnologia.

Como mencionado anteriormente, o modelo se mostrou válido para a análise de milhares de sistemas de interesse. Ele afirma como princípio quantitativamente verificável, que na competição entre sistemas (ou entre espécies), o vencedor é sempre o mais eficiente. A própria eficiência – a medida concreta e mais precisa do progresso tecnológico – também cresce seguindo um caminho logístico (Figura 30).

Esta figura representa na verdade a eficiência termodinâmica observada em tecnologias diversas, envolvendo diferentes dispositivos de produção de luz e de energia mecânica em máquinas a vapor - na realidade a produção de trabalho com eficiência crescente. Ela também descreve a eficácia crescente na síntese da amônia, realizada pela primeira vez por Fritz Haber[2]. A conversão da energia entre diferentes formas também obedece ao mesmo padrão como mostrado na Figura 31 elaborada por este autor com dados retirados da publicação de Starr (21).

Evolução Histórica da Eficiência (relativa à da 2ª Lei da Termodinâmica) para três tecnologias. DT é o tempo para eficiência passar de 1% para 50%

Figura 30

Figura 31

Estudos como estes demonstraram que não há um exemplo válido de sistema menos eficiente que conquiste lugar no mercado, que sempre apresenta comportamento Darwinista. Isto significa que as chamadas “tecnologias apropriadas”, pobres ou "soft", que ficaram populares graças ao livro de Schumacher “Small is Beautiful“ (22), não têm futuro... Apesar disso, elas continuam a desempenhar um papel significativo nas políticas adotadas por alguns países em desenvolvimento, sob a pressão de concepções vigentes em organizações internacionais, mesmo em partes do mundo que já deveriam estar livres de tais tentações.

A aplicação do critério termodinâmico na pesquisa e desenvolvimento de novos materiais – um objetivo freqüentemente citado como prioritário em numerosas formulações de políticas científicas nacionais – seria bastante útil. Minimizar o crescimento da entropia Q/T (Q é a variação de quantidade de energia usada no processo e T é a temperatura absoluta em que ocorre) deveria ser buscada. Ela pode melhor orientar a escolha de materiais capazes de desempenho, a temperaturas mais altas e portanto com o crescimento menor da entropia (e, logo, com maior eficiência). Adicionalmente, a estreita conexão observada entre a entropia e os princípios que regem a teoria da informação, evidenciada no presente modelo, ao mostrar a íntima ligação existente entre as flutuações na energia e a geração de invenções/inovações, sugere que esta abordagem também se aplica para as atividades puramente intelectuais. Assim, ela poderia também constituir-se em boa orientação na escolha tanto de melhores alternativas no que concerne à taxa observada de evolução das descobertas científicas, como, por exemplo, na análise da performance dos sistemas educacionais, sem excluir a possibilidade de sua utilização para exploração de alguns aspectos inerentes a atividades ainda mais abstratas.

Como menor entropia leva a mínimo ruído – e, portanto, a máxima inteligibilidade na transmissão de informação – a análise da evolução da entropia pode também auxiliar na escolha de materiais úteis a tais aplicações. A ocorrência de entropia mínima deveria também poder esclarecer a razão do desenvolvimento de materiais especiais (e da miniaturização) como fibras óticas, silício, germânio e outros materiais utilizados cada vez mais na rápida transmissão de dados digitais.

Neste contexto, o estudo da evolução, tanto da criatividade científica, medida pela taxa e extensão do número de artigos publicados em diversos campos, como do número de patentes relevantes registradas, sobre novas tecnologias, poderiam ajudar a avaliar a sobrevida ou a exaustão da pesquisa sobre dado assunto. Esta questão está a merecer especial atenção da comunidade técnico-científica. O argumento de que decisões apropriadas podem ser induzidas pelo uso do presente modelo constitui o principal foco desta palestra. De fato, certos exemplos, escolhidos ao acaso, vários deles fornecidos por Marchetti e seu grupo, e, em menor escala, pelo presente autor, identificam não só áreas que já se esgotaram, sendo portanto inútil ocupar-se com as mesmas como, ao contrário, áreas que ainda estariam a merecer atenção adicional. Exemplos de ambas categorias são apresentados abaixo.

1. A Figura 32 mostra que o estudo do metabolismo da vitamina D está esgotado, por ter sido atingido o nível de 90% do nicho que define o limite desse campo de investigação;

2. Pesquisas básicas sobre ímãs à base de terras raras e cobalto, avaliadas pelo número de publicações sobre o assunto (Figura 33), atingiram seu máximo em 1976, com ΔT de dez anos. Assim, pesquisas adicionais nesta área seriam arriscadas. Entretanto, o exame do número de patentes sobre o mesmo tema (Figura 34), mostra, ser ainda possível e talvez compensador trabalhar, durante algo mais de dez anos, no desenvolvimento de aplicações dessa classe de materiais;

Figura 33

Figura 34

3. Dados sobre pesquisas científica e tecnológica relativas a um plástico – cloreto de polivinila, PVC – um componente essencial dos sistemas de transporte de água, na fabricação de eletrodomésticos e amplamente usado na indústria química - estão reunidos, na forma usual, nas Figuras 35 e 36. Os dados pertinentes agrupam-se em duas ondas: uma com máximo em 1976, enquanto a outra se revela já saturada em 1986. Por outro lado, a Figura 35 (DT = 22 anos) também sugere que aplicações puramente técnicas do material ainda seriam viáveis.

 

Figura 35

Figura 36

 4. A Figura 37 apresenta o número de artigos publicados sobre o papel do CO2 (o principal responsável pelo efeito estufa) identificado como o indutor de mudanças climáticas globais, que vêm sendo extensivamente examinadas pela comunidade científica. Assim, provavelmente, elas cessariam, a não ser que novas e fundamentais descobertas ou sob pressão da opinião pública induzissem mais tarde o reinício de nova onda, gerada por resultados adicionais geradores de ações políticas correspondentes [3].

Figura 37

5. O número de trabalhos publicados sobre supercondutividade, listado pelo presente autor, é apresentado segundo a forma usual nas Figuras 38 e 39.

 

Figura 38

Figura 39

Aparentemente em meados dos anos 50, o interesse pelo assunto já estava esgotado. Duas ondas de publicações de pesquisas podem, no entanto, ser notadas (Figura 38). A última se estendeu até a década de noventa, indicando um renovado interesse no assunto. De fato, este comportamento não deve surpreender aqueles que usam o presente exercício de modelagem: um novo e excitante fenômeno de fato surgiu com a descoberta de supercondutores cerâmicos, ditos de alta temperatura, como poderia ter sido previsto no início dos anos noventa.

A propósito, esta descoberta espetacular pode mudar toda a estrutura nas aplicações da eletricidade, inaugurando uma onda de inovação revolucionária e ainda inimaginável. A pronunciada inflexão na curva de evolução que descreve o número de publicações sobre supercondutividade, desde a descoberta deste fenômeno por Kammerlingh-Ohmnes, deve ser ressaltada. Recorda-se que ela ocorreu em meados dos anos cinqüenta, no final da primeira onda, e coincide com a publicação do famoso artigo de Bardeen-Schrieffer-Cooper (23). A extraordinária aceleração mostrada na curva (um aumento de trinta e cinco vezes no número de publicações) ilustra o enorme impacto que a compreensão teórica de um fenômeno anteriormente inexplicado pode exercer sobre o estudo fundamental de um assunto até então desafiador.

Para resumir este tópico, conclui-se que a probabilidade de novas descobertas nesta área envolvendo grupos nacionais é considerada baixa; entretanto, oportunidades para o desenvolvimento de aplicações técnicas imprevistas ainda podem ser reveladas, particularmente na área de desenvolvimento de instrumentação aplicável aos mais variados domínios. No entanto, como freqüentemente assinalava o falecido Abdus Salam – o unificador do eletromagnetismo com a força nuclear fraca - , deve-se ter em mente que estas limitações não podem nos fazer perder de vista que a pesquisa fundamental é essencial, pois, segundo ele, “não há ciência aplicada sem ciência”.

A Figura 39, que diz respeito a supercondutores clássicos, indica que altas temperaturas de transição jamais poderiam ser alcançadas pelo emprego das tecnologias anteriormente dominadas, já que de fato 90% do nicho de pesquisa disponível foram alcançados já no fim da década de oitenta. Uma nova onda iniciou-se e, como já indicado, deve revolucionar todos os setores técnicos com descobertas e inovações nunca dantes imaginadas. Valeria a pena notar que os novos desenvolvimentos poderiam ter sido previstos se dados sobre a saturação do número de trabalhos publicados tivessem sido tratados pelo presente modelo. Se este exercício tivesse sido realizado, teria sido possível prever, no início dos anos noventa, a nova onda de descobertas.

Vamos agora dirigir nossa atenção para sistemas já bem sedimentados tanto no mercado americano como no europeu: a saga da emergência da indústria automobilística no século vinte, (Figuras 40 e 41). Deve-se assinalar que, em ambos os casos, duas ondas podem claramente ser identificadas, ilustrando uma vez mais a ocorrência do ciclo de Kondratiev.

Figura 40

Figura 41

 Fenômenos similares poderiam ocorrer para o mesmo setor no Brasil; mas neste caso, o tempo decorrido desde o início da implantação da indústria automobilística nacional foi insuficiente para mostrar mais do que uma fração do ciclo (Figura 42).

Figura 42

Entretanto é interessante verificar que o que é válido para todo o setor automobilístico é também válido para as grandes empresas como a Mercedes Benz, (Figura 43). Ela sugere que a imagem da Mercedes captou o imaginário dos consumidores; pois representa o carro dos sonhos da clientela como símbolo de sua elegância e status.

Figura 43

Note-se também aqui que a “fractalidade” revelada no enfoque logístico para o setor energético é também claramente evidenciada no comportamento das indústrias automobilísticas americana e alemã. Assim, para o consumo de energia elétrica, o fenômeno é igualmente observado nos Estados Unidos e no Brasil (Figuras 9 e 10).

A análise do crescimento e da falência das empresas montadoras americanas é espetacular e muito instrutiva: ela pode prefigurar o inexorável destino da maioria das indústrias do setor, constituindo uma faceta fundamental do mercado e acelerada pela globalização. Este padrão é, evidentemente, o resultado de uma feroz competição Darwinista que pilota o comportamento tanto dos bens mais caracteristicamente materiais (comumente associados à economia), como daquelas rotuladas de “soft” ou abstratas: nos criativos setores científico, artístico e cultural.

A Figura 44 ilustra o crescimento e quase total colapso, no número de “atores” (indústrias do setor automobilístico).

A reta da esquerda corresponde ao número de empresas criadas e a pontilhada as que desaparecem. A  reta da direita se refere às empresas sobreviventes. 

Figura 44

Pode-se verificar que dos 1400 fabricantes de veículos apenas setenta sobreviveram, isto é, de 5% daquelas que ingressaram no mercado. A vida média das empresas no ápice do desenvolvimento do setor era de quatro anos.

O exame da situação do próprio símbolo da modernidade – a indústria de computação – revela comportamento análogo, (Figura 45). A competição feroz prevalece: o número de fabricantes que restou em 1991 foi de 700, enquanto que em 1987 ele era 3.000. De fato, também neste caso, é bastante provável que somente algumas dezenas delas poderão sobreviver.

 

Figura 45

Figura 46

A inovação é altamente valorizada nesta área, como pode se deduzir do número cumulativo de novos modelos oferecidos aos consumidores em 1987: ele alcançou 3.000 e provavelmente chegará ao dobro em 2010, (Figura 46). Ainda é possível participar deste jogo perigoso – pelo menos no que diz respeito à versatilidade de “design” – possivelmente representada por tecnologia um tanto superficial, talvez de aparência charmosa, de modo a atrair o distinto público. Esta abordagem aplica-se a outras variedades de dispositivos tecnológicos.

Cabe agora concluir:

1º) É possível prever a duração e intensidade de pulsos de desenvolvimento científico e tecnológico. Para tanto, faz-se necessária criteriosa coleta de informação sobre aquelas invenções e inovações que já tenham penetrado no mercado no mínimo em 2 a 5%. É preferível utilizar as invenções e inovações realizadas por outrem do que investir na busca de resultados originais próprios, vez que invenções e inovações requerem, em geral, muito tempo, inteligência e altos investimentos financeiros para garantir sua aceitação final pelo mercado, vencendo as barreiras erigidas pelos competidores. A aquisição do invento ou o estabelecimento de alguma forma de licenciamento, para reduzir custos, pode ser lucrativo. Entretanto deve-se prestar atenção nas limitações existentes relativas à propriedade intelectual. O sucesso do Japão após a Segunda Guerra Mundial não deve ser perdido de vista. Também o “leasing” nos estágios iniciais da difusão do produto pode constituir, do ponto estritamente comercial, abordagem também aceitável. Ele pode constituir-se na etapa inicial para inovações de componentes dos processos produtivos em tela;

2º) Não é possível prever o aparecimento de uma invenção, que pode ocorrer a qualquer momento. Entretanto cabe recordar que a uma invenção (ou inovação) segue-se  outra invenção (ou inovação) em domínios aparentados. Muitas vezes eles ocorrem, por assim dizer, em “cacho”. Uma vez percebidas, as deliberações pertinentes podem ser adotadas em tempo hábil, particularmente no que concerne àquelas que visem principalmente aprimorar invenções recém-lançadas, tirando-se assim vantagem da simultaneidade do marketing já realizado para as mesmas;

4º) Os processos de difusão de grandes tecnologias pesadas – e não somente das pesadas como anteriormente mostrado na Figura 23, extraída do estudo de Fischer e Pry – indicam que elas levam (tipicamente) cinqüenta anos para participar irreversivelmente do mercado. O desenvolvimento da energia nuclear, como mencionado anteriormente, constitui ilustração digna de nota: o primeiro reator funcionou em 1941, mas foi somente em 1990 que esta tecnologia pôde alcançar 5% do mercado de energia, respondendo por 15% da produção mundial de eletricidade;

5º) Entretanto, devido à grande inércia na introdução dos grandes sistemas tecnológicos, é possível determinar a participação relativa futura dos mesmos no mercado. Por exemplo, do exame da Figura 20 pode-se inferir que o gás natural será o combustível fóssil dominante nos próximos cinqüenta anos. Portanto seria prudente levar em conta tal previsão. Felizmente o Brasil começou a importar gás maciçamente da Bolívia e da Argentina enquanto realiza prospecções dentro do seu território.

Da mesma maneira, pode-se prever que a produção futura de aço se fará cada vez mais, tanto pelo uso de pré-reduzidos (talvez por gás natural, graças à sua flexibilidade e abundância) como pelo emprego de sucata de ferro, de disponibilidade crescente (Figura 47). O produto gerado nas chamadas mini-siderurgias será dominante no futuro da indústria de aço. Assim, o Brasil faria bem em observar a tendência apontada, já que o mercado americano, maior cliente para o aço brasileiro, está empregando cada vez mais a referida tecnologia. Tal processo tende a suplantar com sucesso o L. D., atualmente usado tanto pelo Brasil, quanto pelos fornecedores dos Estados Unidos, como Japão, México, China e outros tantos.

Figura 47

6º) Valeria a pena também examinar alguns exemplos oferecidos por mais de três mil aplicações do modelo sobre as mais diversas atividades. Isto propiciaria melhor compreensão da lógica interna do “sistema” e talvez permita melhor formulação de políticas destinadas à promoção  do desenvolvimento da tecnologia nacional. De fato, o uso deste modelo permitiu ao autor o exame da evolução, da situação dos mais variados sistemas nacionais, tais como:

- a evolução do número de televisores no Brasil (Figura 48);

Figura 48

- a infra-estrutura de comunicação (Figura 49);

Figura 49

- o uso de telegramas, ao longo de cem anos (com duração de 2 ciclos de Kondratiev), (Figura 50);

Figura 50

- o espaço no mercado ainda existente para a produção de folhas-de-flandres (Figura 51);

Figura 51

Supunha-se, na ocasião, que a folha de flandres não poderia enfrentar a crescente competição de papelão e folhas de alumínio usadas na indústria de embalagens bem como em outras aplicações. O estudo concluiu que embora a competição com a folhas de flandres realmente crescesse, com a diminuição relativa de participação do produto no mercado, a produção absoluta poderia continuar ainda crescendo por muitos anos.

- A projeção de produção de cimento em Minas Gerais, que resultou da adoção de intervalos de tempo relativamente curtos para extrapolar a evolução do PIB, é mostrada na figura 52.

Figura 52

Projeções para a produção e usos de cimento poderiam ter conseqüências econômicas desastrosas se um intervalo de tempo excessivamente limitado para a evolução do PIB tivesse sido adotado. Tal enfoque foi de fato usado para estimar a demanda futura de eletricidade em Minas Gerais. Isto resultou na previsão da necessidade de uma capacidade instalada excessiva e custosa (curva B). Acontece que o “sistema” encarregou-se de corrigir este planejamento ambicioso, devolvendo o processo ao seu caminho logístico natural, que poderia ter sido obtido usando-se uma base de dados que abrangesse um maior intervalo de tempo (Figura 52 - curva A).

- Como últimos exemplos, citemos o fechamento de bancos e nos Estados Unidos (Figura 53) e a falência de firmas no mesmo país (Figura 54).

O colapso do sistema financeiro americano poderia ter sido previsto e talvez evitado se um tratamento apropriado (e precoce) do número registrado de companhias e bancos americanos até então falidos (Figuras 53 e 54) tivesse sido realizado.

Figura 53

 

Recessão é um período de reajustamentos, mudanças e revoluções. As firmas que não têm a flexibilidade necessária para se adaptar às novas circunstâncias vão à falência. Taxas de falência são um bom indicador das tensões econômicas no sistema. O autor, (C. Marchetti IIASA 1992) analisou o número de falências nos EUA superiores a US$ 300 mil. O ponto central da curva (máximo) foi 1991 e havia a previsão do processo atingir 90% em 1997 e 99% em 2003 atingindo um total de 5,5 milhões de falências.

Figura 54

Considerando estas características ilustradas pelos fenômenos examinados, Marchetti assinala que, ao se olhar as ações humanas através das lentes desta técnica de modelagem, tudo que parecia irregular, incongruente ou mesmo aparentemente caótico torna-se perfeitamente organizado – seguindo uma lógica inflexível.

Para nosso objetivo, como indicado anteriormente, parece prudente e até indispensável que nosso governo desenvolva um mecanismo institucional capaz de examinar os bancos de dados existentes sobre invenções e inovações em curso, particularmente aqueles relativos a pedidos de patentes. Estas análises poderiam fornecer informações interessantes sobre técnicas aplicáveis ao nosso mercado, contanto que ainda estejam em estágio inicial de desenvolvimento, permitindo assim iniciativas oportunas. Isto criaria a oportunidade para formulação de políticas pró-ativas para a ciência e tecnologia que beneficiariam não apenas o aumento da competência necessária como também o reforço da infraestrutura existente de laboratórios de pesquisa tão necessária ao desenvolvimento.

O capital humano resultante desta análise estaria preparado para fazer frente aos grandes desafios que nos reservam o século XXI. Sem estas medidas (como espera-se tenha ficado claro), seria necessário esperar outro meio século para participar ativamente das próximas ondas de inovações - se assim decidirmos. De fato, as inovações da onda presente, já foram determinadas (tiveram sua máxima intensidade em 1978). Assim, participar da próxima onda pode tornar-se viável, já que ela poderá se estender de 2005 a 2010.

É notável que a maioria dos sistemas brasileiros investigados pelo uso da técnica que acabo de descrever revela que estamos atrasados de um “Kondratiev” (cinqüenta e cinco anos) em relação ao mundo industrializado, particularmente aos Estados Unidos. Isto é evidenciado quando se compara um indicador importante – o referente ao potencial elétrico instalado nos dois países: 41 GW para os Estados Unidos em 1940 comparados com 44 GW de capacidade instalada no Brasil em 1985! Provavelmente perdemos a oportunidade de desenvolvimento muito antes, há cerca de 4 ciclos de Kondratiev passados, mais ou menos iniciada em torno de 1780-1790 quando não conseguimos nos livrar do jugo colonial português. Ao contrário, na mesma época, os Estados Unidos tornaram-se independentes e também a Europa se liberou do feudalismo em conseqüência da Revolução Francesa. Assim a revolução industrial coincide praticamente com esta época cheia de eventos que conduziram ao desmoronamento de velhos impérios, como o ibérico, que dominou nosso país por trezentos anos.

Espero que estas reflexões nos incitem a agir. A oportunidade de falar para os executivos da Secretaria Especial de Governo para Assuntos Estratégicos possa talvez contribuir para a difusão da metodologia aqui brevemente descrita e que talvez ela possa encontrar algum eco nos exercícios de planejamento em andamento nessa casa, responsável pelos exame e formulação de políticas capazes de enfrentar as circunstâncias realmente complexas que afetam nosso país.

Referências:

21.    Starr, C., Scientific American 225(3):36-49, 1971.

22.    Schumaher, E. F., “Small is Beautiful”, Hartley&Marks, 1999.

23.    Bardeen, J. R., Cooper, L. N., Schrieffer, J. R., Phys. Rev., 1175, 1957

 


[1] Este artigo é a conclusão de artigo publicado no número anterior (e&e No. 45) e resultou, em parte, de trabalho anterior de pesquisa extensiva conduzida no âmbito do Programa de Participação Nº 5136 (1990/91) da UNESCO

O Protocolo de Quioto, do qual o autor desse artigo foi personagem atuante, é, muito provavelmente, o fato político que deve mudar o quadro de publicações.

[2] que tão profunda influência exerceu na agricultura e na arte da guerra...

[3] O Protocolo de Quioto, do qual o autor desse artigo foi personagem atuante, é, muito provavelmente, o fato político que deve mudar o quadro de publicações.

Graphic Edition/Edição Gráfica:
MAK
Editoração Eletrônic
a

Revised/Revisado:
Friday, 25 March 2005
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