“Mas roda Doom?”: como cientistas programaram o jogo de tiro em neurônios humanos

Tiro, porrada e bomba, um brucutu fortemente armado, demônios em Marte e violência sanguinária ao som de guitarra elétrica – para quem viveu o lançamento do primeiro Doom, um dos jogos de tiro mais emblemáticos da história dos videogames, é provável que o jogo parecesse a coisa mais pauleira desde a invenção da motosserra.

Foi em 1993, quando a desenvolvedora id Software disponibilizou, de maneira inédita, a primeira versão do jogo – para o MS-DOS. Na época, esse era o principal sistema operacional que rodava computadores domésticos, um antecessor do Windows que ainda funcionava na base das linhas de comando.

De imediato, Doom foi um sucesso comercial estrondoso, e não demorou muito até que o jogo fosse adaptado para outras plataformas. Chegou aos consoles primeiro em 1994, e, no ano seguinte, já tinha uma versão disponível para o Windows 95. E, desde então, o título vêm batendo ponto em absolutamente todas as plataformas vendidas ao público, de smartphones até o Playstation mais recente.

Essas versões, porém, são apenas a ponta de um iceberg bem, bem mais fundo. A capilaridade do jogo foi tamanha que, ao longo dos anos, ele foi se tornando, de alguma forma, um meme. A regra é clara: se tem uma tela e energia elétrica, roda Doom.

Ao longo dos quase 30 anos desde que o código fonte do jogo foi disponibilizado de graça na internet (uma raridade dentro do mundo dos jogos), entusiastas de todo o planeta vem tentando fazer o joguinho rodar em dispositivos cada vez mais absurdos. Por exemplo: uma calculadora, uma câmera digital, uma impressora, um Kindle, um termostato, um telefone de escritório, uma esteira de corrida, um teste de gravidez, um scanner de ultrassom, uma escova de dente, um caixa eletrônico, um leitor de passe de ônibus, um vaso de planta inteligente, um vape, um bloquinho de lego, um prédio em Berlim, uma airfryer, ondas sonoras (visualizadas com um espectrograma), e – em uma tremenda reviravolta metalinguística – o próprio Doom.

A brincadeira extrapolou os limites dos circuitos em 2024, quando uma estudante de doutorado do MIT conseguiu fazer o jogo rodar em… bactérias do intestino. “Para rodar Doom, você só precisa de uma tela e força de vontade”, escreve Lauren Ramlan, a responsável pelo projeto. A “tela”, no caso, é uma placa de 32 por 48 buraquinhos, em que cada buraquinho (equivalente a um pixel de resolução) continha uma bactéria da espécie Escherichia coli.

Essa espécie naturalmente coloniza nossos intestinos, e ajuda na digestão; mas, do lado de fora, algumas de suas variantes são capazes de causar doenças como diarreias ou infecções urinárias. Para além disso, elas só servem de monitor gamer na base da gambiarra. Para fazer as E. Coli brilhar, Ramlan adicionou uma proteína fluorescente capaz de ligar ou desligar – basicamente transformando as bactérias em pixels pretos ou brancos.

A pesquisadora, então, comprimiu três frames do jogo à resolução de 32×48 e simplificou as cores da imagem, reduzindo tudo a pixels completamente pretos ou completamente brancos. Controlando as moléculas da placa a partir de um sistema computadorizado, ela foi capaz de exibir os três frames nas células – bem lentamente.

No quesito performance, essa é provavelmente a versão mais travada do jogo (contando o teste de gravidez e a versão para Super Nintendo). Cada imagem demorou 70 minutos para ficar completamente visível, e a espera até as células voltarem ao estado original levou 8 horas e 20 minutos. Segundo os cálculos da pesquisadora, no total, para zerar o jogo (que normalmente roda numa velocidade de 35 quadros por segundo), seriam necessários aproximadamente 599 anos.

“Isso é um achado incrível, porque significa que faltam apenas algumas geração para atingirmos o pico da engenharia humana, em que Doom e a vida se tornam um”, brinca a doutoranda, no vídeo. Ainda assim, a partir da brincadeira, existem avanços científicos reais sendo feitos – nesse caso, no desenvolvimento de telas baseadas em componentes biológicos.

Não foi a primeira nem a última vez que a pergunta “será que roda Doom?” serviu de hipótese para pesquisas científicas. Em fevereiro, a empresa de biotecnologia australiana Cortical Labs anunciou que seus cientistas foram capazes de rodar Doom em neurônios vivos do cérebro humano. Melhor dizendo, eles ensinaram uma cultura de mais ou menos 200 mil células cerebrais, conectadas a um microchip de processamento, a controlar o jogo de tiro por meio de sinais elétricos.

Em 2022, a equipe já havia ensinado os neurônios a jogar Pong – um dos primeiros e mais simples jogos eletrônicos da história (é aquele com as barrinhas que sobem e descem na tela para rebater uma bolinha quadrada). Essa versão do biocomputador, o Dishbrain, demorou 18 meses para aprender o Pong, e foi logo superada pelo mais recente CL1. Essa nova versão levou apenas uma semana para pegar a manha do Doom – um jogo 3D, com vários inimigos e cenários exploráveis, que é bem mais complexo quando comparado às formas abstratas do Pong.

Filosoficamente, a cultura de neurônios gamer pode gerar alguns questionamentos bem desconfortáveis. Essas células teriam algo próximo de uma consciência? Elas sabem que estão dentro de um jogo? O CL1 sonha com cacodemônios elétricos? A amostra de 200 mil células do biocomputador é certamente bem menor do que os 86 bilhões de neurônios que, em média, compõem o cérebro humano.

Além disso, o chip também funciona de um jeito diferente, que complica essa comparação. “Sim, está vivo, é biológico, mas ele está sendo usado, na realidade, como um material capaz de processar informação de maneiras bem especiais que não conseguimos replicar com silício” disse Brett Kagan, pesquisador da Cortical Labs, à NewScientist.

Mas são células de que cérebro? Nenhum – ou, tecnicamente, em maioria, do CEO da empresa. “Não há raspagem ou extração de cérebro. É uma técnica bem legal que foi desenvolvida pelo professor Shinya Yamanaka, que ganhou o Nobel em 2012”, disse ao The Guardian o CEO da Cortical Labs, Hon Weng Chong.

Funciona assim: a cada 10 ml de sangue, existem mais ou menos cem glóbulos brancos, as células da nossa imunidade. Com uma amostra dessas em mãos, é possível transformar os glóbulos brancos em células-tronco pluripotentes, capazes de reconstituir partes do corpo humano tal como um embrião. A partir daí, basta convencer essas células a produzir neurônios, e colocar tudo em um microchip.

Essas células, então, recebem sinais codificados contendo informações sobre o jogo, como a posição dos inimigos ou o estado de saúde do personagem, e respondem com outros sinais, mandando o personagem atirar, andar de um lado para o outro e por aí vai. Assim, elas vão aprendendo – e bem mais rápido do que sistemas de machine learning baseados no silício. Mas, não se engane: esse amontoado de neurônios ainda é um gamer terrível. Na maior parte do tempo, elas estão atirando para todo lado ou morrendo de novo e de novo.

Contudo, um problema de pesquisa importante já foi resolvido: os cientistas agora são capazes de interagir e ensinar novas habilidades a uma cultura de células neuronais em tempo real. No meio disso tudo, o Doom acaba sendo um jeito bem divertido de testar tecnologias novas com uma gama grande de possíveis aplicações futuras.

De acordo com o CEO, essas descobertas abrem espaço para avanços, também, na medicina. “As pessoas estão olhando para isso pelo ângulo da pesquisa biomédica, para a modelagem de doenças”, disse. “Coisas como a epilepsia, em que drogas poderiam ser testadas em neurônios gerados fora do corpo – não apenas para descobrir novas drogas, mas para adaptá-las a nível pessoal”.

Por enquanto, porém, o foco da empresa parece estar mais na criação de biocomputadores. Ou, mais especificamente, em usar a tecnologia para criar data centers, os galpões imensos, recheados de processadores, que hoje são usados por inteligências artificiais generativas, como o Chat GPT (que também roda Doom). A vantagem disso é que os sistemas neuronais usam bem menos energia que as atuais GPUs usadas nos data centers.

Voltando ao Doom: “Fazer algo bobo não é menos trabalhoso do que fazer algo realmente técnico”, e se divertir com a ciência pode ser um motivador poderoso, disse a desenvolvedora de software australiana Mars Buttfield-Addison, à Nature. Segundo ela, é entrando na brincadeira que muitos pesquisadores empregam a criatividade necessária para resolver problemas científicos.

Já o engenheiro Georges Labrèche – que, junto com Ólafur Waage, colocou Doom para rodar em um satélite da Agência Espacial Europeia, em 2023 – afirmou à Nature que a brincadeira também é um bom jeito de capturar a atenção do público. “A divulgação é essencial para as agências espaciais, então as manchetes e a atenção que conseguimos ao dizer ‘isso roda Doom’ é inestimável”, disse.