p Em um white paper, Christoph Rosol, Benjamin Steininger, Jürgen Renn e Robert Schlögl descrevem a importância da digitalização no Antropoceno e descrevem os antecedentes e os objetivos do novo campo de pesquisa da geoantropologia. Os pesquisadores têm como objetivo analisar a mudança global em uma abordagem interdisciplinar abrangente das ciências naturais, humanidades e tecnologia, desenvolver perspectivas para a conservação do habitat da Terra. p Vivemos um momento de profundas transições, um momento em que a dinâmica acelerada da mudança planetária está se tornando cada vez mais perceptível. As ações humanas atingiram dimensões comparáveis ​​aos processos naturais no sistema terrestre e terão efeitos biofísicos duradouros de significância geo-histórica. Essas mudanças são cada vez mais interpretadas como sinais de que entramos em uma nova era geológica:o Antropoceno.

p As taxas aceleradas de mudança em nossas sociedades altamente tecnológicas e movidas pelo conhecimento estão diretamente ligadas aos desenvolvimentos liderados pelo homem. Os rápidos avanços na ciência e engenharia, no sistema de energia e nos mercados de trabalho, as mudanças dramáticas na economia global e também na economia política - mas também o impacto direto de novas formas de regulamentação e direito internacional - estão afetando cada vez mais as funções metabólicas dos habitats naturais em todo o mundo.

p Um componente altamente potente, mas frequentemente negligenciado, nessa incursão em todo o sistema é a transformação digital. As tecnologias digitais marcam não apenas uma mudança completa no domínio socioeconômico e cultural, mas também ocupam um papel crucial em primeiro entrar e agora habitar o Antropoceno. Como um gatilho e um indicador de mudanças rápidas na economia global, fluxos de recursos e energia, e a gestão de demandas e forças sociais complexas, a digitalização é fundamental para compreender a gravidade do nosso momento histórico atual e um eixo através do qual o controle sobre os caminhos mais perigosos à frente pode ser perdido ou adquirido.

p Um novo, A forma integrativa da ciência básica deve fornecer orientação nos fenômenos multiescalares mencionados acima e deve fornecer ainda as ferramentas para desenvolver ações adequadas com a intenção de controlar os efeitos desses desenvolvimentos. A abordagem integrativa parece viável, até porque a virada digital já teve vários efeitos na forma como a ciência é feita (a ciência está sujeita a ela, tenta compreendê-lo e contribui para moldá-lo). No que diz respeito ao entendimento atual do impacto da transformação digital, estamos quase no mesmo nível de conhecimento que a pesquisa climática tinha 30 anos atrás, no início da pesquisa do sistema terrestre e o aparecimento do clima como um assunto da política global.

p Para estudar o crescente aprisionamento entre as esferas naturais e uma "tecnosfera" densamente povoada por dispositivos digitais, precisamos de novas formas de pesquisa conjunta do sistema humano-Terra que se concentre na coevolução e na dinâmica interna das interações entre os dois domínios. Além disso, essa pesquisa só é abrangente quando o diálogo aberto com a sociedade está incluído, em que se pode refletir, discutir e moldar o poder dos instrumentos digitais de forma coletiva.

p Como uma forma de introdução em tal empreendimento, este artigo descreve aspectos que destacam como as tecnologias digitais operam como mediadoras eficazes na transição em curso para o Antropoceno e fornece percepções históricas sobre como elas alcançaram o papel de uma megaestrutura acidental, mas altamente conseqüente.

p A profundidade histórica da mudança

p A informação tem efeitos assimétricos. Letras e números são uma mídia quase sem peso, mas fornecem um meio de organizar estados, mova legiões e gerencie economias. Desde os primeiros exemplos de alfabetização e cálculo, as informações deram forma aos processos de uso do solo e urbanização, ciclos de produção e transporte de longa distância. A partir de comprimidos cuneiformes na Mesopotâmia (Fig. 1), papiro no Império Romano e códices medievais à composição tipográfica moderna, sinais telegráficos em cabos submarinos ou na infraestrutura de dados crítica criada na esteira do financiamento automatizado, os meios de informação oferecem maneiras cada vez mais discretas de sinalizar e mobilizar sistemas sociais e materiais cada vez maiores.

p O impacto das tecnologias da informação nas sociedades e nos ambientes físicos não se limita aos tempos modernos. Ainda, o estado atual de assimetria entre as informações codificadas e seus efeitos físicos é sintetizado por elétrons que passam por microprocessadores digitais que dirigem efetivamente o material e os fluxos energéticos dentro de uma tecnosfera que mede o globo a partir das órbitas dos satélites 40, 000 km acima da superfície da Terra a 10 km na litosfera.

p Essa proliferação tem efeitos. Simultaneamente ao surgimento e disseminação das tecnologias digitais está a 'Grande Aceleração', o aumento exponencial dos indicadores-chave das tendências socioeconômicas e do sistema terrestre desde cerca de 1950 (Fig. 2). Na segunda metade da década de 1940, ocorreu uma revolução em quatro partes na teoria da informação (Claude Shannon), design lógico de computador (John von Neumann), física de semicondutores (William B. Shockley e Walter H. Brattain), e o estabelecimento de um novo, ciência integrativa chamada cibernética (Norbert Wiener). Essa revolução não só criou a base técnica do mundo digital de hoje, mas também juntou forças com a transformação paralela das economias de guerra em sociedades civis de consumo, uma transição liderada pelos anglo-americanos do fornecimento de carvão para petróleo, e um aumento acentuado nos principais indicadores socioeconômicos, como o uso de energia primária, produto Interno Bruto, consumo de fertilizantes e crescimento populacional.

p A revolução do computador coincidiu com o ponto de inflexão da Grande Aceleração por volta de 1950, que, como acontece, também é considerado o início do Antropoceno como tal. O Grupo de Trabalho Antropoceno do Comitê Internacional de Estratigrafia, que tem a tarefa de identificar um marcador globalmente síncrono para definir a base estratigráfica da 'era da humanidade', está considerando o 'pico de plutônio' como um candidato primário. O pico de plutônio é uma camada marcada de radionuclídeos encontrada em sedimentos e núcleos de gelo em todo o globo que resultou da atividade frenética de testes nucleares que começaram em 1945 e atingiu o pico em 1962.

p Os primeiros computadores foram fundamentais para o desenvolvimento da bomba nuclear. O desafio apresentado aos cientistas em Los Alamos - o local secreto da segunda guerra mundial em que a bomba atômica foi projetada sob a supervisão de Robert Oppenheimer - era simular com precisão as reações de fissão, uma tarefa impossível sem recursos de computação (Fig. 3). Enquanto analógico, computadores estilo cartão perfurado ainda eram usados ​​para calcular o grande número de equações diferenciais para construir a bomba atômica, o trabalho em Los Alamos foi fundamental para estimular o desenvolvimento de computadores eletrônicos digitais, com muito devido aos esforços teóricos de John von Neumann. No final de 1945, o primeiro problema a ser executado no recém-projetado Integrador Numérico Eletrônico e Computador (ENIAC) foi um cálculo crítico para o desenvolvimento da bomba de hidrogênio. Os testes massivos dessa arma termonuclear em todo o mundo desde 1952 são a principal causa do sinal de pico de plutônio que pode ser detectado nas camadas distribuídas globalmente. O planejamento do cenário para a guerra fria que se seguiu foi novamente muito baseado em simulações de Monte Carlo, com grandes conjuntos de números aleatórios sendo executados em computadores eletrônicos para orientar a tomada de decisão baseada em probabilidade em face de um impasse nuclear entre o Oriente e o Ocidente.

p Resumidamente, a era nuclear - provavelmente a marca registrada mais proeminente da cultura tecnológica do século XX e agora considerada o ponto de partida estratigráfico do Antropoceno - estava diretamente ligada ao início e à ascensão da era digital. O sinal nuclear proeminente nos novos estratos aparece também como um efeito material do poder computacional.

p Na pesquisa histórica atual, tais correlações cronológicas e materiais ainda estão amplamente obscurecidas. Um livro recente que descreve a Grande Aceleração nem mesmo menciona a transformação digital. Pesquisas futuras devem, Portanto, observe a penetração mútua e o reforço da expansão das tecnologias da informação e as taxas de produção e consumo igualmente crescentes. O aumento exponencial da conectividade das telecomunicações desde a década de 1950, conforme representado em um dos gráficos da Grande Aceleração, é apenas um de muitos desses indicadores. Os primeiros computadores digitais começaram a aumentar significativamente as capacidades humanas, ajudando na gestão do conhecimento em contextos militares e de engenharia, bem como a administração pública, economia, exploração de recursos, indústria, e, de grande conseqüência, as ciências naturais e sociais. A inteligência artificial não é um conceito novo, mas foi introduzida em meados da década de 1950 para ampliar as possibilidades de representação e processamento do conhecimento com máquinas. Muitos dos primeiros sonhos tecnocráticos da cibernética, processos de autogoverno dentro da sociedade não foram cumpridos. Mas com o surgimento das redes de computadores - mais notavelmente o design da Rede de Agências de Projetos de Pesquisa Avançada (ARPANET) e tecnologias básicas da Internet, como comutação de pacotes e o protocolo Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP / IP) - uma nova forma de dados - a inteligência intensiva em rede se materializou hoje.

p Capitalismo digital

p As informações que são compartilhadas globalmente quase instantaneamente por meio de redes digitais contribuíram para uma aceleração dramática em todos os processos da economia baseada no mercado. Os mercados sempre se basearam na posse e troca de informações sobre mercadorias e nas condições de sua disponibilidade. Mas com a introdução de tecnologias digitais e o status onipresente que alcançaram, a informação tornou-se a unidade básica da economia global.

p Além disso, esta economia é agora cada vez mais sinônimo de desbloqueio, transformando, armazenamento, distribuição e processamento de dados, como pode ser testemunhado pela ascensão do capitalismo de dados. A natureza e as estruturas desses mecanismos de transformação e aceleração e seu impacto direto na capacidade do sistema terrestre requerem esforços de pesquisa altamente integrativos.

p A transformação digital da economia mundial vai além dos casos óbvios de financeirização, a negociação de alta frequência de ações e derivativos, e transações em moeda digital. Ferramentas digitais e meios de comunicação também afetam profundamente o mundo real da produção agrícola e industrial, a circulação global de mercadorias, pessoas e biomassa, ao mesmo tempo que ajuda a informar o planejamento macroeconômico e a tomada de decisões políticas.

p O único fator que unifica essas atividades, além de seu apetite por informações agregadas, é a energia e os recursos. O efeito resultante desse acoplamento é que uma economia digitalizada também acelera a economia fóssil. Meios de automatizar a produção e distribuição, ou para sincronizar os fluxos industriais e atender à produção on-demand / on-time, terceirizar mão de obra, ou para formar um mercado de trabalho planetário para micro tarefas digitais 5, não simplesmente aumente a eficiência com que a demanda é atendida. Muitas vezes esquecido é o efeito de que qualquer eficiência obtida em um processo provavelmente levará à produção de ainda mais bens e serviços. Esse, novamente, se traduz diretamente no consumo de matérias-primas, produtos e energia. Mais, mais rápido, superior - essa é a promessa e também a entrega de tecnologias de rede digital.

p Boa parte dessa aceleração é autocatalítica. A digitalização da economia real ('indústria 4.0') cria uma taxa exponencial de novas interfaces entre os agentes digitais e reais. A complexidade resultante só pode ser tratada com a utilização de novos instrumentos digitais que tendem a contribuir para novas interfaces. Um exemplo dessa autocatálise é o crescimento da infraestrutura de administração de negócios. O termo 'eficácia' passa a ser relacionado à unidade de análise; quanto mais sistêmico se interpreta a eficácia, mais questionável é o ganho de efeitos em benefício do sistema.

p Hoje está claro que o aumento contínuo da eficácia dessa aceleração criou uma mudança significativa na criação de valor econômico e na acumulação de capital. As maiores empresas em valor de ações hoje são empresas de tecnologia como a Apple, Amazon ou alfabeto. Esses poucos capitães da indústria criaram monopólios inteligentes que dominam cada vez mais a distribuição da riqueza. Sua inovação é liderar variações de plataformas para a troca e propriedade de todos os tipos de dados, desencadeando uma nova cadeia de valor que põe em perigo o vocabulário há muito estável da economia política e seu foco no trabalho humano, sistemas de valores baseados em commodities ou utilidades.

p Embora a ascensão do capitalismo de plataforma tenha forjado uma simbiose entre online e offline como modelo de negócios, a implementação de tecnologias em rede, como a identificação por radiofrequência (RFID) e a Internet das Coisas, trata da infraestrutura de informações de sua extremidade física. A Internet das Coisas prevê uma infraestrutura global na qual os objetos físicos são acoplados a instalações de computação ubíqua incorporadas e representações virtuais dentro de uma rede eletrônica, permitindo novas formas de interação inteligente entre esses objetos. Dez anos atrás, já havíamos alcançado um ponto em que a conectividade das máquinas com a Internet superava a conectividade humana. Hoje, estamos olhando para cerca de 25 bilhões de dispositivos conectados e o número está crescendo exponencialmente.

p O mundo físico, cada vez mais povoado e penetrado por objetos inteligentes, se transforma em um espaço de endereço em expansão exponencial para redes computadorizadas, tanto que se argumenta que atingimos uma escala planetária de computação. De acordo com o teórico de mídia e design Benjamin H. Bratton, a Terra é apenas a camada mais externa dentro de 'The Stack', um sistema totalizante de arquitetura de processamento de informações que se estende dos bits ao globo.

p Nenhuma informação sem matéria e energia

p As tecnologias digitais não fornecem apenas a infraestrutura básica para controlar o metabolismo industrial, eles também são consumidores de recursos de primeira linha. Por meio do entrelaçamento da esfera digital com o mundo físico e os ciclos reais de energia e material, a comunicação digital tornou-se intimamente ligada à dinâmica atual de desgaste dos recursos terrestres. Nenhuma infraestrutura computacional pode existir sem a transformação prévia da matéria e nenhuma informação sem a transformação da energia.

p A assimetria de sinais e efeitos não deve, portanto, ser mal interpretada. A tecnologia da informação é o oposto de uma tecnologia imaterial. Até o dispositivo mais inteligente precisa de metais burros. Pelo menos 40 elementos químicos são usados ​​em cada smartphone, o que significa que carregamos cerca de um terço da tabela periódica em nossos bolsos. O que parece ser um negócio quase imaterial de zeros e uns faz uso de mais elementos químicos do que qualquer tecnologia anterior na história. Esses elementos vêm com respectivas 'histórias de coisas', que conectam o mundo digital aparentemente limpo ao negócio sujo de extração de terras raras, repleto de exploração humana e ambiental. Dada sua criticidade, alguns desses metais são produzidos em quantidades aparentemente ridiculamente pequenas:cerca de 120 toneladas métricas de germânio são produzidas por ano, e cerca de 500 toneladas métricas de índio, embora isso não seja um indicador da quantidade de esforço e minério necessário para produzir tais quantidades.

p While we have reached a point at which functional materials such as indium may impose a bottleneck on further growth if consumption rates continue, there is also a staggering amount of physical electronic waste that results from the creation, maintenance and discarding of the micro-electronic components of macro infrastructures. The material residue of technological obsolescence, often toxic, marks the final stage of the life cycle of digital devices that contributes to the growing waste layer of the technosphere.

p Before they die, Contudo, digital devices consume. The expanding digital economy requires a seemingly ever-growing expenditure of primary energy. Cloud computing, the Internet of Things, the operation of platforms and neural nets, all devices always switched on. The digital golem's hunger for electric power is insatiable. A telling case is the current trend to transfer economical transactions to exchanges for cryptocurrencies and smart contracts. These transactions take place through blockchain software architectures that provide a highly decentralized, autonomous arbitration space between buyers and sellers. This requires immensely energy-intensive computation to ensure the validity of each transaction.

p To bring the above metaphor of appetite for energy into an interesting comparison it is worth noting that the current energy consumption of the Internet is comparable to the energy we invest in producing ammonia for fertilizers. Without their existence only half of the global population could be fed on our planet. Human life and its foundation in the global environment is not primarily related to information and software but to the material world of biological, chemical and physical hardware and their interactions with the global material spheres in which we live. But both are increasingly tied to each other, co-dependent on massive energy infrastructures and market operations.

p Data spheres in natural sciences and politics

p Smart data technologies appear to many to offer ways out of the energy and resource dilemma. New accounting practices might improve attempts at sustainable resource allocation by reducing the resource intensity of production (Fig. 4), enabling self-provisioning use of renewable energy. As historian of infrastructure Paul Edwards writes:"[in] blending [the] social 'data exhaust' with physical and environmental information, an environmentally focused logistics might trim away excess energy and materials in production, find new ways to re-use or recycle waste, and generate new ideas for eliminating toxic byproducts, greenhouse gas emissions and other metabolites". However, in undertaking such endeavours, rebound effects should be a concern. As the well-known Jevons' paradox states, increasing efficiency will likely lead to an increase in consumption in response to lower prices. One will have to see if smart, adjustable technologies create a difference to that rule.

p Além disso, knowledge infrastructures that run on digital technologies provide the necessary data and assessment of mitigating strategies to achieve notable successes in environmental and climate regulation. The Montreal Protocol that has effectively limited ozone depletion, or the Paris Agreement that will hopefully achieve the same for greenhouse gases in the long run, would have been unthinkable without the expert judgment of a global network of atmospheric data and climate modelling efforts.

p We would likely be unaware and unable to quantify global change if it were not for the metrological capacities of digital technology. Digital technologies are the backbone for monitoring and understanding the current dynamics of the Anthropocene. Global climate change (to just name one key example) can only be observed due to the availability of large quantities of data, adequate computing facilities and sophisticated modelling. Essencialmente, the age of planetary communication is also the age of planetary observation and simulation or, as Jennifer Gabrys puts it, we are dealing with "becoming environmental of computation". Earth system models, satellites and other remote sensing networks, environmental data aggregators and resource flow models mean that technical media have become an obligatory passage point in perceiving, analysing and mobilizing geoscientific knowledge.

p More widely, this obligation not only concerns the collection and assessment of scientific data, but all kinds of digitally augmented knowledge, from social media-driven citizen science (as in the case of Instagram users sharing flotsam collages that help to trace maritime currents) to the imaginative knowledge drawn from the visual semantics of climate change in the digital charts and diagrams of the United Nations Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

p No fim, the digital turn affects the way we do science in myriad ways. Digitalization creates great opportunities because it fills a gap between observation, experimentation, modelling and theory. But this transfer to a new medium not only makes science more effective, it also affects its criteria, por exemplo, when it comes to issues of reproducibility, trustworthiness and causal explanations. Digitalization poses novel and challenging questions:Which tasks can intelligent machines handle better than humans? Where does human judgment play a part? How does machine-learning affect decision-making? How can machines best assist humans in their decisions? Where do biases creep in? What do optimal interfaces between human and artificial intelligence look like?

p Personal data available on the Internet opens up immense possibilities for misuse and manipulation, as the case of now-closed UK-based data analysis firm Cambridge Analytica demonstrated. The firm improperly gathered personal information from more than 80 million Facebook users with the aim of influencing the formation of political opinion. The primary aim of the contemporary economic forces currently driving digitalization is increased effectivity in the intelligent control of societal processes. The problem is that this control focuses on a few parameters of an attention economy, geared, por exemplo, to the time individuals spend on a Facebook page with the aim to maximize the efficacy of advertising. Data brokerage without safeguarding measures or the urge to superscore customers and citizens, as in the case of social credit systems, are an imminent threat to a free society.

p The further integration of ubiquitous computing technologies into the deep fabric of our societies may become immensely useful when adapting the global metabolism to the challenges of the Anthropocene. But it may also lead, through the value-chain logics of companies that own our data, or companies that own Internet of Things-ready networks, to a surveillance society of unprecedented reach. Such developments may even constitute a step in the direction of turning the digital sphere into a self-organizing intelligence with potential control over human behaviour, a powerful political weapon that invites dangerous misuse.

p Toward an integrative perspective:geo-anthropology

p We are left with a paradoxical situation. Digital technologies have greatly contributed to a frenzy of unsustainable resource exploitation and consumption (Fig. 5), the generation of waste and political ambivalence, yet they appear as viable solutions to ameliorate those problems. The rapid and radical change that has occurred to the Earth system as a result of the impacts of industrialized societies has been accompanied – if not leveraged – by rapid and radical changes in information technologies and digital media. Yet still, the hope is that their potential and collaborative scalability for a rational counter approach to untenable developments is enormous.

p The next years and decades will see further dramatic shifts in technology and an economy driven by fast-paced technological innovation. Machine learning and neural nets are unleashing exponential increase in autonomous computational power. With further technological step changes – changing forms of labour, the design of novel materials, synthetic biology, new energy systems and new technological modes of controlling and managing the planet's resources – industrial humanity will further deepen its imprint on the Earth and create further uncertainties and vulnerabilities for its safe inhabitation.

p As meatspace and cyberspace (terms introduced decades ago by the American-born novelist William Gibson) converge today, what we cannot lose sight of is Earthspace. We are obliged to treat the 'critical zone', the thin but highly complex layer of life extending from the lower atmosphere to the upper lithosphere, with duty and care. Ainda, as scientists and humanists working in silos, we lack a shared language and method to grasp the interconnected and comprehensive character of the current threat to our life-supporting system. Like the Anthropocene, the digital blends such former distinct categories as the Earth, economy, culture and the social into one another. Our sciences, so far, do not.

p Novel forms of synoptic analysis, a new conceptual framework, new research tools and new research practices will be required to interpret and to help mitigate and steer the grand transformations underway. What is needed is independent research in a domain that is strongly shaped by technological developments and applied science, but also political and economic interests. Such research will have to overcome traditional borderlines, also between the natural sciences, the social sciences and the humanities. Many transversal connections between knowledge domains are needed to grasp the present situation and the interconnectedness of phenomena that we face.

p We want to call such research 'geo-anthropology', the science of human–Earth interaction. Geo-anthropology studies the various mechanisms, dynamics and pathways that have moved us into the Anthropocene. A key challenge of this framework for future research will be to address multiple scales of description, drawn from multiple forms of expertise, that help to shift between the analysis of specific micro-spheres and the planetary macro-sphere. Various temporalities, including deep-time perspectives, the history of the present and scenarios for the future, will have to be brought into productive contact with each other.

p The challenge is both to understand the systemic properties of the current transformation happening across many scales, but also to actively shape its future path as part of a broader dialogue with stakeholders in society, the arts, design, politics and industry. The Anthropocene calls for plurality of knowledge. Perspectives are opened up rather than reduced. The history of science and technology tells us that it is in these kinds of open spaces that critical and disruptive work can develop. Here and today it is for us to understand and possibly counter the critical features of a disruptive technology. A new Max Planck initiative concerned with geo-anthropology intends to contribute to this fundamental research.