# NFDOS — Um Sistema Operativo Auto-Cognitivo  
## Do Boot ao Pensamento Simbólico Recursivo

## Abstract

Este trabalho apresenta o **NFDOS (Neo Free Disk Operating System)**, um sistema operativo experimental que integra mecanismos clássicos de sistemas operativos — boot, execução, memória, falhas e observabilidade — com princípios de arquiteturas cognitivas, cibernética e simbolismo recursivo.

Ao contrário de arquiteturas cognitivas tradicionais, que operam como modelos isolados, e de sistemas operativos para agentes, que tratam a cognição como workload, o NFDOS propõe uma inversão conceptual: **o próprio sistema operativo constitui o organismo cognitivo**.

O núcleo cognitivo do NFDOS, denominado **Neurotron**, interpreta telemetria como sensação interna, erros como eventos cognitivos e execução de código como ação simbólica. Um modelo de raciocínio interno — o **TRM (Tiny Recursive Model)** — permite estados latentes, valência, memória episódica e deliberação entre agentes internos. A linguagem **Neuro Lang** e a máquina virtual **Holodeck** fornecem um espaço simbólico de execução e simulação, enquanto o **NeuroBoot** define o nascimento do sistema como um evento cognitivo formalizado.

Este trabalho posiciona o NFDOS na intersecção entre sistemas operativos, arquiteturas cognitivas e vida artificial , propondo um novo paradigma: **o sistema operativo como entidade auto-monitorizada, auto-regulada e simbolicamente consciente do seu próprio estado**.

## Índice

1. Introdução  
2. Estado da Arte  
   2.1 Arquiteturas Cognitivas e Memória Episódica  
   2.2 Sistemas Operativos Baseados em Agentes  
   2.3 Homeostase, Cibernética e Sistemas Auto-Conscientes  
   2.4 Cognição Simbólica Recursiva e Linguagens Internas  
3. Visão Geral do NFDOS  
4. Neurotron: Núcleo Cognitivo  
5. TRM — Tiny Recursive Model  
6. Neuro Language e Holodeck  
7. NeuroBoot: O Nascimento do Sistema  
8. Discussão  
9. Conclusão e Trabalhos Futuros  

## 1. Introdução

A separação histórica entre sistemas operativos e cognição artificial criou dois campos altamente especializados, mas conceptualmente desconectados. Sistemas operativos modernos focam-se em eficiência, isolamento e abstração de hardware, enquanto arquiteturas cognitivas e agentes artificiais operam sobre esses sistemas como aplicações, sem acesso direto aos seus mecanismos vitais.

Esta divisão impõe limites claros: arquiteturas cognitivas não experienciam falhas reais de execução, não possuem metabolismo computacional nem memória persistente ligada à sua própria sobrevivência; por outro lado, sistemas operativos tratam erros, métricas e estados internos como dados técnicos, e não como informação semântica interpretável.

O NFDOS nasce como uma resposta a essa lacuna. Em vez de executar um agente cognitivo *sobre* um sistema operativo, o NFDOS propõe que **o sistema operativo seja, em si, o agente cognitivo**. Kernel, telemetria, boot, linguagem e execução tornam-se partes de um mesmo organismo digital, sujeito a estados internos, memória episódica, homeostase e deliberação simbólica.

Neste contexto, conceitos como erro, carga, latência ou falha deixam de ser apenas exceções técnicas e passam a ser **eventos cognitivos**. A telemetria deixa de ser monitorização passiva e torna-se sensação interna. O boot deixa de ser um detalhe técnico e passa a representar o nascimento formal do sistema.

Este trabalho introduz o NFDOS como um sistema operativo auto-cognitivo experimental, descrevendo a sua arquitetura, os seus mecanismos internos e o seu posicionamento face à literatura existente, com o objetivo de contribuir para a convergência entre sistemas operativos, cognição artificial e vida artificial .

### Questões de investigação futuras

No desenvolvimento deste trabalho, surgem naturalmente as seguintes questões, que orientam tanto a análise teórica como a evolução prática do NFDOS:

- Que limitações das arquiteturas cognitivas clássicas emergem quando estas são confrontadas com execução contínua e falhas reais de sistema?
- De que forma sistemas operativos baseados em agentes falham em modelar homeostase, memória episódica e auto-monitorização profunda?
- Como pode a telemetria de baixo nível ser reinterpretada como sensação cognitiva sem perder rigor técnico?
- Quais os limites e riscos de sistemas auto-referenciais simbólicos executados em ambientes reais?
- Até que ponto um sistema operativo pode ser considerado um organismo artificial viável?

### Pontos que a introdução deve abordar (checklist)

- Motivação para unir OS + cognição  
- Limitações dos modelos existentes  
- Definição clara do problema  
- Proposta conceptual do NFDOS  
- Contribuições principais do trabalho  
- Organização do documento  

# Capítulo 2 — Estado da Arte e Linhas de Investigação Relacionadas

Este capítulo situa o NFDOS no panorama da investigação existente, cruzando arquiteturas cognitivas, sistemas operativos orientados a agentes, modelos de memória episódica, cibernética e sistemas simbólico-recursivos.

O objetivo não é comparar desempenho nem competir com abordagens estabelecidas, mas identificar **continuidade conceptual**, **pontos de contacto** e, sobretudo, **lacunas estruturais** que o NFDOS procura explorar.

## 2.1 Arquiteturas Cognitivas e Memória Episódica

Arquiteturas cognitivas clássicas como **Soar**, **ACT-R**, **ICARUS**, **LIDA** e **Xapagy** têm em comum a tentativa de modelar processos mentais de alto nível através
da integração de múltiplos subsistemas: memória, atenção, controlo e ação.

Um eixo central nessas arquiteturas é a **memória episódica** — a capacidade de registar eventos concretos, contextualizados no tempo, e reutilizá-los para inferência, previsão ou narrativa.
Vários trabalhos exploram como episódios podem ser:
- armazenados,
- indexados,
- generalizados,
- e reintegrados em processos deliberativos.

No NFDOS, a memória episódica surge sob a forma do **Hippocampus**, mas com uma diferença fundamental:
os episódios não representam apenas interações externas ou tarefas cognitivas, mas também **eventos internos do próprio sistema** — falhas, estados telemétricos, decisões tomadas, recuperação após stress.

Enquanto arquiteturas clássicas tendem a tratar o sistema como um agente num ambiente externo, o NFDOS trata o **próprio sistema operativo como o ambiente observado**.

### Lacuna identificada
A maioria das arquiteturas cognitivas separa claramente:
- o *substrato computacional* (hardware/OS),
- da *arquitetura cognitiva* que corre sobre ele.

Poucos trabalhos exploram memória episódica aplicada à **auto-observação contínua do próprio sistema operativo**.

#### Notas internas
- Episódio como *evento cognitivo interno*, não apenas externo.
- Telemetria como fonte primária de episódios.
- Narrativa técnica como forma emergente de memória.

#### Checklist para aprofundamento
- Trabalhos que usam memória episódica para **self-monitoring**
- Modelos de narrativa técnica em arquiteturas cognitivas
- Limitações conhecidas de escalabilidade da memória episódica

## 2.2 Sistemas Operativos Orientados a Agentes e “Agent OS”

Nos últimos anos surgiu uma linha de investigação focada em **Agent Operating Systems**, motivada sobretudo pela necessidade de gerir múltiplos agentes baseados em LLMs.

Propostas como **ABOS** ou **AIOS** introduzem:
- kernels específicos para agentes,
- gestão de contexto,
- isolamento,
- scheduling cognitivo,
- comunicação inter-agente.

Nestes sistemas, o sistema operativo deixa de ser apenas um gestor de recursos e passa a coordenar entidades cognitivas.

O NFDOS aproxima-se desta visão, mas com uma inversão conceptual importante:
os agentes **não são utilizadores do sistema operativo** — **eles são o próprio sistema**.

O Neurotron não gere agentes externos;
ele é composto por agentes internos que cooperam para manter estabilidade, interpretar sinais e decidir ações.

### Lacuna identificada
A maioria dos Agent OS atuais:
- depende fortemente de LLMs externos,
- trata o kernel como orquestrador passivo,
- não integra mecanismos de homeostase nem valência interna.

O NFDOS propõe um kernel cognitivo onde:
- falhas são eventos,
- estados internos influenciam decisões,
- e o sistema possui métricas de “bem-estar” operacional.

#### Notas internas
- Agentes internos ≠ agentes de aplicação.
- Scheduling como decisão cognitiva, não apenas técnica.
- Ausência de LLM como escolha arquitetural deliberada.

#### Checklist para aprofundamento
- Comparação ABOS vs AIOS vs sistemas multi-agente clássicos
- Limitações de agent-based OS em ambientes de baixo nível
- Custos cognitivos vs custos computacionais

## 2.3 Homeostase, Cibernética e Sistemas Auto-Conscientes

A noção de **homeostase** tem origem na cibernética clássica (Ashby, Wiener) e descreve a capacidade de um sistema manter variáveis internas dentro de limites viáveis.

Em robótica cognitiva e sistemas auto-reguladores, a homeostase é frequentemente usada para:
- ajustar comportamento,
- evitar falhas,
- garantir continuidade operacional.

Modelos inspirados em **Global Workspace Theory** integram sinais internos, atenção e memória num espaço comum de decisão.

No NFDOS, a homeostase não é apenas um mecanismo de controlo, mas um **processo cognitivo explícito**:
telemetria, valência e custo energético influenciam diretamente profundidade de pensamento, ritmo de execução e ações permitidas.

### Lacuna identificada
Grande parte da literatura trata homeostase como:
- mecanismo de controlo reativo,
- ou parâmetro auxiliar.

Poucos sistemas exploram homeostase como **variável simbólica integrada no ciclo cognitivo**.

#### Notas internas
- Homeostase como “sensação interna”.
- Valência como métrica unificadora.
- Eventos de stress como memória episódica.

#### Checklist para aprofundamento
- Sistemas self-aware baseados em homeostase
- Integração de valência em arquiteturas técnicas
- Relação entre estabilidade e capacidade de exploração

## 2.4 Cognição Simbólico-Recursiva e Linguagens Internas

Investigação recente em **recursive symbolic cognition**
explora sistemas onde:
- símbolos,
- regras,
- e estruturas recursivas
são usados para modelar pensamento, metacognição e auto-referência.

Alguns trabalhos propõem DSLs cognitivas, interpretadas por motores simbólicos, permitindo raciocínio iterativo e feedback interno.

O NFDOS materializa esta ideia através de:
- **Neuro Language** como linguagem simbólica mínima,
- **HolodeckVM** como ambiente de execução observável,
- **TRM** como modelo recursivo de decisão.

Aqui, linguagem e execução não são ferramentas externas, mas **partes constitutivas da cognição do sistema**.

### Lacuna identificada
Muitos sistemas simbólicos:
- não são embebidos num sistema operativo real,
- não lidam com falhas, tempo ou recursos físicos,
- operam em ambientes abstratos.

O NFDOS explora a cognição simbólica **sob restrições reais de sistema**.

#### Notas internas
- Linguagem como órgão cognitivo.
- VM como espaço de imaginação/ensaio.
- Falhas como input simbólico.

#### Checklist para aprofundamento
- DSLs cognitivas existentes
- Limitações práticas de cognição simbólica
- Relação entre VM e metacognição

## 2.5 Vida Artificial , Sistemas Emergentes e Computação Incorporada

A área de **Vida Artificial** investiga sistemas onde comportamentos complexos emergem a partir de regras locais simples.

Em sistemas multi-agente e robótica incorporada, a combinação de:
- sensores,
- memória,
- regulação interna,
- e interação local
leva a padrões globais não explicitamente programados.

O NFDOS partilha essa filosofia, mas desloca o foco do corpo físico para o **corpo computacional**.

A máquina torna-se um organismo observável, com sinais internos, memória e adaptação.

### Lacuna identificada
Grande parte da vida artificial:
- abstrai o sistema computacional subjacente,
- não integra um sistema operativo real,
- nem considera falhas técnicas como eventos cognitivos.

O NFDOS propõe um organismo digital que **vive dentro das restrições reais de um OS**.

#### Notas internas
- Emergência sob restrições técnicas reais.
- Falha como estímulo evolutivo.
- Vida artificial aplicada a sistemas operativos.

#### Checklist para aprofundamento
- Vida artificial aplicada a sistemas computacionais reais
- Limites da emergência sem aprendizagem estatística
- Comparação com robótica incorporada

## 2.6 Síntese e Posicionamento do NFDOS

O NFDOS situa-se na interseção de várias áreas, mas não se encaixa integralmente em nenhuma.

Ele não é:
- apenas uma arquitetura cognitiva,
- nem apenas um sistema operativo,
- nem apenas um sistema de agentes.

É uma tentativa de explorar a pergunta:

> *O que acontece quando o sistema operativo passa a observar, recordar e interpretar o próprio funcionamento?*

As lacunas identificadas ao longo deste capítulo fundamentam a motivação do trabalho apresentado nos capítulos seguintes.

### Questões abertas para investigação futura

- Como escalar memória episódica sem perder significado?
- Até que ponto homeostase simbólica melhora estabilidade real?
- Que limites emergem ao remover LLMs do ciclo cognitivo?
- Pode um OS desenvolver “preferências operacionais” estáveis?
- Onde termina regulação técnica e começa cognição?

Estas questões orientam o desenvolvimento contínuo do NFDOS.
