No Campus com Helder Coelho

Atualidade dos Analisadores Semânticos

Helder Coelho

Nos últimos anos, a possibilidade de falar com uma máquina (relógio, telemóvel, computador portátil, automóvel), um dos sonhos da Inteligência Artificial, tornou-se trivial, pois a tecnologia da linguagem (tradução, reconhecimento, análise, síntese) evoluiu bastante desde a aposta da Apple no Siri em 2011 (veja-se o "Technology Quarterly" do "Economist" de 5 de janeiro de 2017, e a melhoria da precisão no reconhecimento das palavras ou na tradução, cada vez mais perto dos 100%). No entanto, esta vitória da ciência (na idade da avalanche dos dados ou Big Data) não foi fácil e, o que estava em causa, o poder de análise semântica (semantic parser) cresceu (scaled up) graças à fusão dos aspetos lógicos e estatísticos. Mais, o analisador é agora capaz de aprender (Liang, 2016), e foram os avanços da Aprendizagem Mecânica e dos Modelos Estatísticos (Hidden Markov Model, a via da força bruta) os principais responsáveis pelo entusiasmo da indústria e dos mercados. A Microsoft, a Facebook, a Google foram também para a luta e parecem estar empenhadas em melhorar os seus resultados.

Duas linhas de investigação confrontaram-se nos últimos 40 anos, o lado da linguística formal, defendido por Noam Chomsky, e o lado da teoria da informação, que se apoiou em Claude Shannon. E, não se deve esquecer Zellig Harris, o qual defendeu uma aliança forte entre os princípios gramaticais e os informacionais, e o mesmo aconteceu com a via da teoria das linguagens formais.

As técnicas matemáticas ganharam espaço e estão hoje na frente pelos avanços e a lidar com as avalanches de dados. Na presente década, graças aos esforços de um grupo pequeno de empresas, a via da teoria da informação ganhou adeptos, sobretudo devido aos sucessos no reconhecimento da voz (discurso), na busca de informação, e na tradução das línguas. Ferramentas online como o BabelFish (apoiada em regras) e o Google Translate, passaram a ser usadas e prezadas. Empresas mais pequenas, como a Nuance (e o programa Dragon Dictate), mostraram que as tecnologias das redes neuronais são úteis (a DeepMind da Google inaugurou, em 2014, um novo modo de sintetizar os discursos orais, recorrendo a redes neuronais profundas).

O mercado do processamento da língua natural (PLN), segmentado em codificação automatizada, análise de textos, reconhecimento de carateres óticos, resposta interativa em voz, reconhecimento de padrões e imagens, e analítica da voz, tenderá a aumentar muito nos próximos dez anos.

A compreensão de uma língua natural (Português) passou a poder ser decomposta em duas etapas, a tradução das frases lógicas (representação do seu significado) e a produção de ações. E, os analisadores semânticos são capazes de aprender as formas lógicas que estão associadas aos pares frases/ações. A compreensão é organizada com vários módulos, como o executor, a gramática, o modelo, o analisador e o aprendiz. E, o sistema por detrás da compreensão é ensinado e, após o treino, aumenta a sua precisão de trabalho. Mas, devemos ter um certo cuidado pois as línguas estão cheias de ambiguidades e exceções.

Compreensão profunda + raciocínio lógico
(sintaxe, semântica e pragmática)

A composição do significado de uma frase (expressão) é o resultado do arranjo/combinação das subexpressões (partes significantes da frase).

No início (anos 60), e nas duas décadas seguintes, era muito difícil ir além de domínios limitados (fechados) e de enfrentar as complexidades de uma língua em geral, apenas com regras feitas à mão. A evolução da aprendizagem mecânica, foi influenciada pelas técnicas estatísticas, já adotadas pelo reconhecimento de padrões (discurso com voz), e também graças ao modo repetitivo de explorar exemplos de comportamento (entrada/saída) e de os obrigar ao encaixe num modelo (estatístico). A revolução passou ainda pelo enfraquecimento da supervisão (na passagem das formas lógicas anotadas às respostas) e pela ampliação (scaling up) dos analisadores semânticos a domínios mais abertos e complicados. Se os primeiros sistemas exigiam as formas anotadas, os novos começaram a ser treinados com as respostas (via aprendizagem). E, finalmente, a aplicação dos analisadores a diferentes domínios e além do que é mais comum, a pergunta/resposta, tais como a navegação de robôs, a identificação de objetos em cenas, ou a conversão da língua natural em expressões regulares.

O escalamento (scaling up) é, hoje em dia, um dos problemas interessantes da Informática. Consiste em passar de um protótipo (em geral com uma escala pequena) para um sistema mais realista, e na maioria dos casos não exige apenas grandes computadores (alta velocidade e poder de processamento, enormes memórias).

Por exemplo, em simulação social baseada em agentes inteligentes, requer paciência para afinar os principais parâmetros, tornar os agentes cognitivos parecidos com os seres humanos, e multitudes de agentes diferentes em cenários com paisagens bem sofisticadas (o filme Avatar de James Cameron é um bom exemplo de um empreendimento que levou dez anos a realizar, recorrendo a novas tecnologias e ferramentas). No caso de conflitos sociais (como as manifestações de protesto em rua) passar de 1.000 agentes para 2.000 é trivial, mas o salto para 10.000 impõe muito trabalho, tempo e paciência para as afinações.

No futuro, os desafios são ainda grandes, como por exemplo a representação semântica da linguagem ou que supervisão se deverá adotar para aprender a semântica. Recentemente, houve bastante interesse em recorrer às redes neuronais, e suas extensões, para atacar as tarefas mais populares do processamento da língua natural, a tradução mecânica e a pergunta/resposta (veja-se o sucesso do sistema Watson da IBM e da interface Siri da Apple, desde 2011). A paridade entre a tecnologia e o desempenho humano está ainda longe, medida em 2/3 anos, embora os produtos comecem a surgir, como os automóveis com controles ativados por voz. Para alguns, criar discurso ou compreendê-lo são duas operações opostas.

No Departamento de Informática (DI) da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), o grupo do professor António Branco, por detrás da unidade de investigação e desenvolvimento NLX (criada no início de 2000), disponibilizou um serviço o LX-Service para se observarem algumas das ferramentas desenvolvidas em cerca de 20 anos de estudo (LX-Suite, LX-Conjugator, LXGram, POS Tagger, LX-Tokenizer, Lematizador verbal). Recentemente foi aprovado o projeto CNPTDeepMT (Tradução Automática Profunda entre Chinês e Português, no domínio do eCommerce), com a duração de três anos, o apoio da FCT e do Ministério da Ciência e Tecnologia da China e a ser realizado na unidade NLX no DI Ciências ULisboa.

Referência
Liang, P. Learning Executable Semantic Parsers for Natural Language Understanding, Communications of the ACM, Setembro, Vol. 59, Nº 9, 2016.

Helder Coelho, professor do Departamento de Informática de Ciências
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt

O Tec Labs - Centro de Inovação da Faculdade participou numa missão de quatro dias, na Alemanha, organizada pelo Health Cluster Portugal (HCP). Leia a crónica publicada no blog do Centro de Inovação da Faculdade e saiba como decorreu a visita.

O Prémio Breakthrough em Física Fundamental 2020, um dos mais prestigiantes em Física, foi atribuído ao projeto Event Horizon Telescope (EHT) e a cada um dos 347 membros, incluindo o português Hugo Messias, antigo aluno da Ciências ULisboa e atualmente investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. Hugo Messias foi ainda galardoado este ano com o prémio GQ Men of the Year, na categoria ciência.

Andreia Tracana, Giulia Sent e Carolina Sá junto ao Discovery em Ponta Delgada

Carolina Sá, professora do DBV e investigadora do polo da Faculdade do MARE, doutorada em Ciências do Mar, juntamente com Andreia Tracana, Giulia Sent respetivamente mestre e estudante do mestrado em Ciências do Mar, também elas investigadoras do MARE Ciências ULisboa, participaram no cruzeiro AMT29, que atravessou o Atlântico, desde o Reino Unido até Punta Arenas, na América do Sul, a bordo do navio Discovery.

Rui Agostinho com alunos

Rui Agostinho, professor do Departamento de Física e investigador do polo da Faculdade do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, recebe no Dia Nacional da Cultura Científica o Grande Prémio Ciência Viva Associação Mutualista Montepio 2019, pela sua ação notável na promoção da cultura científica como professor, investigador, autor e divulgador na área da Astronomia.

Sala da aula

Ana Eliete dá aulas de Matemática há cerca de 15 anos e sempre quis ser professora. Escolheu a profissão por vocação. É licenciada em Ensino da Matemática, pela Universidade de Évora, e em 2011 concluiu o mestrado em Matemática para Professores, pela Ciências ULisboa.

A fibrose quística é uma doença genética hereditária rara que afeta cerca de 400 pessoas em Portugal

Margarida Amaral, professora do Departamento de Química e Bioquímica da Ciências ULisboa e coordenadora do Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas, foi distinguida com o Jack Riordan & Paul Quinton CF Science Award 2019, que visa homenagear os cientistas cuja missão é encontrar a cura para a fibrose quística.

Representantes da Delta Soluções, Nevaro, Vawlt e equipa do Tec Labs no Web Summit 2019

O Tec Labs voltou a marcar presença no Web Summit, com a Delta Soluções, a Nevaro, a Vawlt Technologies e a UpHill, segundo o blog do Centro de Inovação da Faculdade. Entretanto, já é possível efetuar o pré-registo na edição 2020 do mediático certame dedicado à inovação tecnológica.

Maria Elvira Callapez e Vânia Carvalho, do Museu de Leiria, recebem o prémio das mãos de Thomas Misa, presidente da SHOT e Arwen Mohun, presidente eleita da SHOT

A exposição “Plasticidade – uma História dos Plásticos em Portugal” - em exibição no Museu de Leiria - ganhou o Dibner Award for Excellence in Museum Exhibits. A exposição premiada é uma das metas do projeto “O Triunfo da Baquelite – Contributos para uma História dos Plásticos em Portugal”, coordenado por Maria Elvira Callapez, investigadora do polo da Ciências ULisboa do Centro Interuniversitário de História das Ciências e da Tecnologia.

 2.ª edição do prémio “Internet +” de inovação e empreendedorismo da China e países de língua portuguesa para estudantes universitários

A Nevaro, uma spin-off da Ciências ULisboa, fundada por Francisca Canais e Rita Maçorano, duas alunas do mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica (MIEBB), e por Hugo Ferreira, professor do Departamento de Física e investigador do Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica da Faculdade, participou na 2.ª edição do prémio “Internet +” de inovação e empreendedorismo da China e países de língua portuguesa para estudantes universitários, ganhando no final do concurso o prémio de bronze.

Galeria Ciências

"Visitar esta exposição é entrar na pesquisa de Katrin von Lehmann sobre o desenho usando o método artístico de experimentação, assim como na aventura interdisciplinar que pretende, a partir da Filosofia, perceber um pouco mais das possíveis relações entre Arte e Ciência." Crónicas em Ciências com Catarina Pombo Nabais, curadora da exposição.

Encontro sobre Mamíferos Marinhos

 A 1.ª edição do Encontro sobre Mamíferos Marinhos (EMMA 2019) realiza-se em Ciências ULisboa, no auditório da FCiências.ID, sito no edifício C1, piso 3, no próximo dia 15 de novembro, e visa reunir a comunidade científica e empresarial que trabalha com mamíferos marinhos em Portugal.

20 de outubro comemorou-se o Dia Europeu da Estatística

O Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa juntou-se à celebração do Dia Europeu da Estatística pelo 4.º ano consecutivo, numa sessão com três convidados de peso - Hygor Piaget, Carlos da Camara e Vitor Sousa - que apresentaram de forma clara a Estatística como pilar transversal da ciência.

Margarida Amaral, professora do Departamento de Química e Bioquímica da Ciências ULisboa e coordenadora do Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas, visitou este ano a Naturalist, uma empresa startup, sediada na ilha do Faial, nos Açores e que integra investigadores da Faculdade e do Centro de Ciências do Mar e Ambiente.

Em plena emergência climática, um grupo de investigadores desenvolveu um novo método de criar hidrogénio a partir da água e que pode fomentar novas oportunidades para a captura de energia renovável. “Este estudo permite uma melhor compreensão dos resultados experimentais e poderá guiar estudos futuros da mesma linha temática”, refere Nuno A. G. Bandeira, investigador do DQB Ciências ULisboa, do CQB, do BioISI e um dos autores do artigo.

Margarida Dionísio Lopes, João Brito, Inês Ramos, Débora Borges Santos com Luís Carriço

A equipa Nikola Tesla foi a grande vencedora desta segunda edição dos Innovation Days, com a Keep on Care, uma aplicação que ajuda os cuidadores informais a organizarem as suas atividades e a contactarem especialistas. Leia a crónica publicada no blog do Centro de Inovação da Faculdade.

Topografia de um modelo geodinâmico

Um novo estudo publicado na prestigiada revista Nature Communications e no qual estiveram envolvidos João C. Duarte, investigador do DG Ciências ULisboa e do IDL e Filipe M. Rosas, professor do DG Ciências ULisboa e investigador do IDL, mostrou que a resposta a esta pergunta se encontra na fronteira entre o oceano Pacífico e a margem continental do este asiático, junto ao Japão e às Filipinas, já que nesta zona existe um limite de placas tectónicas caracterizado pela presença de grandes zonas de subducção, onde diversas placas tectónicas mergulham umas sob as outras.

Ondas de calor de 1 a 7 de agosto de 2018 (à esquerda) e de 24 a 30 de junho de 2019 (à direita). As cores indicam o número de dias com intrusão de massa de ar quente proveniente do norte de África. Os pontos a negro identificam as regiões que, pela primeira vez (pelo menos desde 1948), foram afetadas por uma massa de ar com essas características

Um grupo de investigadores descobriu que as intrusões de massas de ar provenientes do Saara aumentaram de frequência, particularmente desde meados da década de 1970, concluindo ainda que estes fenómenos atingem latitudes cada vez mais a norte no espaço europeu. O grupo integra investigadores de Ciências ULisboa e do IDL, entre outras instituições portuguesas e estrangeiras.

A equipa de cerca de 170 EU Careers Ambassador de 2019/2020 de vários países da UE

No ano letivo de 2019/2020, todos os estudantes de Ciências ULisboa que tenham interesse e dúvidas sobre as carreiras da União Europeia (UE) poderão contactar Catarina Hoosseni por email eucareers.fcul@gmail.com ou via LinkedIn! A aluna de Ciências ULisboa do último ano do mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica está disponível para aconselhar e explicar todo o processo de recrutamento na UE!

Comité de Gestão da Ação COST CA15216 reuniu-se em Ciências ULisboa

Comité de Gestão da Ação COST CA15216 reuniu-se no campus da Ciências ULisboa. O objetivo desta ação é decifrar os segredos dos organismos que produzem bioadesivos e usar as suas propriedades invulgares, nomeadamente boa adesão na presença de fluidos, convertendo-os em novos produtos com aplicações médicas e industriais.

Propagação de bactérias (E.coli) num meio com obstáculos. Cada linha representa a trajetória de uma bactéria diferente

Estudo da UCL e do CFTC Ciências ULisboa pode ser útil no controlo de ecossistemas microbióticos e no desenvolvimento de dispositivos médicos. Entrevista com Nuno Araújo e Vasco Braz, autores do artigo publicado na Nature Communications.

Propagação de bactérias (E.coli) num meio com obstáculos. Cada linha representa a trajetória de uma bactéria diferente

A propagação de bactérias perto de superfícies é fortemente influenciada pela presença de obstáculos. Investigadores da University College London, no Reino Unido e do Centro de Física Teórica e Computacional da Ciências ULisboa publicaram recentemente um estudo na revista Nature Communications, cujos resultados contribuem para o conhecimento de uma das áreas mais ativas da Física da Matéria Condensada - o estudo de matéria ativa em ambientes complexos.

"Quando há 50 anos, em julho de 1969, astronautas norte-americanos (missão Apollo 11) pousaram pela primeira vez na Lua as suas impressões registaram uma imensa desolação. O ambiente, sem vida ou atmosfera, que aí foram encontrar quadrava bem com o nome atribuído à grande planície crivada de crateras onde haviam chegado: o Mar da Tranquilidade." Crónicas em Ciências com Luís Tirapicos.

Campus Ciências ULisboa

No passado dia 4 de outubro ocorreu um incidente num laboratório do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE), em Ciências ULisboa.O edifício foi evacuado e dado o alerta para os meios externos de socorro, que em articulação com o sistema de segurança da Faculdade rapidamente controlaram a ocorrência.Não houve qualquer vítima, nem danos materiais a registar.

LMG

Investigação liderada por cientistas do polo da Ciências ULisboa do MARE revela como os mutualismos de limpeza marinhos lidam com o aquecimento e acidificação dos oceanos. José Ricardo Paula, primeiro autor do artigo publicado recentemente na revista Scientific Reports do grupo Nature, está inscrito no doutoramento de Biologia - especialidade de Biologia Marinha e Aquacultura e sempre foi apaixonado por comportamento animal, cooperação e mutualismos - especialmente debaixo de água.

 LxUs

"Fomos os mais rápidos, mas não conseguimos trazer o troféu para casa. Não importa, a jornada já foi o próprio prémio." Crónicas em Ciências com o professor Hugo Ferreira. O tema em foco é a competição internacional de estudantes universitários SensUs e a equipa da ULisboa que competiu ao lado de outras 13, provenientes de universidades da Europa, América do Norte, China e Egito.

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