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
Postal da Praia da Conceição-Duquesa, em Cascais, 1930

Num contexto em que as alterações climáticas e a erosão costeira colocam desafios crescentes à gestão do litoral, uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, em colaboração com o U.S. Geological Survey, desenvolveu uma metodologia inovadora que transforma postais turísticos e fotografias históricas em dados científicos sobre a evolução costeira.

Luís Leitão posa para a foto em cima da sua BTT e em frente a um rio

Luís Leitão, estudante do Mestrado em Engenharia Física de Ciências, realizou o seu Erasmus na Sorbonne, em Paris, França, no ano letivo de 2024/2025. Contada assim, a sua história poderia ser uma entre tantas outras de alunos que, a bordo do programa europeu, partem em viagem além-fronteiras para enriquecer os seus estudos mergulhando em diferentes culturas.

Grande Auditório de CIÊNCIAS

No sábado, 24 de maio, CIÊNCIAS acolheu o evento Technovation Girls Portugal que, pelo 4.º ano consecutivo em Portugal foi coordenado pela Happy Code, tendo como missão direcionar as rap

A atividade foi realizada no formato online e promovida pelo Gabinete de Segurança, Saúde e Sustentabilidade da Faculdade.

Em celebração do Dia Mundial da Segurança e Saúde no Trabalho, assinalado a 28 de abril, CIÊNCIAS promoveu uma sessão especial de ginástica laboral direcionada aos seus docentes e técnico-administrativos.

Foto de Ana Rita Lopes.

Ana Rita Lopes, investigadora do MARE-ULisboa - Centro de Ciências do Mar e do Ambiente em CIÊNCIAS, foi uma das quatro cientistas galardoadas com a Medalha de Honra L’Oréal Portugal para as Mulheres na Ciência 2024.

Foto da assinatura do protocolo.

A Faculdade de Ciências consolida a sua posição de liderança na investigação científica ambiental com a criação da primeira Cátedra em Sustentabilidade de Ecossistemas Subterrâneos – Loulé. Este compromisso conjunto entre ciência, políticas públicas e responsabilidade ambiental corporativa, representa um investimento de 370 mil euros e foi celebrado no passado dia 23 de maio através de um protocolo entre a Faculdade, a Câmara Municipal de Loulé, a FCiências.ID e a empresa Bondstone.

imagem científica

Ganna Rozhnova, líder do Infectious Disease Dynamics Lab do Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (BioISI), polo da Faculdade, coordena um estudo, publicado na revista Nature Communications, que relata o impacto de uma potencial cura do VIH na dinâmica de transmissão do vírus, utilizando um modelo matemático.

Cientistas a bordo do RV Sarmiento de Gamboa

Catarina Guerreiro, investigadora da Faculdade de Ciências e do projeto CHASE, integrou uma expedição, no âmbito do projeto Ocean ICU, com a missão de avaliar o papel da variabilidade regional no Atlântico Oriental na formação das complexas bombas de carbono do oceano.

Luis Carriço e José Manuel Rebordão

No Dia de Ciências 2025 a Direção da Faculdade de Ciências homenageou o investigador José Manuel Rebordão reconhecendo o seu impacto na Comunidade de Ciências 2024, e anunciando a nova designação da sala 01.03.23 da FCiências.ID como Auditório José Manuel Rebordão.

Participantes do BRIDges: Boosting research in interdisciplinary domains

BRIDges: Boosting research in interdisciplinary domains ocorreu no passado dia 14 de maio, no campus da Faculdade.

CIÊNCIAS lança Rotas para a Sustentabilidade para promover sistemas alimentares sustentáveis em 17 municípios

A Faculdade de Ciências dá início a uma nova fase do projeto GrowLIFE com o lançamento das Rotas para a Sustentabilidade, uma iniciativa que visa fortalecer práticas alimentares sustentáveis e promover cadeias curtas de abastecimento em Portugal.

Rita Eusébio

Rita Eusébio é uma das finalistas de Ciências da competição “Três Minutos de Tese – Universidade de Lisboa” - 3MT ULisboa 2025, que se realiza a 22 de maio, pelas 18h00, no Pavilhão de Portugal.

Campus da Faculdade

O Dia Mundial da Reciclagem celebra-se a 17 de maio, uma data instituída pela Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO) para relembrar a importância de reduzir, reutilizar e reciclar os resíduos. Na Faculdade de Ciências acreditamos que cada ação conta. A reciclagem é mais que um hábito, é um compromisso com o futuro. É a prova de que pequenas escolhas, ajudam a transformar o presente num futuro mais sustentável.

Pessoas posam para fotografia

O 1.º Workshop de Investigação na RAEGE Açores ocorreu entre 8 e 11 de maio de 2025 nas instalações da RAEGE na ilha de Santa Maria.

Foto de Manuel Abreu a receber a Menção Honrosa.

O projeto ESPRESSO recebeu uma menção honrosa do Prémio de Inovação em Ciências e Tecnologias Espaciais 2025. A participação do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) no projeto ESPRESSO, através de equipas da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, recebeu a única menção honrosa do Prémio de Inovação em Ciências e Tecnologias Espaciais da Agência Espacial Portuguesa (PT Space).

João Duarte assume presidência de divisão da União Europeia de Geociências.

João C. Duarte, coordenador do Doutoramento em Geologia da Faculdade de Ciências e investigador no Instituto Dom Luiz, foi nomeado Presidente da Divisão de Tectónica e Geologia Estrutural da União Europeia de Geociências (EGU).

Foto de José Mariano Gago

A Faculdade de Ciências reconhece e celebra a excelência dos nossos cientistas que inspiram e impulsionam o avanço contínuo da ciência, conhecimento e inovação.

Tartaruga no oceano

Acaba de ser publicado na revista npj Ocean Sustainability do grupo Nature um artigo liderado por Catarina Frazão Santos, professora da Ciências, que estabelece um novo rumo para a proteção dos oceanos.

Joel Laia

Entrevista com Joel Laia, um dos finalistas de Ciências da competição “Três Minutos de Tese – Universidade de Lisboa” - 3MT ULisboa 2025, que se realiza a 22 de maio, pelas 18h00, no Pavilhão de Portugal. O jovem frequenta o programa de doutoramento em Biodiversidade, Genética e Evolução.

árvores caídas na Alameda da Universidade

Reflexão sobre o desenho urbano e o planeamento do espaço público: áreas verdes saudáveis requerem complexidade ecológica, e não apenas árvores espalhadas como ornamentos urbanos. Artigo da autoria de António Vaz Pato e David Avelar, guardiões da HortaFCUL

Rita Eusébio e Joel Laia

Esta é já a 3.ª edição que a ULisboa promove e Ciências esteve envolvida desde o início, com estudantes finalistas e premiados em todas as edições.

Atividades do Dia Aberto

A 24.ª edição do Dia Aberto juntou mais de 2500 alunos dos ensinos básico e secundário de cerca de 350 escolas de norte a sul do País e dos Açores. O programa incluiu cerca de 150 atividades. Leia os testemunhos de quem participou no evento e consulte a fotogaleria.

Cecília Rodrigues, Luís Carriço, Conceição Freitas e Luis Ferreira

Conceição Freitas, professora da Faculdade, tomou posse como presidente do Conselho Científico (CC) da CIÊNCIAS, no passado dia 7 de maio, na Reitoria da ULisboa. Este é o segundo mandato de Conceição Freitas como presidente do CC.

Jorge Relvas e Rui Agostinho

No Dia de Ciências 2025 a Direção da Faculdade de Ciências homenageou o professor aposentado Rui Agostinho reconhecendo o seu impacto na sociedade 2024. A apresentação da distinção coube a Jorge Relvas, subdiretor da Faculdade. Leia o discurso de agradecimento de Rui Agostinho na notícia.

Pessoas na biblioteca

A Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (ULisboa) integra o top 10 do estudo “RepScore™ 2025 - Reputação das marcas em Portugal”, na categoria ensino superior, da consultora OnStrategy.

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