No Campus com Helder Coelho

Prémio Turing para Valiant

Helder Coelho

“Se as pessoas não acreditam que a Matemática é simples, é porque não imaginam como a vida é complicada.”
Joseph Von Neumann, 1947

Quando Leslie Valiant ganhou o Prémio Turing (equivalente ao Nobel da Computação) referente a 2010, promovido pela ACM, o foco da justificação foi o trabalho então desenvolvido (as contribuições inovadoras) na teoria da aprendizagem computacional (vulgo Machine Learning), com ligações à Matemática e à Ciência Cognitiva, e na teoria da ciência da computação (nomeadamente, na Complexidade Computacional), o que permitiu avanços na Inteligência Artificial (IA), levando a aplicações do processamento da língua natural, do reconhecimento da escrita e da visão por computador. Mais propriamente, um modelo da aprendizagem (Probably Approximately Correct ou PAC) e algoritmos que adaptam o seu comportamento, em resposta à realimentação do ambiente envolvente. Os grupos de I&DE da IA abraçaram o seu ponto de vista, nos anos seguintes, através da conceção de ferramentas críticas para o projeto de sistemas inteligentes (casos da Google, Apple, IBM, Facebook, Amazon, Microsoft), como o Watson da IBM.

O que impressionou, e também o júri do Prémio, foram as intuições e a sua perspicácia para a interdisciplinaridade, além da criatividade das ideias e a sua enorme aplicabilidade (Medicina, Processamento de Imagens, Teoria dos Jogos, Transportes).

Valiant acredita que a ciência da aprendizagem permanece apenas explorada parcialmente, e que o uso das previsões (via a Aprendizagem) no mundo atual, tão sujeito às mudanças e às surpresas, é particularmente interessante. Por exemplo, os sistemas biológicos são altamente adaptativos, e compreender o que eles fazem, passo a passo, e porquê tem êxito, levaram-no a considerá-los como tópicos ideais para uma teoria da aprendizagem e da ciência da computação.

A escolha mais crítica para um cientista tem a ver com os problemas em que vai trabalhar, e assim Valiant isolou uma das questões que foi a que se refere à possibilidade de especificar o que significa para um processo mecânico (mecanismo) aprender efetivamente. Se defendemos que uma máquina pode fazer isto, o que é razoável então perguntar, questionou Valiant. A sua definição de aprendizagem, provavelmente e aproximadamente correta (PAC), é uma especificação. É quantitativa e assim deu-lhe um modo de comparar os algoritmos diferentes de aprendizagem, em relação a quanta computação fazem, a quantas experiências necessitam, e a quão bem generalizam. E, de facto, isto permitiu desenvolver algoritmos de aprendizagem mais úteis.

A procura de algoritmos, por detrás da vida, levou Valiant a inventar o conceito de ecoritmo (algoritmo de aprendizagem cujo desempenho é avaliado contra a entrada que recebe de um mundo não controlado e imprevisível) para se aproximar dos mistérios da evolução e da mente. O mundo biológico, no seu núcleo, é computacional e esta convicção de Valiant enraíza-se na equivalência que ele encontra entre os cérebros e os computadores. Por exemplo, a classificação automática das caras de gatos, em fotografias, é hoje possível através de redes de aprendizagem profunda (DeepLearning). A ideia dos ecoritmos é explorar computacionalmente organismos biológicos ou espécies inteiras. E, isto, inspira-se na equivalência entre os modos como os indivíduos aprendem e como também evoluem os sistemas ecológicos, o que poderá conduzir à fusão das ciências da vida com a ciência da computação.

Mas o que é a aprendizagem? É um tipo de cálculo, onde o objetivo é realizar um bom desempenho num mundo que não é modelado à frente do tempo. Um algoritmo de aprendizagem recebe observações desse mundo, e decide o que fazer, sendo depois avaliado pela decisão que for tomada. Ora, todo o conhecimento que qualquer indivíduo tem deve ser adquirido quer através da aprendizagem, ou via um processo evolucionário. E, se isto é verdade, então a aprendizagem individual e os processos evolucionários deverão ter uma teoria unificada para fornecer as explicações.

Para Valiant, a computação é uma ferramenta para estudar as ciências naturais, e o grande interesse de Alan Turing (pioneiro da computação e da IA) era precisamente os fenómenos naturais, em particular a inteligência, os limites do cálculo mecânico e a formação de padrões. Valiant acredita que os algoritmos, que a natureza usa, são sensíveis e compreensíveis, e que não precisa de intuições que nós somos incapazes de ter. Valiant pensou que a inteligência é também feita com processos tangíveis, mecânicos e compreensíveis. E, por isso é que compreendemos a inteligência que colocamos nas máquinas, de forma a tornar o seu comportamento suficientemente previsível. Quer isto dizer, que não devemos recear as super inteligências, e, também, que elas ultrapassem a nossa capacidade de as controlar.

Referências
Valiant, L. Evolvability, Journal of the ACM, 2007.
Searching for the Algorithms Underlying Life, Valiant Interview by Quanta Magazine, January 28, 2016.

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

Faleceu a 9 de fevereiro de 2018, com 97 anos, Carlos Mateus Romariz Monteiro.

Passamos, quer no trabalho como em momentos de lazer, longos períodos sentados. Estar sentado é um descanso! Mas, será mesmo assim?

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum defevereiro de 2018 é com João Martins, técnico superior do Departamento de Física de Ciências.

A cooperação (e colaboração) científica apoia-se sempre em ensinar e aprender (dar e receber), num registo de amizade e humildade, de motivação e de empolgamento. A paridade é fundamental, tal como o “foco e simplicidade”, a relevância e a utilidade (Steve Jobs).

João Carlos Marques, professor da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra é o novo diretor do MARE, sucedendo no cargo Henrique Cabral, professor do Departamento de Biologia Animal de Ciências.

A iniciativa possibilita aos estudantes a recolha de informação sobre diversas áreas do saber das 18 escolas da Universidade de Lisboa.

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O artigo “The Little Ice Age in Iberian mountains” publicado em fevereiro de 2018 na Earth-Science Reviews caracteriza com maior precisão o último grande evento frio do hemisfério norte, de acordo com comunicado de imprensa emitido esta quinta-feira.
A Little Ice Age (LIA) ou a Pequena Idade do Gelo ocorreu aproximadamente entre 1300 e 1850 e afetou as comunidades dos Pirenéus. Os resultados desta investigação está a ter algum impacto em Espanha.

“Ao contrário do que aparentava no início deste projeto, foi relativamente fácil dar um ritmo de arte sequencial (banda desenhada) ao argumento.

A 2.ª edição do mestrado em Gestão e Governança Ambiental da Faculdade de Ciências da Universidade Agostinho Neto (FCUAN) deverá arrancar no último trimestre do ano letivo 2018/2019 e contará novamente com o apoio de Ciências. Na 1.ª edição 16 estudantes concluíram com sucesso os programas de estudo.

Cinquenta alunos do 4.º ano do Colégio Colibri, de Massamá, foram cientistas por um dia nos Departamentos de Biologia Animal e Biologia Vegetal.

Quando João Graça Gomes iniciou o estágio “Cenarização Sistema Elétrico 100 % Renovável em 2040”, com a duração de um ano, no Departamento Técnico da Associação Portuguesa de Energias Renováveis (APREN), sob a orientação de José Medeiros Pinto, engenheiro e secretário-geral daquela associação, quis “dar o melhor e mostrar a qualidade do ensino de engenharia na FCUL”. O ano passado foi distinguido com um dos prémios de maior destaque da engenharia nacional.

João Graça Gomes, engenheiro do Departamento Técnico da APREN e mestre em Engenharia da Energia e do Ambiente, foi galardoado com o Prémio - Melhor Estágio Nacional em Engenharia Eletrotécnica da Ordem dos Engenheiros.

Nesta fotolegenda destacamos uma passagem da entrevista com o climatologista Ricardo Trigo e que pode ser ouvida no canal YouTube e na área multimédia deste site.

Por forma a gerir a ansiedade de uma forma mais eficaz antes dos momentos de avaliação são propostas algumas estratégias que não eliminam a ameaça mas podem ajudar a lidar de um modo mais eficaz com a ansiedade.

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O primeiro Dictum et factum de 2018 é com Marta Daniela Santos, responsável pelo Gabinete de Comunicação do cE3c – Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais.

Ciências será o palco de uma eliminatória regional do Famelab 2018, um dos maiores concursos internacionais de comunicação de ciência.

Ler Filosofia (através de Espinosa) permite olhar o mundo, de forma crítica e pensar em profundidade. Em Ciência, observar e refletir são indispensáveis, para caminharmos, abrindo novas linhas de pesquisa.

Vinte e três alunos estiveram na Faculdade de Ciências a estudar as bases metodológicas para a classificação sistemática de plantas. O curso inseriu-se no projeto HEI-PLADI, um programa ERASMUS + e ocorreu pela primeira vez em Portugal.

Parte do antigo bar do edifício C1 de Ciências dá agora lugar a um novo laboratório de investigação em Ecologia Evolutiva. Aqui vai ser explorado um sistema biológico composto por duas espécies de ácaro aranha,Tetranychus urticaeeTetranychus ludeni, que competem por um alimento - a planta do tomate.

O livro Faça Sol ou Faça Vento reúne seis histórias infantojuvenis sobre energias renováveis. Todas elas são escritas por autores com ligação à Faculdade de Ciências da ULisboa.

Será possível ter uma pessoa dentro de um scanner e dizer-lhe para mudar a atividade de diferentes zonas do seu cérebro, com base no que estamos a observar num monitor desse mesmo scanner? Pode a Inteligência Artificial (IA) abordar e interatuar com a Neurociência, e vice-versa?

Quase a terminar o ano, surgem as frequentes resoluções de ano novo, um conjunto de ideias e desejos para aquele que se perspetiva ser um ano talvez igual ou melhor que o anterior. Existem assim duas perspetivas temporais: o ano que passou (o passado) e o que vem (futuro), e é sobre a integração destas duas perspetivas que gostaria de deixar uma reflexão.

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