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
Terreiro do Paço em Lisboa

A primeira iniciativa do ciclo Alterações Climáticas: Impactos Biológicos e Socioeconómicos é organizada por Ciências. O próximo evento desta rede ocorre em julho e está a ser preparado pelo Instituto Superior de Agronomia.

Centro Cultural de Montargil, Ponte de Sor

O Centro Ciência Viva do Lousal (CCVL) – Mina de Ciência recebeu o prémio Melhor Projeto Público 2017. A Faculdade é membro associado e fundador da Associação CCVL garantindo a atualização e o rigor dos conteúdos comunicados.

Marta Aido junto ao globo terrestre

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de junho é com Marta Aido, que trabalha no Instituto Dom Luiz.

Novos mapas de risco de incêndios florestais para 2018 resultam de um trabalho conjunto entre engenheiros florestais, estatísticos e climatólogos.

Fotografia do setup experimental

O professor do Departamento de Biologia Vegetal e membro da COST Action FA1306, que chegou agora ao fim, faz um balanço da rede transeuropeia e dá-nos a conhecer o projeto INTERPHENO e que poderá ser o primeiro passo para a constituição de uma rede nacional de fenotipagem.

Torre de pedras

"Associada à ideia de perfeccionismo surge a luta por objetivos elevados e irrealistas". Mais uma rubrica da psicóloga Andreia Santos.

Margarida Amaral

Nesta fotolegenda destacamos uma passagem da entrevista com Margarida Amaral, professora do DQB e coordenadora do BioISI e que pode ser ouvida no canal YouTube e na área multimédia deste site.

“The Medieval and Early Modern Nautical Chart: Birth, Evolution and Use”

Joaquim Alves Gaspar, distinguido em 2016 com uma starting grant, a primeira a ser atribuída a um membro de Ciências, volta a “encantar” o Conselho Europeu de Investigação.

Uma mão com enguias

Ciências organiza a primeira reunião do projeto europeu, na qual participam mais de 50 especialistas portugueses, espanhóis e franceses, com o objetivo de debater formas de recuperação da enguia-europeia.

José Avelino Pais Lima de Faria,o proeminente cientista de 92 anos, antigo aluno de Ciências - licenciou-se em Ciências Físico-Químicas em 1950 - volta colaborar com a Faculdade, com um artigo sobre a atividade científica, selecionando para o efeito um conjunto de eminentes personalidades. Dois dias após a publicação deste artigo, J. Lima-de-Faria faleceu. A Faculdade lamenta o triste acontecimento e apresenta as condolências aos familiares, amigos e colegas.

Oradores do Ignite IAstro na Assembleia da República

No âmbito da efeméride ocorreu uma sessão do Ignite IAstro na Assembleia da República. O Dia Nacional dos Cientistas é celebrado desde 2016.

Grande auditório

A nova direção de Ciências para os próximos quatro anos tomou posse a 15 de maio de 2018. Luís Carriço é o novo diretor e a sua equipa conta com cinco subdiretores: Margarida Santos Reis, Fernanda Oliveira, Jorge Maia Alves, Hugo Miranda e Pedro Almeida.

Logotipo

A final nacional da 14.ª edição das Olimpíadas de Química Júnior ocorreu a 12 de maio no Departamento de Química e Bioquímica de Ciências. Os melhores classificados podem vir a integrar a equipa portuguesa que participará na European Science Olympiad, em 2019.

Pint

O Pint of Science traz para bares portugueses e internacionais assuntos científicos de forma descomplicada.

Beatriz Lampreia

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de maio é com Beatriz Lampreia, assistente técnica do Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica.

Marés

Investigadores de Ciências identificaram um novo ciclo global de marés que ocorre ao longo de grandes escalas de tempo geológico.

Sara Silva

Sara Silva, investigadora do Departamento de Informática, do BioISI – Instituto de Biosistemas e Ciências Integrativas e investigadora convidada da Universidade de Coimbra, ganhou o EvoStar Award 2018, um galardão que reconhece a qualidade e o impacto mundial do trabalho desenvolvido ao longo da sua carreira na área da computação evolucionária.

Pedro Castro

Nesta fotolegenda destacamos uma passagem da entrevista com o engenheiro químico Pedro Castro e que pode ser ouvida no canal YouTube e na área multimédia deste site.

Alunos no Campus de Ciências

"É necessário um equilíbrio entre aquilo que eu e o outro precisamos", explica a psicóloga Andreia Santos, na sua rubrica habitual.

CAP

A 8.ª conferência Communicating Astronomy with the Public, ocorrida em março, no Japão, juntou mais de 450 comunicadores de ciência, de 53 países. João Retrê, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço foi um deles.

relógio solar

“O que é o Planeta Terra?” foi a questão que marcou o início dos workshops “Relógio Solar” e “Robot/Pintor” que decorreram no passado dia 9 de abril na Faculdade de Ciências e que contaram com a participação de 15 alunos do Colégio da Beloura em Sintra com idades entre os 4 e os 5 anos.

Rosto do investigador

O prémio é concedido pelos editores do Journal of Coordination Chemistry a um jovem químico, autor do melhor artigo do ano. Pela primeira vez é atribuído a um português, no âmbito de um trabalho realizado por investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, nomeadamente no Centro de Química e Bioquímica e no Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas .

Célia Lee

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de abril é com Célia Lee, que trabalha no suporte à investigação e à prestação de serviços no Instituto Dom Luiz.

 BARCOSOLAR.EU

Sara Freitas, doutoranda de Sistemas Sustentáveis de Energia, colabora no Festival Solar Lisboa, que acontece em maio e inclui muitas atividades gratuitas, tais como passeios num catamarã solar, semelhantes aos que ocorreram em abril no Parque das Nações e que contaram com a presença do grupo Energy Transition do Instituto Dom Luiz.

Erica Sá, bióloga, bolseira e membro da equipa do MARE, faleceu dia 11 de abril, aos 36 anos. A Faculdade lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Páginas