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

O Conselho Pedagógico da Ciências ULisboa preparou um conjunto de orientações relacionadas com as ferramentas de apoio ao ensino à distância, disponíveis no site da Faculdade e que visam ajudar os professores, investigadores e alunos durante este período de tempo sem aulas presenciais, uma medida implementada no âmbito do Plano de Contingência em Ciências COVID-19.

A Direção da Ciências ULisboa determinou um conjunto de medidas que pretendem contribuir para a contenção da propagação do novo coronavírus e que vigoram até ao próximo dia 27 de março, podendo ser ajustadas conforme a necessidade e a evolução da situação.

O POLAR2E tem como objetivo criar sinergias em áreas como as ciências da criosfera, a modelação climática, a ecologia de ambientes extremos, a deteção remota, a construção em ambientes extremos, a astrobiologia e a engenharia aeroespacial dentro da Universidade.

No ano letivo de 2019/2020, todos os estudantes da Faculdade com interesse e dúvidas quanto aos Young Talent Programmes da Jerónimo Martins (JM) poderão contactar Catarina Bernardo, por email ou via LinkedIn! A aluna finalista de Biologia da Faculdade está disponível para responder a dúvidas sobre as várias oportunidades da JM para jovens universitários.

Segunda rubrica Radar Tec Labs, dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade. A empresa em destaque é a UpHill.

Na sequência das orientações da Direção-Geral da Saúde e procurando evitar desta forma alarmismos desnecessários, sem descurar uma atuação prudente e responsável, Ciências ULisboa elaborou o Plano de Contingência em Ciências COVID-19.

Tiago Guerreiro, professor do DI e investigador do LASIGE Ciências ULisboa, participa no IDEA-FAST, um projeto inovador na área da saúde digital, com um orçamento de 42 milhões de euros.

“O CEAUL tem pessoas com uma contribuição notável para a Estatística em Portugal”, escreve o investigador Tiago Marques, a propósito do último congresso da Sociedade Portuguesa de Estatística.

Que espécies encontrarão os cadetes do NRP Sagres? Que informação se esconde na cor do mar? Estas são algumas das questões a que o CIRCULARES, um projeto de ciência cidadã irá responder durante a viagem de circum-navegação, que deverá terminar em janeiro de 2021.

Ana Rita Carlos, investigadora no polo da Faculdade do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (cE3c) e antiga aluna da Ciências ULisboa, é uma das quatro jovens cientistas portuguesas premiadas na 16ª edição das Medalhas de Honra L’Oréal Portugal para as Mulheres na Ciência, com um estudo sobre os mecanismos que desencadeiam as distrofias musculares congénitas.

José Cabrita Freitas e João Pinto Coelho, investigadores do Departamento de Física e do Laboratory of Optics, Lasers and Systems da Ciências ULisboa, foram distinguidos com o Scientific Achievement Award e com o SET Panel Excellence Award, pelo Conselho de Ciência e Tecnologia da NATO.

Mais de 500 pessoas inscreveram-se no Encontro Nacional sobre Investigação em Alterações Climáticas, uma iniciativa organizada pela Ciências ULisboa em parceria com o IDL e a CML, no âmbito da Lisboa Capital Verde Europeia 2020. O acontecimento visa debater a melhor investigação em alterações climáticas que é realizada em Portugal. O programa integra oito sessões temáticas e uma sessão de posters, com 47 trabalhos.

Ciências ULisboa participou no “Matchmaking” da EIT Health. “O balanço final é bastante positivo pois foi possível obter a participação da Faculdade em duas summer schools e ainda angariar parceiros para propostas campus e innovation lideradas ou comparticipadas pela Faculdade”, refere Ana Faisca, técnica do GAI da Direção de I&D da Ciências ULisboa.

Em Portugal existem atualmente 12 licenciaturas de Bioquímica com um total de 615 vagas. Leia o artigo da autoria do professor Francisco Pinto sobre o importante dinamismo desta comunidade estudantil.

A rubrica Radar Tec Labs, dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade, tem aqui a sua primeira edição, com destaques do mês de janeiro e da spin-off Delox.

Carlos A. Góis-Marques é o primeiro autor deste estudo. O aluno inscrito no doutoramento em Geologia da Ciências ULisboa desenvolve o seu trabalho sob orientação dos professores José Madeira, Miguel Menezes de Sequeira e José M. Fernández-Palácios.

“(…) embora existam mudanças positivas, persiste uma grande diferença entre homens e mulheres cientistas em cargos de topo. Continua a ser muito menor o número de reitoras, diretoras de laboratórios de investigação ou professoras catedráticas. (…)”. Crónicas em Ciências com Maria José Costa, presidente da AMONET.

O Jardim Botânico Tropical a ULisboa volta a abrir portas ao público.  A 1.ª fase do projeto de requalificação incluiu o melhoramento dos caminhos, lagos e linhas de água e alguns canteiros da zona sul do jardim.

“Lena, partiste, mas estarás sempre presente no nosso coração.” Artigo da autoria de Maria Antónia Turkman, professora do DEIO Ciências ULisboa.

Helena Maria Iglésias Pereira, professora do Departamento de Estatística e Investigação Operacional (DEIO), faleceu dia 14 de janeiro. A Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa lamenta profundamente o triste acontecimento, apresentando as condolências aos familiares, amigos e colegas de Helena Maria Iglésias Pereira.

A mais detalhada imagem do material envolvendo dois buracos negros supermassivos numa galáxia em processo de fusão foi obtida com a colaboração de um antigo aluno da Faculdade e atualmente investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, e que em 2019 colaborou também na produção da primeira imagem de um buraco negro.

A cientista Maria Elvira Callapez escreve sobre a problemática dos plásticos: “Os plásticos não são inimigos, pelo contrário, serão cada vez mais o material para todos os usos. Parece irrealista tentar viver, um dia que seja, sem plásticos ou outros sintéticos, sendo que, por exemplo, o dilema “papel ou plástico” perdurará…”.

Um estudo coordenado pelo BioISI abre novos horizontes para a doença crónica obstrutiva pulmonar. O trabalho realizado em parceria com o Hospital de Santa Maria mostrou como é que uma doença rara como a fibrose quística pode ajudar encontrar estratégias terapêuticas para esta doença comum. A investigação foi galardoada com o Prémio Thomé Villar/Boehringer Ingelheim 2019.

À Agência de Avaliação e Acreditação do Ensino Superior compete a avaliação e acreditação de ciclos de estudos. Este ano letivo estão em avaliação 21 ciclos de estudos. Leia o artigo de Rebeca Atouguia, coordenadora da Área de Estudos, Planeamento e Qualidade da Faculdade.

“Tive uma educação científica de excelência”, conta César Garcia, que concluiu os estudos em Ciências ULisboa, primeiro a licenciatura em Biologia Vegetal Aplicada, depois o doutoramento em Biologia, especialidade em Ecologia, com um trabalho sobre a Biodiversidade de Carvalhais da Rede Natura 2000.

Páginas