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

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 da 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 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.

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.

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.

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.

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.

"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.

Ciências ULisboa e a Maxdata Software apresentam a 26 de setembro, entre as 14h00 e as 17h45, na sala de atos, no edifício C6, no campus da Faculdade, os principais resultados do RESISTIR. O projeto visa apoiar e implementar novos sistemas de medicina preditiva, personalizada, preventiva e participativa e insere-se num consórcio que junta o BioISI, o LaSIGE; entidades empresariais na área de eHealth e diversas instituições de saúde.

Um grupo de investigadores da ULisboa está cada vez mais perto de conseguir criar um processo economicamente viável de reciclagem do dióxido de carbono responsável pelo efeito de estufa. Paulo N. Martinho, investigador de Ciências ULisboa, coordenou este trabalho, que dada a relevância dos resultados obtidos foi capa recentemente de uma das edições da conceituada revista Chemistry – A European Journal.

Rebecca Bell, professora do Imperial College London, no Reino Unido, é a oradora da palestra do distinguished lecturer programme do European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD), coorganizada pelo Instituto Dom Luiz Ciências ULisboa. A especialista em Tectónica irá falar sobre um novo tipo de sismos, os chamados sismos lentos.

Um grupo de investigadores do Grupo de Fala e Linguagem Natural (NLX) do Departamento de Informática de Ciências ULisboa visitou, em julho passado, o Laboratório de Inteligência Artificial da Lenovo, no âmbito de um projeto de intercâmbio científico, coordenado por António Branco, professor do DI e coordenador do NLX.

FRISK visa descobrir as rotas predominantes de chegada dos novos peixes não indígenas através da utilização integrada de ferramentas moleculares, modelação espacial, seguimento dos movimentos dos peixes e ciência cidadã. Leia a crónica de Filipe Ribeiro, investigador principal do projeto e do polo de Ciências ULisboa do MARE.

Ciências ULisboa continua a ser uma referência no ensino superior, preenchendo a totalidade das vagas na 1.ª fase do Concurso Nacional de Acesso ao ensino superior. Leia o artigo de Pedro Almeida, subdiretor da Faculdade.

A maior conferência Android do mundo, com 11 anos de existência e presente em mais de 25 cidades por todo o mundo, - Droidcon Lisboa 2019 - realiza-se pela primeira vez em Portugal nos dias 9 e 10 de setembro, no campus de Ciências ULisboa.

A equipa LxUs integra alunos das faculdades de Ciências e de Farmácia da ULisboa e é a primeira a representar Portugal no SenSus. Os estudantes desenvolveram biossensores para medição dum fármaco biológico, utilizado para tratar doenças como a artrite reumatoide. Grande parte da equipa é da área da Engenharia Biomédica e Biofísica.

“O meu estágio foi muito desafiante”, conta Marissa Verhoeven, estudante de Biologia Aplicada na Holanda, após a experiência no projeto de permacultura experimental da HortaFCUL. Na crónica sobre esta experiência partilha os resultados da sua investigação sobre a produção e o uso do vermicomposto, bem como um livro infantil sobre a importância das abelhas.

Paula Simões ora leciona e orienta alunos, o que geralmente ocupa grande parte das suas manhãs ou tardes, ora ocupa o restante tempo com outras atividades como é exemplo o projeto “Cigarras de Portugal – Insetos Cantores”, no âmbito do qual os cidadãos são desafiados a estarem atentos aos sons das cigarras!

O professor de Ciências ULisboa Tiago Guerreiro é um dos novos editores chefes da Association for Computing Machinery (ACM) Transactions on Accessible Computing (TACCESS).

Grupo de investigadores e responsáveis de instituições de investigação escreveram uma carta aberta de protesto sobre decisão do Tribunal de Justiça Europeu sobre genoma.

Francisco Pina Martins, Adrià López-Baucells e Inês Gomes Teixeira são os vencedores do Prémio de Doutoramento em Ecologia 2019. Os trabalhos galardoados serão apresentados durante o 18.º Encontro Nacional de Ecologia, que se realiza em simultâneo com o 15.º Congresso Europeu de Ecologia, entre 29 de julho e 2 de agosto em Ciências ULisboa.

"É um erro pensarmos que uma boa equipa de I&DE só deve ser construída com os mais espertos: de facto, é o coletivo, constituído com pessoas que trazem uma gama variável de perspetivas (pontos de vista) para um problema, que obtém os melhores resultados", in no Campus com Helder Coelho.

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e o Museu da Presidência da República celebram os 50 anos da chegada à Lua.

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Tal como sucedeu em edições anteriores, vários professores e investigadores de Ciências ULisboa participam no Ciência 2019 - Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal, que decorre em Lisboa até 10 de julho.

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