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
Campus de Ciências ULisboa

José Francisco Rodrigues, professor do DM e investigador do CMAFcIO de Ciências ULisboa, escreve sobre a interação profícua entre a Matemática e a Biologia, no Ano da Biologia Matemática, que celebra o extraordinário progresso das aplicações matemáticas na Biologia.

“Reportagem Especial - Adaptação às Alterações Climáticas em Portugal”

"Reportagem Especial - Adaptação às Alterações Climáticas em Portugal" está nomeada para o prémio internacional Best Climate Solutions 2018. É o único projeto ibérico a concurso.

Sara Magalhães

Nesta fotolegenda destacamos uma passagem da entrevista com Sara Magalhães, professora do Departamento de Biologia Animal, investigadora do cE3c, e que pode ser ouvida no canal YouTube e na área multimédia do site da Faculdade.

“Tomar consciência do tipo de relação que se tem connosco pode ser muito importante, na medida em que nos ajuda a perceber de que forma andamos ou não a cuidar de nós próprios”, escreve Andreia Santos, psicóloga do Gapsi, na sua rubrica habitual.

Átrio do C3

Este ano registaram-se mais de 6000 candidaturas aos cursos de Ciências ULisboa no âmbito do Concurso Nacional de Acesso. Em ambas as fases as vagas foram totalmente preenchidas. Durante a 1.ª fase de inscrições, matricularam-se 833 estudantes. A 2.ª fase de matrículas termina a 1 de outubro.

 Noite Europeia dos Investigadores

A Noite Europeia dos Investigadores foi lançada em 2005. “Ciência na cidade” é o tema desta edição que se realiza a 28 de setembro e conta com 22 iniciativas com o carimbo de Ciências ULisboa.

Ana Simões

É a primeira vez que uma cientista portuguesa preside à European Society for the History of Science. Ana Simões, professora do DHFC e cocoordenadora do CIUHCT, tomou posse como presidente desta sociedade científica, a 16 de setembro, durante o “8th ESHS Meeting”, ocorrido em Londres. O mandato de dois anos termina em 2020.

Golfinhos

Uma equipa multidisciplinar, que inclui membros do CEAUL, vai monitorizar comunidades de baleias e golfinhos ao longo da costa portuguesa. O objetivo é criar um atlas dos cetáceos em Portugal e protegê-los.

Sequência de vértebras caudais do exemplar de dinossáurio terópode

Elisabete Malafaia, doutorada em Ciências ULisboa, deixa alguns conselhos a quem quer seguir uma carreira em Paleontologia.A primeira autora do artigo do Journal of Paleontology é investigadora do IDL e da UNED e na prestigiada revista internacional apresenta os resultados do estudo feito ao conjunto de fósseis do dinossáurio carnívoro, descoberto em Torres Vedras e que indica a presença de carcarodontossáurios no Jurássico Superior de Portugal há 145 milhões de anos.

O SMART FARM CoLAB ficará localizado nas antigas instalações do Instituto da Vinha e do Vinho, em Torres Vedras

Ciências ULisboa participa através do cE3c, do BioISI e do IDL no recém-criado SMART FARM CoLAB.

Inscrições Ciências 2018

O primeiro período de matrículas para os alunos do 1.º ano, 1.ª vez em Ciências ULisboa termina a 14 de setembro. Pela primeira vez o processo é feito online.

Teresa Rodrigues

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de setembro é com Teresa Rodrigues, técnica superior da Biblioteca de Ciências ULisboa.

Tejo

Vanessa F. Fonseca, investigadora do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE-ULisboa), doutorada em Biologia Marinha e Aquacultura por Ciências ULisboa, coordena o projeto Biopharma, que deverá terminar em 2019.

Jardim do Campo Grande

Os jardins do Campo Grande surgem entre os preferidos de Lisboa, de acordo com os resultados de um inquérito online desenvolvido pelo Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (cE3c) em colaboração com a Câmara Municipal de Lisboa.

Alunos no átrio do C1

Ciências ULisboa preenche a totalidade das vagas na 1.ª fase do Concurso Nacional de Acesso ao ensino superior. Este ano houve mais de cinco mil candidaturas aos cursos da Faculdade.

Solidariedade

Colegas e amigos homenageiam José Rufino, falecido em julho passado, com uma missa em ação de graças e uma recolha de fundos para a Ciências Solidária, que será entregue a esta associação em nome do professor do Departamento de Informática de Ciências ULisboa.

O presidente da Câmara Municipal de Lisboa, Fernando Medina, ficou a conhecer os carros solares de Ciências ULisboa

Sara Freitas, doutorada em Sistemas Sustentáveis de Energia por Ciências ULisboa, foi um dos membros da organização do Festival Solar de Lisboa 2018. O acontecimento contribuiu para a atribuição à cidade de Lisboa do prémio Capital Verde Europeia 2020.

Figura feminina

Andreia Santos, psicóloga do Gapsi, deixa uma questão para cada um pensar sobre si próprio: “Qual é a minha atitude perante aquilo que geralmente não pode ser mudado?”.

Mais de um milhão de euros para quatro projetos da ULisboa, ao abrigo do 1.º Concurso da FCT e da Aga Khan Development Network. Ciências ULisboa é a instituição proponente de um desses quatro projetos, participando noutro. Ao todo foram selecionados 16 projetos.

Samuel Barata

Samuel Barata estuda na Faculdade no mestrado de Química e é atleta com algumas medalhas alcançadas. Conheça mais pormenores do percurso do estudante, entrevistado por Ciências ULisboa.

Euryphara ribauti

Se ainda não conhece o projeto das cigarras marroquinas, entre no Instagram e acompanhe as aventuras de Gonçalo Costa, distinguido este ano com uma bolsa de início de carreira pela National Geographic Society.

campus universitário

A ULisboa continua a ser a universidade portuguesa melhor classificada no Ranking de Shanghai. Acima do intervalo em que é classificada a ULisboa – 151 a 200 – encontram-se 52 universidades europeias, mas nenhuma delas é do sul da Europa ou do espaço ibero-americano.

Fotografia de Sven Fischer da Unsplash

“Back to the future: Testing different scenarios for the next supercontinent gathering” da autoria de Hannah S. Davies, J. A. Mattias Green e João C. Duarte foi publicado na Science Direct a 26 de julho e é um dos temas da edição impressa do próximo mês de outubro da Global and Planetary Change.

Manuela Perdigão

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de agosto é com Manuela Perdigão, técnica superior do Gabinete de Obras, Manutenção e Espaços da Área de Serviços Técnicos de Ciências ULisboa.

 Laboratório do BioISI/Ciências ULisboa

O workshop ESP 2018 organizado pelo BioISI em finais de julho no campus de Ciências ULisboa foi lecionado por Christiane de Boeck, Karl Kunzelmann, Robert Tarran, Anthony Kicic, Mike Gray, Martin Hug e Margarida Amaral, reconhecidos internacionalmente na área da Fibrose Quística.

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