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 Link2Jobs, projeto da TESE, vai realizar dia 10 de Dezembro em Lisboa (no CNAI, das 14:30h-18:30h) o workshop "Tens as competências que os empregadores procuram?", para jovens entre os 18 e os 25 anos que querem dar o salto

O Seminário Informal de Matemática (SIM) é uma iniciativa dos alunos do Mestrado em Matemática e do Doutoramento em Matemática.

SASULisboa App

A aplicação móvel foi desenvolvida pelo Departamento de Informática da Faculdade de Ciências, pela Unidade de Tecnologias de Informação dos SASUlisboa e pelo Departamento de Informática dos Serviços Centrais, em articulação com a SAPO Labs da PT Comunicações.

Este novo dinossáurio foi encontrado em 1999 num bloco caído das arribas na Praia de Porto das Barcas, na Lourinhã.

Nuno Neves, professor do DI-FCUL, foi consultado como especialista no âmbito do desastre do Citius, em notícia d

Game Over!

A cooperação entre Ciências e a Universidade Nacional Timor Lorosa’e é possível e desejável

Renato Liscar é timorense e estuda Geologia em Ciências. A cooperação entre Ciências e a Universidade Nacional Timor Lorosa’e é possível e desejável.

Unidades de I&D (2015-2020)

Novo Seminário CIO terá lugar no dia 2 de Dezembro, terça-feira, às 14H30, na sala 6.4.30, Piso 4 do Edf.

No dia 21 de novembro de 2014 às 10h30, no Auditório da Escola Secundária da Portela, Luís Correi

Nelson Nunes

Os Prémios Breakthrough 2015 são entregues no dia 22 de novembro.

No passado dia 18 de novembro, o Departamento de Matemática celebrou o aniversário do Professor João Paulo Carvalho Dias com um lanche.

 

Pormenor da capa da publicação

O Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (Ce3C) da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa lançou o INFOCE3C - Notícias sobre Ecologia, Evoluç&atild

Entrevista com… Alexandre Simões

Alexandre Simões, aluno do Departamento de Matemática de Ciências, foi distinguido pelo Programa de Estímulo à Investigação da Fundação Calouste Gulbenkian, com o trabalho “Métodos topológicos para o estudo de equações diferenciais”.

Sara Freitas, aluna de doutoramento de Ciências, foi distinguida pelo Programa de Estímulo à Investigação da Fundação Calouste Gulbenkian, com o trabalho  "Validação de um Modelo de Potencial Solar Fotovoltaico no Meio Urbano incluindo Fachadas”.

Foi lançado na semana passada um novo inquérito de Emprego Universia em 10 países da Rede Universia: Argentina, Brasil, Chile, Colômbia, Espanha, México, Peru, Portugal, Porto Rico e Uruguai, para avaliar a opinião da comunidade da rede Universia sobre

Encontro CARIBU

No âmbito da parceria a ULisboa recebeu quatro estudantes de África e do Pacífico. A candidata selecionada para a Faculdade de Ciências está a frequentar o mestrado em Geologia Aplicada.

A pouco e pouco vamos pavimentando o caminho para a sustentabilidade, junta-te a nós na actividade que mais te motivar!

Campus de Ciências

A substituição do torniquete por uma porta de vidro na biblioteca do C4, evitando o ruído de entradas e saídas, é um dos exemplos das melhorias implementadas com base neste serviço.

Raquel Barata

O Borboletário, inaugurado em 2006 no mesmo dia do Jardim, completa amanhã oito anos e constitui a primeira estufa de criação de borboletas da fauna Ibérica aberta ao público.

DGEEC disponibiliza informação sobre a produção científica portuguesa e respectivo impacto.

Programa de Estímulo à Investigação

O Instituto Dom Luiz e o Centro de Matemática e Aplicações Fundamentais acolhem os projetos dos dois alunos de Ciências galardoados pelo programa.

No âmbito das atividades do Centro de Investigação Operacional, decorre no Instituto Superior de Agronomia, Edf. Principal, Sala 27, em 29/11/2014, o 3º Workshop em Bio-Optimização.

Páginas