No Campus com Helder Coelho

Atualidade dos Analisadores Semânticos

Helder Coelho

Nos últimos anos, a possibilidade de falar com uma máquina (relógio, telemóvel, computador portátil, automóvel), um dos sonhos da Inteligência Artificial, tornou-se trivial, pois a tecnologia da linguagem (tradução, reconhecimento, análise, síntese) evoluiu bastante desde a aposta da Apple no Siri em 2011 (veja-se o "Technology Quarterly" do "Economist" de 5 de janeiro de 2017, e a melhoria da precisão no reconhecimento das palavras ou na tradução, cada vez mais perto dos 100%). No entanto, esta vitória da ciência (na idade da avalanche dos dados ou Big Data) não foi fácil e, o que estava em causa, o poder de análise semântica (semantic parser) cresceu (scaled up) graças à fusão dos aspetos lógicos e estatísticos. Mais, o analisador é agora capaz de aprender (Liang, 2016), e foram os avanços da Aprendizagem Mecânica e dos Modelos Estatísticos (Hidden Markov Model, a via da força bruta) os principais responsáveis pelo entusiasmo da indústria e dos mercados. A Microsoft, a Facebook, a Google foram também para a luta e parecem estar empenhadas em melhorar os seus resultados.

Duas linhas de investigação confrontaram-se nos últimos 40 anos, o lado da linguística formal, defendido por Noam Chomsky, e o lado da teoria da informação, que se apoiou em Claude Shannon. E, não se deve esquecer Zellig Harris, o qual defendeu uma aliança forte entre os princípios gramaticais e os informacionais, e o mesmo aconteceu com a via da teoria das linguagens formais.

As técnicas matemáticas ganharam espaço e estão hoje na frente pelos avanços e a lidar com as avalanches de dados. Na presente década, graças aos esforços de um grupo pequeno de empresas, a via da teoria da informação ganhou adeptos, sobretudo devido aos sucessos no reconhecimento da voz (discurso), na busca de informação, e na tradução das línguas. Ferramentas online como o BabelFish (apoiada em regras) e o Google Translate, passaram a ser usadas e prezadas. Empresas mais pequenas, como a Nuance (e o programa Dragon Dictate), mostraram que as tecnologias das redes neuronais são úteis (a DeepMind da Google inaugurou, em 2014, um novo modo de sintetizar os discursos orais, recorrendo a redes neuronais profundas).

O mercado do processamento da língua natural (PLN), segmentado em codificação automatizada, análise de textos, reconhecimento de carateres óticos, resposta interativa em voz, reconhecimento de padrões e imagens, e analítica da voz, tenderá a aumentar muito nos próximos dez anos.

A compreensão de uma língua natural (Português) passou a poder ser decomposta em duas etapas, a tradução das frases lógicas (representação do seu significado) e a produção de ações. E, os analisadores semânticos são capazes de aprender as formas lógicas que estão associadas aos pares frases/ações. A compreensão é organizada com vários módulos, como o executor, a gramática, o modelo, o analisador e o aprendiz. E, o sistema por detrás da compreensão é ensinado e, após o treino, aumenta a sua precisão de trabalho. Mas, devemos ter um certo cuidado pois as línguas estão cheias de ambiguidades e exceções.

Compreensão profunda + raciocínio lógico
(sintaxe, semântica e pragmática)

A composição do significado de uma frase (expressão) é o resultado do arranjo/combinação das subexpressões (partes significantes da frase).

No início (anos 60), e nas duas décadas seguintes, era muito difícil ir além de domínios limitados (fechados) e de enfrentar as complexidades de uma língua em geral, apenas com regras feitas à mão. A evolução da aprendizagem mecânica, foi influenciada pelas técnicas estatísticas, já adotadas pelo reconhecimento de padrões (discurso com voz), e também graças ao modo repetitivo de explorar exemplos de comportamento (entrada/saída) e de os obrigar ao encaixe num modelo (estatístico). A revolução passou ainda pelo enfraquecimento da supervisão (na passagem das formas lógicas anotadas às respostas) e pela ampliação (scaling up) dos analisadores semânticos a domínios mais abertos e complicados. Se os primeiros sistemas exigiam as formas anotadas, os novos começaram a ser treinados com as respostas (via aprendizagem). E, finalmente, a aplicação dos analisadores a diferentes domínios e além do que é mais comum, a pergunta/resposta, tais como a navegação de robôs, a identificação de objetos em cenas, ou a conversão da língua natural em expressões regulares.

O escalamento (scaling up) é, hoje em dia, um dos problemas interessantes da Informática. Consiste em passar de um protótipo (em geral com uma escala pequena) para um sistema mais realista, e na maioria dos casos não exige apenas grandes computadores (alta velocidade e poder de processamento, enormes memórias).

Por exemplo, em simulação social baseada em agentes inteligentes, requer paciência para afinar os principais parâmetros, tornar os agentes cognitivos parecidos com os seres humanos, e multitudes de agentes diferentes em cenários com paisagens bem sofisticadas (o filme Avatar de James Cameron é um bom exemplo de um empreendimento que levou dez anos a realizar, recorrendo a novas tecnologias e ferramentas). No caso de conflitos sociais (como as manifestações de protesto em rua) passar de 1.000 agentes para 2.000 é trivial, mas o salto para 10.000 impõe muito trabalho, tempo e paciência para as afinações.

No futuro, os desafios são ainda grandes, como por exemplo a representação semântica da linguagem ou que supervisão se deverá adotar para aprender a semântica. Recentemente, houve bastante interesse em recorrer às redes neuronais, e suas extensões, para atacar as tarefas mais populares do processamento da língua natural, a tradução mecânica e a pergunta/resposta (veja-se o sucesso do sistema Watson da IBM e da interface Siri da Apple, desde 2011). A paridade entre a tecnologia e o desempenho humano está ainda longe, medida em 2/3 anos, embora os produtos comecem a surgir, como os automóveis com controles ativados por voz. Para alguns, criar discurso ou compreendê-lo são duas operações opostas.

No Departamento de Informática (DI) da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), o grupo do professor António Branco, por detrás da unidade de investigação e desenvolvimento NLX (criada no início de 2000), disponibilizou um serviço o LX-Service para se observarem algumas das ferramentas desenvolvidas em cerca de 20 anos de estudo (LX-Suite, LX-Conjugator, LXGram, POS Tagger, LX-Tokenizer, Lematizador verbal). Recentemente foi aprovado o projeto CNPTDeepMT (Tradução Automática Profunda entre Chinês e Português, no domínio do eCommerce), com a duração de três anos, o apoio da FCT e do Ministério da Ciência e Tecnologia da China e a ser realizado na unidade NLX no DI Ciências ULisboa.

Referência
Liang, P. Learning Executable Semantic Parsers for Natural Language Understanding, Communications of the ACM, Setembro, Vol. 59, Nº 9, 2016.

Helder Coelho, professor do Departamento de Informática de Ciências
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt

"É mais uma vez com uma enorme alegria que constatamos que Ciências ULisboa foi reconhecida como faculdade de excelência, sendo escolhida por mais de nove centenas de alunos na 1.ª fase do Concurso Nacional de Acesso (CNA) ao ensino superior", escreve Pedro Almeida, subdiretor da Faculdade, que salienta o orgulho e a enorme responsabilidade que a Faculdade tem em formar mais uma geração de cientistas e de cidadãos, de acordo com aquilo que são os valores da Ciências ULisboa: proximidade, rigor, impacto social.

trevo

Todos os dias são bons para serendipidades. Todos os dias também são bons para ocasiões previstas e que produzem factos.

Clara Grilo

Clara Grilo é bióloga e tem desenvolvido estudos sobre o impacto das estradas na fauna silvestre, nomeadamente na abundância relativa, comportamento, mortalidade por atropelamento e risco de extinção em aves e mamíferos. É investigadora no CESAM Ciências ULisboa, mas também é uma alumna da Faculdade. Fique a par de como foi estudar nesta faculdade e o que a levou a ir para o estrangeiro.

Um lince Ibérico sub-adulto

Mais de 120 espécies de mamíferos terrestres são particularmente vulneráveis à mortalidade por atropelamento e várias populações podem extinguir-se em 50 anos se persistirem os níveis de atropelamentos observados. A declaração é de Clara Grilo, investigadora do CESAM Ciências ULisboa, que lidera a investigação e que resultou na publicação de um artigo na prestigiada revista científica Global Ecology and Biogeography.

A missão Sentinel marca uma nova era na observação da Terra com o Copernicus

"A deteção remota veio revolucionar a forma de observação da Terra (...) desde as câmaras acopladas a aviões (...) aos mais variados sensores a bordo dos diversos satélites que orbitam a Terra, estes equipamentos têm permitido a aquisição sistemática de grandes volumes de imagens da superfície terrestre, possibilitando a sua monitorização a um nível global, regional e local de modo a uma gestão mais sustentável", escreve Ana Cristina Navarro Ferreira, professora do DEGGE Ciências ULisboa, por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial.

Estrutura molecular do óxido aniónico [Mo7O24]<sup>6-</sup>, cuja dissolução apresenta propriedades oncocidas

Investigação conjunta entre o BioISI Ciências ULisboa, a CIC NanoGUNE e a Universidade de Glasgow permite um avanço no conhecimento sobre quimioterapias com óxidos de molibdénio e realça as nuances pelas quais os sucessivos equilíbrios de pH controlam a ação oncocida aparente do {Mo7}.

Cratera inativa em Cabo Verde

António Morais Romão Serralheiro, professor catedrático jubilado da Ciências ULisboas, faleceu no passado dia 25 de agosto. A Faculdade apresenta as sinceras e sentidas condolências aos seus familiares, amigos e colegas. Leia a homenagem de um dos seus antigos alunos, atualmente professor e investigador da Faculdade, José Madeira.

Ricardo Simões no laboratório

Ricardo Simões, antigo aluno da Ciências ULisboa e investigador pós-doutorado do Centro de Química Estrutural da ULisboa, é um dos vencedores do Prémio Franzosini 2020, e o primeiro cientista português a receber este galardão internacional, que devido à situação pandémica foi entregue este verão.

Aula Magna

Os Prémios Científicos ULisboa/ CGD 2020 existem desde 2016. Até 2020 já foram concedidos 83 prémios e 87 menções honrosas a cientistas da Universidade. Desses, 14 prémios e 16 menções honrosas foram entregues a cientistas da Ciências ULisboa. Este ano na Faculdade estão de parabéns oito personalidades.

Dunas Monte Gordo

O Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas e a Ciências ULisboa assinaram recentemente um contrato de cooperação para desenvolvimento de viveiros de espécies dunares.

Quatro cenários diferentes para a formação do próximo supercontinente

Como será o clima da Terra quando o próximo supercontinente se formar? Ana Pires, comunicadora de ciência do IDL Ciências ULisboa, escreve sobre a nova publicação que tem em conta o impacto da tectónica de placas, da rotação do planeta e da radiação solar no clima futuro da Terra. Este novo trabalho publicado na revista Geochemistry, Geophysics, Geosystems da American Geophysical Union é da autoria dos cientistas Michael Way, Hannah Davies, João C. Duarte e Mattias Green.

Uma aplicação mais recente da fotogrametria é a robótica com base em câmaras estéreo, usada em veículos autónomos terrestres e espaciais, como é o caso do Perseverance

"Não é de mais dizer, que hoje em dia, a fotogrametria é indispensável na cartografia da Terra e que leva a Engenharia Geoespacial até à superfície de Marte", escreve Paula Redweik, professora do DEGGE Ciências ULisboa, por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial.

Mulher a escrever num quadro e homem ao lado

"A comunicação tem múltiplas funções num organismo. Uma boa prática, por exemplo, passa por acautelar a reputação dessa estrutura, e para que tal aconteça quem trabalha numa organização deve conhecer esse organismo, nomeadamente a sua missão, visão e lema; e o conjunto de pessoas que constituem esse grupo de trabalho", escreve Ana Subtil Simões, editora da Newsletter de Ciências.

Cumprimento entre Bernardo Duarte e o Reitor da ULisboa

A 26 de julho comemorou-se o Dia da ULisboa. A sessão decorreu na Aula Magna, e contou com a Cerimónia de Entrega de Prémios Científicos ULisboa/CGD das edições de 20219 e 2020. Num conjunto de 18 prémios e 23 menções honrosas, nesta edição de 2020, foram atribuídos quatro prémios e quatro menções honrosas a docentes e investigadores da Ciências ULisboa.

Trabalho a decorrer no âmbito da campanha oceanográfica EMSO-PT Leg 1

O Instituto Dom Luiz (IDL) da Ciências ULisboa é responsável pelo desenvolvimento e construção de estações sísmicas de fundo oceânico (OBS).

A aluna está a centrifugar amostras de ácidos nucleicos no âmbito do fluxograma experimental da atividade de sequenciação.

Mónica Vieira Cunha, professora do Departamento de Biologia Vegetal da Ciências ULisboa, investigadora do cE3c e coordenadora científica do projeto COVIDETECT, foi uma das oradoras da sessão “COVIDETECT – Deteção e quantificação de SARS-CoV-2 em águas residuais, como alerta precoce para a disseminação do vírus na comunidade”, organizada pela Águas do Norte, em formato online, no passado dia 13 de julho.

Mão a segurar num telemóvel com o google maps em fundo

Mais uma crónica por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial, desta vez da autoria de Ana Cristina Navarro Ferreira, professora do DEGGE Ciências ULisboa.

Jorge Relvas

Jorge Relvas, professor do Departamento de Geologia da Ciências ULisboa e investigador do Instituto Dom Luiz, é o primeiro português a ser distinguido com a medalha da Society for Geology Applied to Mineral Deposits.

Faleceu no passado dia 28 de junho de 2021 Maria da Conceição Vieira de Carvalho, professora do DM Ciências ULisboa, investigadora do CMAFcIO e investigadora visitante permanente na Rutgers University, nos USA. Ciências ULisboa lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Encontro Ciência 2021 - Dezoito cientistas recebem as medalhas de mérito científico

O Ciência 2021 atribuiu 18 medalhas de mérito científico, destaque para os professores cientistas da Faculdade - Fernando Catarino, Isabel Âmbar e Maria José Costa (Zita). Por ocasião deste importante acontecimento surgiram três conversas com os membros da Faculdade: "a cereja em cima do bolo". 

Logotipo Radar

Décima sétima rubrica Radar Tec Labs, dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade.

engenheiro a operar com digitalização a laser 3D

Mais uma crónica por ocasião das comemorações do centenário do curso de Engenharia Geográfica/Geoespacial, desta vez da autoria de João Calvão Rodrigues, professor do DEGGE Ciências ULisboa.

Pessoa com a mão no ar

"Será que a sociedade portuguesa reconhece a excelência da investigação científica produzida em Portugal? Não basta produzir conhecimento científico de elevada qualidade, para que este seja reconhecido pelo público como tal", escreve Ana Subtil Simões, editora da Newsletter de Ciências.

Rui Gonçalvez Deus fardado

Rui Gonçalves Deus, oficial da Marinha e especialista em Investigação Operacional, dá-nos a conhecer o seu percurso académico e profissional, e conta-nos de que forma a passagem pela Faculdade o ajudou a alcançar o sucesso profissional.

 Estrutura molecular

Os compostos alílicos de Mo(II) têm sido estudados na Ciências ULisboa há vários anos, tendo sido demonstrada a sua atividade como precursores de catálise na oxidação de olefinas.

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