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
Complexidade da diversidade

"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.

Chegada à Lua

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

Campus Ciências ULisboa

Professores de todo o país vão estar reunidos no maior evento de formação acreditada na área do ensino das ciências realizado em Portugal. O VI Encontro Internacional da Casa das Ciências acontece entre os dias 10 e 12 de julho, no campus de Ciências ULisboa.

Logotipo

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.

Mara Gomes, aluna do 2.º ano do mestrado em Ciências do Mar participou no cruzeiro oceanográfico RV Polarstern em junho passado, sob o lema “Changing Oceans – Changing Future”. “Mara Gomes teve a dupla experiência de participar como cientista e de ensinar os alunos do programa POGO”, conta Vanda Brotas, professora do Departamento de Biologia Vegetal e investigadora do polo de Ciências ULisboa do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE).

Ciências ULisboa

As classificações excelente e muito bom destacaram-se na avaliação feita aos centros de investigação afetos a Ciências ULisboa. Para os próximos quatro anos, Ciências ULisboa pretende continuar a sua aposta na investigação de excelência, agora com um pouco mais de fundos (um acréscimo de mais de quatro milhões de euros).

Falecimento

Ermesenda Fernandes, assistente técnica do Gabinete de Orçamento e Prestação de Contas da Área Financeira da Direção Financeira e Patrimonial de Ciências ULisboa, faleceu esta quarta-feira, dia 19 de junho de 2019. A Faculdade lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Laboratórío em Ciências ULisboa

Leonor Côrte-Real, investigadora do polo de Ciências ULisboa CQE, irá representar Portugal no 6th Young Medicinal Chemist Symposium. A jovem doutorada em Química, especialidade em Química Inorgânica por Ciências ULisboa, foi escolhida pela SPQ para representar Portugal neste simpósio e irá apresentar o trabalho desenvolvido durante a sua tese.

Alunos durante um exercício do FCUL Rally Pro

O evento de Ciências ULisboa que convida os estudantes do ensino secundário a programar já vai na 7.ª edição.

Um estudo publicado na revista "Nature" revela novas evidências sobre a ocupação humana da Sibéria desde há 31 mil anos. Vítor Sousa, do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais – cE3c em Ciências ULisboa, é um dos 54 cientistas envolvidos na investigação.

Maria João Verdasca

Maria João Verdasca iniciou em fevereiro de 2017 o programa doutoral em Biodiversidade, Genética e Evolução. A sua investigação foca-se na modelação espacial de espécies invasoras e no estudo dos seus impactos ecológicos e socioeconómicos. Recentemente foi nomeada ao GBIF Young Researchers Award 2019.

Síndrome do impostor

Uma das formas mais eficazes de lidar com o síndrome do impostor é mesmo falar sobre ele, partilhando entre colegas ou amigos com quem sinta um espaço seguro, os desafios que vai sentindo profissionalmente e perceber que não está sozinho naquilo que sente. Estima-se que 70% das pessoas sofrem deste fenómeno psicológico.

Sala de aula

"Todo e qualquer avanço do saber produz uma nova e profunda ignorância, mais mistérios, o que não é surpreendente, pois o progresso, com os avanços sistemáticos, tende para o desconhecido", in no Campus com Helder Coelho.

Vanézia Rocha

Vanézia Rocha iniciou em setembro de 2018 o mestrado em Biologia dos Recursos Vegetais. Recentemente a jovem cabo-verdiana foi nomeada ao GBIF Young Researchers Award 2019, pelo Conselho Científico das Ciências Naturais e do Ambiente da FCT. Os vencedores serão anunciados antes da 26ª Assembleia Geral do GBIF, que decorrerá na Holanda em outubro de 2019.

Exposição E3

A exposição E3 acompanha os astrónomos britânicos A.S. Eddington, C.R. Davidson e A.C.C. Cromelin e o especialista em relojoaria E.T. Cottingham na sua longa viagem e observações. A 29 de maio de 2019 celebra-se o centenário do eclipse solar total de 1919, observado na ilha do Príncipe e na cidade do Sobral,no Brasil.

João Sousa, investigador no Laboratório de Sistemas Informáticos de Grande Escala, foi distinguido com o prémio DSN 2019 William C. Carter, no âmbito do trabalho desenvolvido na tese de doutoramento "Byzantine state machine replication for the masses", realizada enquanto aluno do Departamento de Informática de Ciências ULisboa.

Pedro Mocho

Pedro Mocho lidera o estudo que identificou uma nova espécie de dinossáurio - Oceanotitan dantasi. Geologia sempre foi a sua paixão. Nos próximos seis anos continuará a estudar a história evolutiva dos dinossáurios saurópodes do Mesozóico Ibérico.

Esqueleto de <i>Oceanotitan dantasi</i> à escala

Uma equipa de paleontólogos identificou uma nova espécie de dinossáurio - Oceanotitan dantasi -, descoberto na Praia de Valmitão, na Lourinhã, em 1996. A identificação da nova espécie confirma a presença de uma grande diversidade de saurópodes no Jurássico Superior de Portugal rivalizando a diversidade já reconhecida nas faunas do Jurássico Superior da América do Norte e de África.

Estudantes a trabalhar

Nuno Silva termina a bolsa Erasmus+ em julho. O programa de mobilidade tem sido na sua opinião uma ótima experiência. Recentemente o aluno de Engenharia Biomédica e Biofísica foi um dos vencedores do Innovation Award da Explore Competition.

Martin O'Halloran, Eoghan Dunne, Nuno Silva e Laura Farina

Nuno Silva, aluno do mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica de Ciências ULisboa a estudar no Translational Medical Device Lab, da National University of Ireland,em Galway, no âmbito de uma bolsa Erasmus+, venceu juntamente com o colega Eoghan Dunne, o Innovation Award da Explore Competition.

João Duarte

Investigadores de Ciências ULisboa propõem um novo mecanismo que permite explicar a existência de uma anomalia tectónica a SW do Cabo de São Vicente.

O neurocientista português Fernando Lopes da Silva nascido em Lisboa a 24 de Janeiro de 1935, faleceu no passado dia 7 de maio, na Holanda, onde vivia há mais de 50 anos. Ciências ULisboa lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos familiares, amigos e colegas de Fernando Lopes da Silva.

Permacultura

A rede europeia ECOLISE publicou este mês um novo relatório sobre a eficácia das ações de sustentabilidade e mudança climática realizadas pelas comunidades locais. O investigador de Ciências ULisboa, Gil Penha-Lopes, líder deste projeto, espera que daqui a dois anos haja um novo relatório e que a plataforma online - wiki.ecolise.eu - suporte uma comunidade ainda mais dinâmica e saudável.

"A presença de um 'devias' é muitas vezes uma barreira à congruência entre o eu real e o eu ideal", escreve a psicóloga do Gapsi, Andreia Santos, na rubrica habitual.

Uma equipa internacional constituída por 121 cientistas reconstruiu a complexa história dos cavalos domésticos. O estudo divulgado este mês na revista Cell inclui a participação de Maria do Mar Oom, investigadora do polo de Ciências do cE3c e de Cristina Luís, investigadora do polo de Ciências do CIUHCT, MUHNAC e CIES-ISCTE-IUL, que coordenou o desenvolvimento do trabalho da equipa portuguesa.

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