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
Maria Helena Garcia e Andreia Valente no laboratório

A Something in Hands - Investigação Científica Lda. (R-Nuucell), spin-off da Ciências ULisboa, vai receber um financiamento de €75.000 para desenvolver um novo medicamento para o cancro de mama triplo negativo.

professor Miguel Centeno Brito e paineis solares no telhado da faculdade

A Schweizer Radio und Fernsehenv, uma emissora de radiotelevisão suíça, esteve em Portugal e conversou com o professor Miguel Centeno Brito sobre energia solar e transição energética em Portugal.

Rita Pestana

Rita Pestana é aluna do 2.º ano do mestrado em Engenharia Física e em março inicia um estágio no Centro de Microanálises de Materiais, em Madrid, no âmbito do seu curso e ao abrigo do Marie Sklodowska-Curie Fellowship Programme da Agência Internacional de Energia Atómica.

Obras no campus da Faculdade

Ciências ULisboa prepara-se para concluir a última fase da requalificação das condutas de distribuição de água aos seus edifícios. Este projeto da responsabilidade do Laboratório Vivo para a Sustentabilidade irá contribuir para a diminuição da pegada ambiental da Faculdade e deverá possibilitar uma poupança significativa das despesas de funcionamento associadas ao consumo de água potável.

Conceção artística da superfície de Vénus

Um estudo publicado na revista Atmosphere, liderado por Pedro Machado, professor do DF Ciências ULisboa e investigador do IA, apresenta o conjunto de medições mais detalhado e completo alguma vez feito, de um observatório na Terra, das velocidades dos ventos em Vénus paralelos ao equador e à altitude da base das nuvens.

Abstrato dourado

A 26.ª edição dos Prémios da Associação Portuguesa de Museologia galardoou “Hortas de Lisboa. Da Idade Média ao século XXI” com o Prémio Exposição Temporária e “Almada Negreiros e o Mosteiro da Batalha – quinze pinturas primitivas num retábulo imaginado” com uma Menção Honrosa do Prémio Investigação.

Logotipo da rubrica radar Tec Labs

Primeira rubrica Radar Tec Labs do ano 2022 dedicada às atividades do Centro de Inovação da Faculdade.

Imagem artística de Proxima d, o candidato a planeta recentemente detetado à volta da estrela anã vermelha, Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sol

Uma equipa liderada por João Faria, antigo aluno da licenciatura de Física da Faculdade e investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, detetou um novo planeta à volta da estrela mais próxima do Sol – Proxima Centauri, anunciou o Instituto, na quinta-feira passada, dia 10 de fevereiro.

anfiteatro

Os alunos da Ciências ULisboa inscritos nos exames nos dias 11 e 12 de fevereiro podem realizá-los novamente em época extraordinária. De acordo com a Direção da Faculdade não existem indícios de se ter verificado a existência de um absentismo superior ao normal nas provas de avaliação realizadas nestes dois dias.

Campus da Faculdade

Ciências ULisboa, após contacto da Polícia Judiciária (PJ), colaborou estreitamente no contexto da investigação relacionada com a suspeita de atentado dirigido a estudantes universitários da ULisboa e que levou ao desenlace anunciado esta quinta-feira, dia 10 de fevereiro, pela PJ. A Direção da Ciências ULisboa congratula-se com o impedimento da referida ação.

Tubos de ensaio

Portugal tornou-se o mais recente membro do EU-OPENSCREEN, um consórcio europeu de infraestruturas de investigação para a Química biológica e descoberta inicial de fármacos. A participação portuguesa no EU-OPENSCREEN está integrada no Roteiro Nacional de Infraestruturas de Investigação, através do PT-OPENSCREEN. O CQE e o BioISI são parceiros desta infraestrutura.

Membros da rede MedECC na Sala do Senado na Assembleia da República

Cristina Branquinho, professora do DBV Ciências ULisboa e investigadora do cE3c, participou no 1.º Relatório de Avaliação - Alterações Climáticas e Ambientais na Bacia do Mediterrâneo - Situação Atual e Riscos para o Futuro realizado pela Rede de Especialistas do Mediterrâneo em Alterações Ambientais e Climáticas, distinguida com o Prémio Norte-Sul do Conselho da Europa.

Lisboa Romana | Felicitas Iulia Olisipo foi distinguida com os Prémios APOM 2021 e com os Prémios Património.pt. Esta iniciativa alvo destas distinções contou com a colaboração de cientistas do Departamento de Geologia da Ciências ULisboa e do Instituto Dom Luiz, entre outras entidades.

tela com várias cores coloridas

"Escrever é um ato criativo, ainda que seja sobre uma descoberta científica, um prémio a um investigador, uma empresa de sucesso que aqui nasceu", escreve Marta Tavares, do Gabinete de Jornalismo da Direção de Comunicação e Imagem da Ciências ULisboa. Mais um artigo em jeito de editorial.

Costa coberta de algas

Uma equipa de investigadores da Ciências ULisboa avaliou o desempenho de algoritmos de Inteligência Artificial (IA) destinados a avaliar a resposta fotoquímica de diatomáceas expostas a contaminantes emergentes.

Vinhas geladas na Áustria (leste)

A cientista Ana Margarida Fortes escreve uma crónica sobre a sua experiência em BOKU durante duas semanas, um convite que recebeu com particular entusiasmo.

Francisca Canais e Rita Maçorano

Holi é o nome da mais recente aplicação criada pela Nevaro, uma empresa com berço no Centro de Inovação da Ciências ULisboa, o Tec Labs. A aplicação funciona como um “pequeno cérebro”, que monitoriza a saúde mental do utilizador, ajudando na sua autogestão.

cibersegurança

O Cybersecurity Executive Program, um curso de cibersegurança direcionado para executivos e decisores de organizações públicas e privadas, civis e militares, inicia-se no próximo dia 29 de março de 2022, no formato online, com uma duração total de 25 horas. As inscrições já abriram.

Berço De Gray Newton

“O crescimento da confiança na ciência e nos cientistas é uma tendência mundial”. Mais um artigo em jeito de editorial, da autoria de Marta Daniela Santos e Pedro Almeida.

A colony of tiny ants swarming an area of the patio stone

O cientista José Alberto Quartau escreve um artigo em homenagem ao grande entomologista e lendário biólogo evolucionista, muitas vezes apelidado de novo Darwin e também pai da Biodiversidade, visto ter sido um dos mais apaixonados e eloquentes defensores da diversidade biológica deste planeta.

Hands working with liquids in laboratory

A Câmara Municipal de Lisboa (CML), a Faculdade e a Associação para a Investigação e Desenvolvimento de Ciências (FCiências.ID) inauguram esta quinta-feira, dia 13 de janeiro, o BioLab Lisboa (BLL). Para Luís Carriço, diretor da Ciências ULisboa, "esta iniciativa é crucial para a integração do cidadão no ecossistema de inovação, de modo a que todos juntos possamos produzir o conhecimento que nos ajudará a criar a cidade do amanhã".

Scientists working at the laboratory

Jaime A. S. Coelho, professor do DQB Ciências ULisboa e investigador no CQE, polo desta faculdade, é o primeiro investigador a trabalhar em Portugal a ser galardoado com o Prémio Thieme Chemistry Journals. "É uma enorme honra fazer parte desta prestigiada lista em que estão presentes outros químicos internacionalmente reconhecidos, como o Dean Toste (distinguido em 2003), Nuno Maulide (distinguido em 2010), Benjamin List (distinguido em 2001, prémio Nobel da Química 2021), David MacMillan (distinguido em 1999, prémio Nobel da Química 2021), entre outros”, diz Jaime A. S. Coelho.

Worldwide connection technology interface. Global Strategy Virtual Icon.Innovation Graphs Interface

A Faculdade é um dos associados fundadores da Biodata.pt, que opera a infraestrutura distribuída portuguesa de dados biológicos e o nó português ELIXIR. “A participação da Faculdade nesta associação é de elevada importância e valor estratégico”, escrevem os cientistas Cátia Pesquita, Sofia Henriques, Vítor Sousa, Célia Miguel e Miguel Machuqueiro.

Digital Cyber Circuit Head 3d

Um dos seis novos projetos financiados pelo Programa CMU Portugal no âmbito do concurso da FCT para projetos exploratórios 2021, na área das TIC intitula-se “Agência de Adultos Idosos em Interação Humano-Robot”.

zona costeira

Trabalho de investigação liderado por grupo da Universidade de Barcelona, que conta com contribuições de quatro investigadores do IDL Ciências ULisboa, encontra evidências de ocupação Neandertal mais recuada e prolongada no tempo.

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