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
apresentação do livro

Foi concluído recentemente o projeto “Aqua – O uso eficiente da água nos jardins da idade moderna”, um trabalho interdisciplinar que cruza as áreas da História da Ciência, a Engenharia Hidráulica e a Arquitetura Paisagista.

uma rapariga e um rapaz

Todos os anos a Faculdade atribui diplomas e prémios de mérito académico aos seus estudantes, com o apoio de várias entidades e empresas, que valorizam a missão da Faculdade e que passa por investigar, ensinar e estimular a transferência do conhecimento e da inovação e a abertura à sociedade civil.

Exoplaneta e núvens

A Agência Espacial Europeia validou o desenho dos instrumentos científicos da missão Ariel, que conta com a participação do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. A missão vai observar a composição química de mil planetas em órbita de outras estrelas, e transformar a compreensão sobre como se formam e evoluem os sistemas planetários.

foto de grupo

No passado dia 26 de julho o Tec Labs - Centro de Inovação recebeu a visita de uma comitiva de representantes da Assembleia Legislativa do Estado de Goiás, Brasil, com o objetivo de conhecer em profundidade o ecossistema de empreendedorismo e inovação nacional e os seus principais stakeholders.

árvores no campus da Faculdade

Ciências ULisboa vai implementar no ano letivo de 2023/2024 o projeto “Ciências em Harmonia”. Comprometida com o bem-estar da sua comunidade estudantil e a promoção de competências individuais e sociais dos seus estudantes, a Faculdade vai procurar dar resposta a uma preocupação: a do bem-estar no ensino superior, envolvendo toda a comunidade académica na celebração da diversidade e promoção de inclusão. As atividades têm início já em setembro e vão prolongar-se durante todo o ano letivo.

logotipo do CWTS

ranking de Leiden, que avalia a produção científica de instituições de ensino superior a nível mundial, posicionou a ULisboa na liderança da Península Ibérica, colocando-a na 28.ª posição na Europa e no 131.º lugar a nível mundial.

enguia

No dia 26 julho, pelas 16h00, decorrerá na Ciências ULisboa a sessão de encerramento do projeto “Livro Vermelho e Sistema Nacional de Informação dos Peixes Dulciaquícolas e Diádromos de Portugal Continental”. O novo Livro Vermelho revela que os peixes de água doce e migradores diádromos se encontram numa situação preocupante.

3 raparigas a apontarem para um ecrã num laboratório

Acontece este ano mais uma edição do “Ser Cientista”. A 8.ª edição do programa, que decorre entre os próximos dias 24 e 28 de julho, visa proporcionar aos alunos do ensino secundário uma aproximação à realidade da investigação científica, pela integração no dia-a-dia dos cientistas de diferentes áreas de Ciências.

António Costa, Elvira Fortunato e Salomé Pais

Salomé Pais foi galardoada com a Medalha de Mérito Científico 2023, durante o Encontro com a Ciência e a Tecnologia em Portugal, decorrido no início de julho em Aveiro. Para a professora catedrática aposentada do Departamento de Biologia Vegetal da Ciências ULisboa esta distinção “simboliza o reconhecimento de uma vida dedicada à ciência”.

imagem de divulgação da exposição Mirabilia

É hoje inaugurada a exposição Mirabilia “Coisas Admiráveis”, que decorre no âmbito das comemorações dos 10 anos da ULisboa e do Dia da Universidade de Lisboa. A exposição integra objetos “admiráveis” das 18 escolas da ULisboa, entre eles um telescópio utilizado por um equipa da Ciências ULisboa na campanha internacional de observação “Venus Twilight Experiment”.

costa maritima

Carlos Antunes, foi nomeado vogal de reconhecido mérito da Comissão de Domínio Público Marítimo, um órgão consultivo da Autoridade Marítima Nacional que estuda e emite pareceres sobre os assuntos relativos à utilização, manutenção e defesa do domínio público marítimo.

Šima Krtalić

Šima Krtalić, aluna de doutoramento da Ciências ULisboa, afiliada ao projeto Medea-Chart, ganhou recentemente a décima edição do prémio "Imago Mundi" 2023 da referida revista académica, destinado a homenagear o melhor artigo em História da Cartografia.

Várias pessoas num sala

Ciências ULisboa participou na 3.ª edição do roadshow EA-IDEIA - Estrutura de Acompanhamento da Investigação, Desenvolvimento, Experimentação e Inovação da Armada, organizado pela Marinha Portuguesa.

Pedro Machado

Pedro Machado, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e professor da Ciências ULisboa, foi homenageado pelo Grupo de Trabalho para a Nomenclatura de Pequenos Corpos (WGSBN) da União Astronómica Internacional (IAU), com a atribuição do seu nome a um asteroide, que tem quase três quilómetros de diâmetro e demora quatro anos e meio a dar uma volta ao Sol.

ave a voar em cima do mar

Um novo estudo internacional sobre a análise do risco de exposição ao plástico por aves marinhas identifica o Mediterrâneo como a região de maior risco a nível global. O artigo foi publicado na revista científica Nature Communications e conta com 18 cientistas portugueses, entre eles quatro investigadores da Ciências ULisboa.

foto dos tres finalistas

Filipa Rocha, estudante de doutoramento na Ciências ULisboa, alcançou o 2.º lugar do Prémio Jovens Inventores 2023, atribuído pelo Instituto Europeu de Patentes. O prémio corresponde a um valor pecuniário de dez mil euros. A cerimónia de entrega de prémios decorreu esta manhã, em Valência, Espanha.

fotografia de grupo

Foi assinado um protocolo de cooperação entre Ciências ULisboa, a FCiências.ID, o cE3c e a empresa dinamarquesa Copenhagen Infrastructure Partners, que visa a investigação e mitigação dos impactos da exploração eólica offshore ao largo da Figueira da Foz.

Logotipo da ACL

Cristina Branquinho e Isabel Trigo foram eleitas em 2023 respetivamente sócias correspondentes nacionais da Classe de Ciências -  Ciências Biológicas e Ciências da Terra e do Espaço – da Academia das Ciências de Lisboa (ACL).

O projeto EDUCOAST, promovido pelo Instituto Português do Mar e da Atmosfera, desenvolve programas educacionais para diversos níveis de ensino e para profissionais, na área das geociências costeiras e marinhas, tendo como base o trabalho de campo e as práticas experimentais.

Conceção artística do telescópio espacial Euclid no espaço

A missão espacial Euclid da Agência Espacial Europeia (ESA) irá penetrar nos últimos 10 mil milhões de anos de história do Universo para tentar compreender pela primeira vez o que está a acelerar a expansão do Universo. O lançamento do telescópio espacial Euclid está previsto para 1 de julho. O telescópio vai observar durante seis anos mais de um terço do céu. A participação portuguesa na missão Euclid é coordenada pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço.

João Pedro e Vera no laboratório

Ciências ULisboa integrou recentemente o projeto “Autonomia 21”, um projeto da Associação Pais 21 cujo objetivo é integrar jovens com Trissomia 21 no mercado de trabalho. O dinamizador desta ideia na Faculdade foi Federico Herrera, professor do DQB e investigador do BioISI. No âmbito deste projeto, Ciências ULisboa recebeu dois jovens que estão neste momento a estagiar num dos laboratórios da Faculdade.

José Pedro Granadeiro e Rui Rebelo

A expedição Selvagens 50 organizada pelo Instituto das Florestas e Conservação da Natureza da Madeira reuniu cerca de 40 especialistas de diversas instituições, entre os quais se incluem os professores do Departamento de Biologia Animal da Ciências ULisboa, José Pedro Granadeiro (aves marinhas) e Rui Rebelo (répteis terrestres).

Conceção artística de um exoplaneta semelhante a Vénus, em órbita da sua estrela

Uma equipa de investigadores escolheu um planeta a 106 anos-luz, com 1,37 vezes o diâmetro da Terra, descoberto em 2022, para apresentar a primeira simulação a três dimensões do clima de um planeta de tipo rochoso com as características que atualmente conhecemos em Vénus.

Grupo de alunos e professores

A 9.ª edição da final nacional das Olimpíadas Portuguesas da Geologia decorreu nos dias 3 e 4 de junho, no Centro Ciência Viva de Estremoz / Pólo de Estremoz da Universidade de Évora, com a participação de 25 estudantes vindos de diversas regiões do País, incluindo uma delegação dos Açores (São Roque do Pico).

Rádão

O professor do DQB Ciências ULisboa e investigador do BioISI Ciências ULisboa é o primeiro autor de um novo artigo publicado no jornal Physical Chemistry – Chemical Physics da Royal Society of Chemistry, onde foram estudados diferentes compostos de rádon e xénon - dois gases nobres – e onde as suas propriedades energéticas e de ligação química foram analisadas.

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