Entrevista com Carlos Pires a propósito do artigo publicado na Physica D: Nonlinear Phenomena

“As avaliações de causalidade são muito importantes”

Avaliação e quantificação da causalidade entre variáveis oceânicas atmosféricas que originam fenómenos climáticos extremos

Carlos Pires

Carlos Pires é o primeiro autor do artigo publicado na Physica D: Nonlinear Phenomena, volume 458, em fevereiro. Disponível online em https://doi.org/10.1016/j.physd.2023.133988

GICD DCI Ciências ULisboa

Carlos Pires, professor da Ciências ULisboa e investigador do Instituto Dom Luiz, é o primeiro autor do artigo “Uma teoria geral para estimar a transferência de informação em sistemas não lineares”, publicado na Physica D: Nonlinear Phenomena, volume 458, em fevereiro, e no qual desenvolve um formalismo matemático de estimação da causalidade entre variáveis interatuantes.

A generalização da teoria a sistemas não lineares irá permitir identificar mecanismos (drivers) atmosféricos e oceânicos que originam fenómenos climáticos extremos e averiguar se esses mecanismos se alteram, ou se intensificam-se num cenário climático futuro, devido ao aquecimento global nas próximas décadas.

Este trabalho é dedicado à questão da avaliação e quantificação da causalidade entre variáveis oceânicas atmosféricas e foi realizado por Carlos Pires em colaboração com os cientistas David Docquier e Stéphane Vannitsem, do Instituto Meteorológico Real da Bélgica.

A título de curiosidade, Carlos Pires assinala que “o momento incrível de todo este método” aconteceu a 10.000 m de altitude, numa viagem que fez para Estocolmo. “Assim que descobri que isto funcionava, passei a viagem de quatro horas a fazer cálculos, no banco do avião. Aterrei com ideias maravilhosas e daí até à concretização do artigo foi um grande entusiasmo”. Sobre os próximos passos, Carlos Pires refere que sempre que há um novo paradigma, um novo método, existe uma grande vontade de testar e comparar com os métodos anteriores. Este trabalho inclusivamente já foi aplicado, quer em modelos atmosféricos, quer em dados reais, nomeadamente dados referentes à quantidade de gelo no Ártico e aos balanços de radiação, radiação visível, infravermelha e de calor latente, e calor sensível.

“O objetivo deste estudo é generalizar uma teoria da causalidade que existe desde 2005, baseada na teoria probabilista da informação. O estudo da causalidade é muito antigo, remonta à lógica aristotélica. Aristóteles já se preocupava com as relações de implicação formal e ‘o que é a causa de quê?’. Nesse seguimento, houve um enorme progresso, particularmente nas últimas décadas, nos estudos em sistemas dinâmicos estocásticos e suas interações e transferências de informação”, diz Carlos Pires.

O que é a causalidade? A causalidade acontece em muitas circunstâncias, e em muitos modelos e sistemas na natureza, sistemas reais e não só. Carlos Pires defende que “a maioria dos sistemas na natureza são não lineares”, sendo que nesse caso essa teoria para sistemas não lineares é generalizada, e são produzidas fórmulas computáveis de maneira eficaz e sem grande necessidade de coleções inatingíveis de dados ou impossíveis de obter, de maneira que, efetivamente se consigam avaliar essas causalidades em sistemas não lineares forçados mesmo por ruídos estocásticos aditivos e multiplicativos.

“A panóplia de sistemas para os quais é possível agora avaliar a causalidade é por isso muito maior, e foi esse um dos objetivos deste trabalho”, comenta Carlos Pires. Com um melhor diagnóstico ou uma melhor avaliação quantitativa das relações causa efeito, é possível detetar e eventualmente eliminar causas que tenham consequências destrutivas, ou amplificar causas que tenham consequências benéficas.

A teoria apresentada, comparada com a teoria antecedente de 2005 (válida apenas para sistemas lineares), permite avaliar a junção de causas cujas sinergias sejam benéficas, ou a separação de causas cujas sinergias sejam maléficas. “A avaliação de malefício/benefício ou de forma equivalente custo/proveito pode ser quantificada por uma métrica muito geral e flexível, desde as Ciências Naturais e Sociais, podendo essa métrica englobar desde a felicidade em dinâmica de grupos, a produtividade e ganhos financeiros de uma empresa ou a produtividade alimentar em função de fatores climáticos”, exemplifica Carlos Pires.

O especialista em Climatologia, Meteorologia e Sistemas Dinâmicos adianta ainda que os diagnósticos de causalidade no sistema climático são muito importantes, para as tomadas de decisão, para a prevenção atempada de como agir e adaptar, perante o que já está a acontecer. Carlos Pires reitera que o planeta é cada vez mais energético. Há mais energia para atingir novos extremos. A previsão e a avaliação de riscos é muito importante. “As avaliações da causalidade são muito importantes”, conclui.

Desafios nas áreas da Meteorologia/Oceanografia em Portugal e no mundo

Carlos Pires realça a natureza própria do trabalho de investigação científica, resultado de décadas de experiência sublinhando que “a investigação séria e honesta é como uma longa e difícil caminhada onde os atalhos são infrequentes e não pode ser sujeita à pressão e tempos do mediatismo social, com eventual prejuízo do rigor da investigação”.

Atualmente, alguns dos desafios nas áreas da Meteorologia/Oceanografia em Portugal e no mundo correspondem ao desenvolvimento de modelos híbridos que juntam a base Físico-Matemática e a Inteligência Artificial; de novos instrumentos de monotorização e técnicas de assimilação de dados e à otimização de serviços climáticos nas áreas sociais e económicas. Para Carlos Pires aqueles modelos híbridos juntam o melhor de dois mundos: conhecer as razões das coisas, as razões físicas dos fenómenos, com rapidez de cálculo. “O desenvolvimento de novos instrumentos e técnicas para saber como é que podemos usá-los é muito importante”, acrescenta.

Carlos Pires dá aulas na Ciências ULisboa desde 1989. Licenciou-se em Ciências Geofísicas, especialização em Meteorologia, na Ciências ULisboa, em 1988, e concluiu o doutoramento em Meteorologia na Universidade Paris VI, Pierre et Marie Curie, em 1996.

Carlos Pires
Carlos Pires dá aulas na Ciências ULisboa desde 1989
Fonte GICD DCI Ciências ULisboa

Para Carlos Pires um dos desafios futuros do ensino superior é garantir a qualidade das licenciaturas, dos mestrados e dos doutoramentos. Outro aspeto essencial é informar os alunos e criar um ambiente de cultura, de liberdade, de difusão de conhecimentos na universidade, um ambiente construtivo e que leve os estudantes a assistir a conferências, a estarem mais envolvidos e mais interessados.

Relativamente aos alunos que estudam na Ciências ULisboa, Carlos Pires aconselha a que tenham os objetivos bem definidos. “Os alunos têm que estudar pelos livros”, diz, porque os livros na sua opinião permitem estudar com mais calma e serenidade. “Há assuntos que não se estudam de um momento para o outro. Não basta ver um vídeo para ficar a conhecer o assunto. É preciso refletir para atingir um certo conhecimento. Esse trabalho intelectual tem que ser feito e os alunos têm que ter essa calma, essa postura, têm que ir para as bibliotecas estudar, têm que pensar”, refere, recomendando cautela na utilização da Inteligência Artificial. “A Inteligência Artificial será nas próximas décadas muitíssimo útil para nos resolver problemas práticos, mas isso não pode ser um convite à preguiça mental. A nossa cabeça tem de estar ativa”, alerta.

Carlos Pires é atualmente responsável pelas disciplinas de cariz matemático no Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia da Ciências ULisboa. Dá aulas laboratoriais de dinâmica de fluidos e de modulação matemática, aulas teórico-práticas de modelação matemática com utilização de linguagem Python, ou seja, como implementar certos métodos informaticamente. Algumas das disciplinas destas áreas científicas foram por si criadas de raiz, como é o caso de Assimilação de Dados em Modelos de Sistema Terra, um tema novo que trouxe para a Faculdade, resultado do conhecimento adquirido no doutoramento. Na sequência disso criou uma sebenta e quer publicar um livro. “Foi a cadeira que mais gostei de dar”, conta.

Tânia Monteiro e Daniela Costa com Gabinete de Jornalismo da DCI Ciências ULisboa
noticias@ciencias.ulisboa.pt
4 fotografias da envolução do terreno

Life Ribermine é o nome de um projeto ibérico responsável pelo restauro geomorfológico de minas em Portugal e Espanha. A  Associação Centro Ciência Viva do Lousal, da qual Ciências ULisboa é associada fundadora, é o único parceiro português do projeto.

Saco com logotipo da jobshop em destaque

A XII edição da Jobshop Ciências 2022 - a feira anual de emprego da Ciências ULisboa realiza-se nos próximos dias 11 e 12 de maio, no campus da Faculdade, no Campo Grande. Cerca de 80 entidades participam nesta edição e poderão contactar diretamente os estudantes, graduados e pós-graduados da Faculdade em stands, workshops e sessões de recrutamento. Além de empresas, também participam no acontecimento unidades de I&D da Faculdade.

Vários edificos - imagem com duas cores

Com foco na posição de Portugal em comparação com os restantes países europeus, a rubrica "Dados Contados" abordou temas como educação, desigualdade salarial, direitos LGBTQ+, impostos e imigração, entre outros, através de diversos indicadores estatísticos. Durante toda a produção, a autenticidade das fontes e a correta representação dos dados foram as duas principais preocupações.

duas pessoas a fazerem uma experiencia, e um monitor do Dia Aberto ao fundo a observar

Depois de duas edições com atividades online, o Dia Aberto em Ciências regressa este ano às atividades presenciais. A investigação científica e o ensino vão estar no centro da programação, abrangendo todas as áreas científicas. São mais de 70 as atividades disponíveis, entre visitas a laboratórios, atividades científicas, palestras, speed dating com cientistas, visitas ao campus e conversas rápidas sobre os cursos.

Henrique Leitão e Gracinda Gomes

Os cientistas da Faculdade foram eleitos sócios honorários da Sociedade Portuguesa de Matemática (SPM), juntamente com outras quatro personalidades, duas delas da ULisboa. Atualmente a SPM tem nove sócios honorários.

Jaime A. S. Coelho, professor convidado do Departamento de Química e Bioquímica e investigador do polo desta faculdade do Centro de Química Estrutural, foi distinguido pela Sociedade Portuguesa de Química (SPQ) com o Prémio para Melhor Químico Orgânico Jovem 2021.

Alunos na biblioteca do C8

Os artigos da revista Astronomy & Astrophysics (A&A), uma das principais revistas científicas de Astronomia do mundo, já são publicados em acesso aberto, através do subscribe-to-open (S2O), um modelo de ciência aberta por assinatura.

5 quitones

Artigo científico publicado no Journal of Paleontology dá conta da descoberta em Portugal de duas novas espécies de moluscos marinhos do Pliocénico (há cerca de 3,6 Ma) . O cientista Carlos Marques da Silva é um dos autores deste trabalho.

pessoa a ver uma fotografia da exposição

Crónica sobre a exposição “De Lisboa para os Trópicos”, da autoria de Rúben Oliveira e Teresa Vaz, curadores da mostra e que a partir de 21 de abril e até 21 de junho vai estar em exibição no átrio do edifício C6, no campus da Faculdade.

Cinco oradores e vários alunos a assistir

A Matemática une. O tema das comemorações do Dia Internacional da Matemática 2022 reflete o espírito de quem organiza atividades de divulgação científica, na Faculdade e fora dela, e também de quem participa. Fique a par das atividades do IDM, e conheça a opinião de estudantes e professores.

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Após dois anos a comemorar um aniversário de forma remota, em 2022, a comunidade da Faculdade volta a reunir-se no grande auditório da Ciências ULisboa para celebrar os 111 anos da instituição, criada por decreto a 19 de abril de 1911. A cerimónia comemorativa acontece no próximo dia 27 de abril, a partir das 14h00.

Logotipo da olimpíadas

A semifinal das Olimpíadas de Química Mais (OQ+) e a semifinal das Olimpíadas de Química (OQ) Júnior acontecem, respetivamente, nos próximos dias 30 de abril e 7 de maio, no campus da Faculdade. Professores e estudantes do Departamento de Química e Bioquímica colaboram em ambos os eventos.

Mercado de Santa Clara

"A sustentabilidade económica e escalabilidade dos sistemas agroecológicos é um objetivo difícil de atingir, mas sem dúvida necessário", escreve Inês Costa Pereira, da equipa da Caravana AgroEcológica, a propósito do 4.ª Dia Aberto de Produtores.

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O grupo de Instrumentação do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço  produziu nos laboratórios da Ciências ULisboa uma peça essencial para o sucesso da missão espacial PLATO, designada unidade de colimação. Segundo notícia publicada no site do IA, duas delas já estavam previstas no âmbito do consórcio, a terceira acontece por encomenda direta da Agência Espacial Europeia.

Barco

Eduardo Sampaio, aluno de doutoramento da Faculdade, participou num documentário em Cabo Verde a bordo de um barco chamado Captain Darwin, como conta nesta crónica. Este mês a Science também publica uma carta da sua autoria, a propósito de uma das aventuras vividas durante parte desta viagem.

José Ribeiro, Pedro Machado e João Dias

Um estudo do IA Ciências ULisboa analisa observações da luz infravermelha dos planetas Vénus, Marte e Júpiter comparando-as com simulações do Planetary Spectrum Generator. Artigo inclui entrevista com o autor principal do artigo, alumnus da Faculdade.

Musaranho

O musaranho-de-dentes-brancos (Crocidura russula) está em expansão na Europa e foi identificado como tendo um carácter invasor em algumas ilhas, nomeadamente na Irlanda.Segundo comunicado de imprensa pulicado esta segunda-feira no EurekAlert!, a descoberta é feita por um grupo de investigadores do CESAM Ciências ULisboa e do Institute of Environmental Biology da Adam Mickiewicz University, na Polónia.

Mesa de trabalho com computador e utilizador

O redesenho do portal é um projeto da responsabilidade da Direção, Direção de Serviços Informáticos, Gabinete de Gestão de Informação e Departamento de Informática (DI). No âmbito desta iniciativa, Carlos Duarte, professor do DI Ciências ULisboa e membro da equipa, convida os utilizadores do portal a participar num breve estudo.
 

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A eficiência de remoção da carga do vírus responsável pela COVID-19 nos processos de tratamento das águas residuais em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) é uma das conclusões mais relevantes do projeto de investigação SARS Control.

microscópio

Ciências ULisboa participou na Semana Internacional do Cérebro com palestras e demonstrações em laboratório. A cientista Diana Cunha-Reis destaca a importância da atividade no que diz respeito à partilha da interdisciplinaridade existente na Faculdade junto de alunos do ensino secundário.

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Sara Carvalhal, investigadora no Algarve Biomedical Center Research Institute, na Universidade do Algarve, e alumna da Ciências ULisboa, é uma das quatro jovens cientistas portuguesas distinguidas na 18.ª edição das Medalhas de Honra L’Oréal Portugal para as Mulheres na Ciência.

painel de oradores e participantes

Ciências ULisboa recebeu a visita de uma delegação de representantes do ISIS Neutron & Muon Source, um laboratório pertencente ao Science and Technology Facilities Council, localizado em Oxfordshirek, no Reino Unido, e considerado de excelência a nível mundial.

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Os membros do Conselho de Escola e do Conselho Científico da Ciências ULisboa tomaram posse esta quarta-feira, dia 23 de março, na sequência do processo eleitoral ocorrido em fevereiro e março deste ano. Para mais informações sobre as competências destes órgãos, sugere-se a consulta dos estatutos da Faculdade.

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Edna Correia, investigadora do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM), doutorada em Biologia e Ecologia das Alterações Globais pela Ciências ULisboa, é uma das quatro jovens cientistas portuguesas distinguidas na 18.ª edição das Medalhas de Honra L’Oréal Portugal para as Mulheres na Ciência.

Tubarão

A iniciativa de cidadania europeia “Stop Finning – Stop the Trade” tem como objetivo o término da União Europeia como uma importante plataforma de trânsito para o comércio mundial de barbatanas. "Face à atual legislação, o finning foi vetado em 2003. Porém, o massacre continua", escreve Madalena Sottomayor, aluna de mestrado em Biologia da Conservação da Ciências ULisboa.

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