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
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.

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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.

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"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.

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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.

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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”.

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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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