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
imagem do Perserverance em Marte

Carlos Mão de Ferro, estudante do doutoramento em Informática, relata a sua experiência de estágio na NASA, na Califórnia, EUA. O estudante está a participar num projeto cujo objetivo é lançar pequenos robots na superfície de Marte, a partir de um rover principal, formando uma rede de sensores inteligente, com o intuito de estudar a existência de água no planeta.

Carlos Castro a receber a nomeação

Carlos Nieto de Castro, professor catedrático jubilado do Departamento de Química e Bioquímica e investigador no Centro de Química Estrutural (CQE), foi eleito Fellow da International Association for Advanced Materials (IAAM), como reconhecimento pela sua contribuição na área da Termofísica de fluidos e materiais com aplicações energéticas. É o segundo investigador português a obter esta distinção.

tubarão-martelo

Novo estudo recentemente publicado na revista Frontiers in Marine Science, desenvolvido por investigadores portugueses e cabo-verdianos, revela zona de berçário de tubarões na baía de Sal Rei, na ilha da Boa Vista, em Cabo Verde. Albergando juvenis de várias espécies ameaçadas, incluindo o icónico tubarão-martelo, trata-se de uma região única no Atlântico Este.

vistas da tibia, dinossauro e silueta humana

Trabalhos de investigação na jazida de Lo Hueco, Cuenca, em Espanha permitiram identificar restos fósseis de um dinossáurio carnívoro, com aproximadamente 75-70 milhões de anos, estreitamente relacionado ao grupo dos velocirraptorinos.

Galopim de Carvalho e Marcelo Rebelo de Sousa

O Presidente da República Marcelo Rebelo de Sousa, condecorou, em cerimónia no Palácio de Belém no passado dia 31 de janeiro, o professor catedrático jubilado António Galopim de Carvalho com as insígnias de Grande-Oficial da Ordem da Instrução Pública, ordem honorífica que reconhece a dedicação à causa da educação e do ensino.

mapa, com desenho de um dinossauro e vertebras caudais

Foi publicado recentemente na revista internacional Historical Biology um novo estudo sobre a diversidade dos dinossáurios saurópodes do Maastrichtiano da antiga ilha de Hațeg, que corresponde atualmente ao atual território da Roménia. O estudo foi liderado pelo paleontólogo Pedro Mocho, investigador no DG Ciências ULisboa, no Instituto Dom Luiz (IDL), e no Dinosaur Institute do Natural History Museum of Los Angeles County, na Califórnia.

Michele Vendruscolo, Ehud Gazit e Kresten Lindorff-Larsen

A propósito do arranque do projeto europeu TWIN2PIPSA, irá decorrer na Ciências ULisboa, entre os dias 1 e 3 de fevereiro de 2023, uma série de conferências plenárias, abertas a toda a comunidade académica, proferidas por especialistas das universidades parceiras do projeto: Michele Vendruscolo, da Universidade de Cambridge; Ehud Gazit, da Universidade de Tel Aviv; e Kresten Lindorff-Larsen, da Universidade de Copenhaga.

Artigo em homenagem ao professor do Departamento de Educação da Ciências ULisboa, Eduardo Veloso, falecido em dezembro de 2022, da autoria de Suzana Nápoles, professora aposentada do DM Ciências ULisboa.

Ana Marta de Matos

Novo artigo da autoria de Ana Marta de Matos, investigadora do Centro de Química Estrutural, do Institute of Molecular Sciences, sobre o potencial terapêutico dos antibióticos à base de açúcares, foi publicado a 24 de janeiro, na 4.ª edição da revista European Journal of Organic Chemistry, uma publicação dedicada à Química Orgânica. O artigo foi destacado na capa da revista.

Tarantula Nebula

Dois investigadores da Ciências ULisboa integram a nova direção da Sociedade Portuguesa de Astronomia, que tomou posse a 1 de janeiro.

espaço da exposição

Entrevista a José María Moreno Madrid, curador da exposição “A Porta do Pacífico: Uma viagem cartográfica pelo Estreito de Magalhães”, inaugurada no dia 3 de novembro de 2022. A exposição constitui uma mostra cartográfica sobre a construção da imagem do Estreito de Magalhães nos inícios da Idade Moderna. Pode ser visitada até junho de 2023, na Galeria de Ciências (Edifício C4).

Margarida Amaral

Margarida Amaral, professora do Departamento de Química e Bioquímica da Faculdade e investigadora principal do grupo de investigação em Fibrose Quística, no BioISI, integra o Conselho de Acompanhamento Científico da Emiliy’s Entourage.

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A Fundação Calouste Gulbenkian atribuiu Bolsas Gulbenkian Novos Talentos a três estudantes de mérito da Ciências ULisboa das áreas de Matemática, Física e Biologia. David Moreno, Pedro Gil e Vicente Miguel vão participar no desenvolvimento de um projeto de investigação ao longo de um ano.

ilustração SARS-CoV-2

Um novo estudo liderado por Luís Graça, investigador principal Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes (iMM) e professor catedrático da Faculdade de Medicina da ULisboa, e por Manuel Carmo Gomes, professor associado com agregação da Ciências ULisboa, ambos membros da Comissão Técnica de Vacinação contra a COVID-19 (CTVC) da Direção Geral de Saúde (DGS), publicado em janeiro na revista científica Lancet Infectious Diseases, mostra que a proteção conferida pela imunidade híbrida contra a subvariante de SARS-CoV-2 Omicron BA.5, obtida pela infeção de pessoas vacinadas, mantém-se até pelo menos oito meses após a primeira infeção.

grupo das raparigas e uma pessoa da organização

Estudantes da Ciências ULisboa representaram a Faculdade no Digital Health Summit 2022, um encontro internacional dedicado ao futuro dos cuidados de saúde, promovido pela empresa Premivalor. Os alunos, organizados em dois grupos, apresentaram os projetos “The Golgi Printer” e “Cloudia”, tendo este último ficado classificado em 3.º lugar no concurso de projetos H-INNOVA - Health Innovation HUB, uma empresa de inovação no sector da saúde.

Salão da Academia das Ciências de Lisboa

Em 2022 a Academia das Ciências de Lisboa elegeu para a sua Classe de Ciências novos membros efetivos e correspondentes nacionais. Entre eles estão os professores da Ciências ULisboa Fernando Ferreira, nomeado membro efetivo; João Duarte e Jorge Buescu, nomeados correspondentes nacionais.

salão nobre da Reitoria da ULisboa

Oito professores e investigadores da Ciências ULisboa foram agraciados com prémios e menções honrosas, na edição de 2022 dos Prémios Científicos ULisboa/Caixa Geral de Depósitos (CGD). Errata da notícia publicada em novembro.

vários barcos no mar

Cinco docentes e investigadores do IDL participaram no consórcio do projeto NAVSAFETY, cujo principal objetivo foi o desenvolvimento de uma plataforma digital de auxílio às entidades portuárias na gestão do tráfego marítimo. O projeto, coordenado pela Universidade de Aveiro, e financiado pelo programa Fundo Azul, terminou no mês de setembro.

três pessoas a assinar o protocolo

Ciências ULisboa celebrou um protocolo de cooperação com a Câmara Municipal de Lisboa, através do Regimento de Sapadores Bombeiros e do Departamento de Desenvolvimento e Formação. A assinatura do protocolo decorreu ontem, dia 19 de dezembro, nas instalações da Ciências ULisboa.

Boia na foz do estuário do Tejo

A Rede Portuguesa de Monitorização Costeira (CoastNet) integra o Programa da Década da Ciência dos Oceanos para o Desenvolvimento Sustentável 2021-2030 da Organização das Nações Unidas (ONU) e representa Portugal neste programa da ONU. A CoastNet é uma infraestrutura de investigação do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE), da Ciências ULisboa e da Universidade de Évora.

aves a voar com mar em fundo

Estudo, da autoria de quatro investigadores da Ciências ULisboa, que aborda as alterações ambientais em zonas húmidas e os impactos no habitat de aves limícolas costeiras, foi publicado na revista Science of the Total Environment.

paisagem da caatinga

O Prémio Científico Mário Quartin Graça 2022, na categoria de Tecnologias e Ciências Naturais, foi atribuído a Ana Cláudia P. Oliveira, aluna do doutoramento em Biologia e Ecologia das Alterações Globais na Ciências ULisboa e investigadora do cE3c.

Estepe na Patagónia Argentina

Para avaliar o impacto do pastoreio nas regiões áridas do planeta, uma equipa internacional com mais de uma centena de investigadores, destaque para Alice Nunes e Melanie Köbel, investigadoras do cE3c Ciências ULisboa, aplicou, pela primeira vez, o mesmo método de análise em 25 países de seis continentes.

rua interior à Alameda da Universidade, na Faculdade de Ciências

A 16 de novembro de 2022 foi instalado um sensor de tubo, na entrada da rua de acesso ao edifício C7 (rua interior à Alameda da Universidade), que permite detetar a passagem de bicicletas e trotinetes. Esta instalação insere-se na atividade do projeto europeu Tr @ nsnet – Um modelo de Living Lab Universitário para a Transição Ecológica

Campus da Faculdade

A cerimónia de entrega dos Prémios Científicos ULisboa/Caixa Geral de Depósitos (CGD) 2022, acontece no próximo dia 28 de novembro, pelas 17h30, no Salão Nobre da Reitoria da ULisboa.

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