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
estantes com livros e revistas na biblioteca do C4

"September 2022 data-update for 'Updated science-wide author databases of standardized citation indicators'” divulga as bases de dados com os nomes dos cientistas mais citados a nível mundial em 2021 e ao longo da carreira. Estas bases de dados publicadas recentemente pela Elsevier têm o contributo de John Ioannidis, professor da Universidade de Stanford, na Califórnia.

A Faculdade presta homenagem a Carlos Sousa Reis, antigo professor da Ciências ULisboa nos domínios da Ecologia Marinha, Recursos Vivos Marinhos, Pescas e Ordenamento do Litoral.

grande auditório no evento de 2021

“Este é um momento de celebração da qualidade da investigação e da inovação desenvolvidas na Ciências ULisboa, a ocasião ideal para a partilha de conhecimento e para o estabelecimento de colaborações", diz Margarida Santos-Reis, subdiretora da Ciências ULisboa para a área da investigação, a propósito do Dia da Investigação.

José Rebordão, Luís Carriço e Manuel Silva assinam o protocolo

A Faculdade e a FCiências.ID assinaram um protocolo de cooperação com a Cercal Power, uma sociedade da Aquila Clean Energy, a plataforma de energia renovável da Aquila Capital na Europa, dedicada ao desenvolvimento, construção e exploração da central fotovoltaica do Cercal, em Santiago do Cacém.

Imagem de um cérebro em fundo digital

"A linha de investigação em Filosofia da Inteligência Artificial e da Computação surgiu pela primeira vez em Portugal na Ciências ULisboa, nomeadamente, no Centro de Filosofia das Ciências da Universidade de Lisboa (CFCUL), com o intuito de contribuir para um debate que interessa à sociedade no seu todo", escrevem João L. Cordovil e Paulo Castro, investigadores do CFCUL Ciências ULisboa.

logotipo do projeto

O Gabinete de Apoio Psicológico (GAPsi) da Ciências ULisboa partilhou o primeiro episódio do podcast “Chá do Dia”, no passado dia 19 de setembro. O quinto episódio deste projeto inovador já está disponível na plataforma Spotify.

Estúdio da FCCN

João Telhada é um dos protagonistas do projeto "Porquês com Ciência", nomeadamente no vídeo “É seguro pagar online com cartão VISA?”, disponível no canal YouTube da Faculdade. Para o professor do DEIO Ciências ULisboa, “a cultura científica é um aspeto essencial no progresso e desenvolvimento de um país”.

grupo de pessoas

Tom Henfrey, Giuseppe Feola, Gil Penha-Lopes, Filka Sekulova e Ana Margarida Esteves publicam na Sustainable Development, no âmbito de relatório da rede ECOLISE, da qual Ciências ULisboa faz parte.

A Faculdade presta homenagem a Henrique Manuel da Costa Guimarães, antigo aluno e professor da ULisboa, especialista em investigação sobre o ensino da Matemática.

Estátua de Alfred Nobel com flores por detrás

Os seis Prémios Nobel 2022 são anunciados entre 3 e 10 de outubro. A poucos dias de conhecer as personalidades que serão distinguidas este ano, recordamos os laureados em 2021, com a ajuda de professores e cientistas da Faculdade. Entre na breve e conheça os laureados da Fisiologia/Medicina e Física.

 

rapariga com vento no cabelo a ouvir música

"Que poder é este da música? Ela tem mesmo uma ligação com as emoções? Apesar de existirem posições contraditórias, a literatura aponta que a música é capaz de induzir emoções", escreve Marta Esteves, psicóloga no GAPsi Ciências ULisboa.

Sara Magalhães no estúdio da FCCN

Sara Magalhães é professora do Departamento de Biologia Animal da Ciências ULisboa desde 2016 e investigadora do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (cE3c). “Os ácaros são assim tão feios, porcos e maus?” é o tema apresentado pela professora, que inaugura o projeto “Porquês com Ciência”.

mar

Nos dias 26 e 27 de setembro decorre na Ciências ULisboa o “Fórum Oceano: Atlântico, um bem comum, visões partilhadas franco-portuguesas”, uma iniciativa organizada pela Faculdade e pelo MARE, no âmbito da Temporada Portugal-França 2022.

“Saúde, Dança e Ciência na qualidade de vida sustentável”

No próximo dia 23 de setembro irá decorrer na Ciências ULisboa um workshop que pretende sensibilizar jovens e adultos para a importância do movimento na saúde e na qualidade de vida sustentável.

livros

Ana Simões, presidente do Departamento de História e Filosofia das Ciências e investigadora no CIUHCT, terminou o seu mandato como vice-presidente da European Society for the History of Science no dia 10 de setembro, concluindo seis anos de envolvimento na direção.

imagem abstrata representativa de termodinamica

"Quando ensinamos temos que ter a preocupação de que os alunos compreendem as matérias da melhor forma possível, e essa é a minha forma de ensinar, que procurei refletir neste livro”, diz Patrícia Faísca, professora do DF Ciências ULisboa e autora do novo livro sobre Termodinâmica, publicado na editora CRC Press.

logotipo da iniciativa

“Porquês com Ciência” é o novo projeto de divulgação científica da Direção de Comunicação e Imagem da Faculdade e arranca no início deste ano letivo. Cinco vídeos serão lançados no YouTube até ao final de 2022 e têm como personagens principais João Telhada, Ibéria Medeiros, Marta Panão, Maria Manuel Torres e Sara Magalhães. As temáticas em foco estão relacionadas com as Bolsas de Palestras.

grupo de investigadores

O projeto LIFE PREDATOR, aprovado no âmbito do Programa LIFE, vai arrancar no próximo mês de outubro. Da equipa de trabalho europeia fazem parte sete professores e investigadores de três unidades de investigação da Faculdade, que vão colaborar no estudo e combate da espécie invasora peixe-gato europeu.

Alunos e professores

Portugal conquistou quatro medalhas de ouro, duas de prata e uma de bronze na 15.ª edição das Olimpíadas Internacionais de Ciências da Terra (IESO 2022). Esta foi a melhor participação de sempre de Portugal nestas provas internacionais.

Jovens na praia

Crónica sobre o Roteiro Entremarés da autoria do professor Carlos Duarte. Esta é a segunda aplicação que resulta da colaboração entre o Departamento de Informática da Ciências ULisboa e o Instituto de Educação da ULisboa, depois da publicação em 2017 da aplicação Roteiro dos Descobrimentos.

ilustração SARS-CoV-2

As pessoas vacinadas que foram infetadas pelas primeiras subvariantes Omicron têm uma proteção quatro vezes superior do que à das pessoas vacinadas que não foram infetadas. Estes resultados constam de um estudo liderado por Luís Graça e Manuel Carmo Gomes, publicado na prestigiada revista científica New England Journal of Medicine.

núvens cósmicas

O XXXII Encontro Nacional de Astronomia e Astrofísica terá lugar nos próximos dias 5 e 6 de setembro, na Ciências ULisboa. O evento é organizado pelo Centro de Astrofísica e Gravitação, em parceria com a Sociedade Portuguesa de Astronomia e a Ciências ULisboa.

Campo com árvores de fruto e hortícolas

O projeto GrowLIFE - coordenado pela Ciências ULisboa, FCiências.ID - Associação para a Investigação e Desenvolvimento de Ciências e Turismo de Portugal é financiado pelo Programa para o Ambiente e a Ação Climática (LIFE) no valor de €1.452.673,00 - e arranca em junho de 2023, tem uma duração de cinco anos. O resultado da candidatura coordenada pela Caravana AgroEcológica foi conhecido em abril deste ano e o contrato foi assinado em agosto.

Cientista no laboratório

Em 2022, 134 investigadores doutorados ligados a unidades de investigação da Faculdade submeteram candidaturas à 5.ª edição do Concurso de Estímulo ao Emprego Científico – Individual, tendo sido atribuídos 23 contratos de trabalho. Em quatro edições deste concurso, 714 investigadores doutorados com ligações a unidades de investigação da Faculdade apresentaram candidaturas, tendo sido atribuídos 71 contratos de trabalho.

Paleontólogos em escavação

Uma equipa de paleontólogos portugueses e espanhóis conduziu, entre 1 e 10 de agosto de 2022, uma campanha de escavação na jazida paleontológica de Monte Agudo que resultou na extração de parte do esqueleto fossilizado de um dinossáurio saurópode de grande porte.

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