No Campus com Helder Coelho

Compreender a Inteligência Humana

Podemos aumentar a velocidade e a segurança da investigação do cérebro, o que dada a sua enorme complexidade, é um enorme passo em frente

Pixabay

Helder Coelho

Será possível ter uma pessoa dentro de um scanner e dizer-lhe para mudar a atividade de diferentes zonas do seu cérebro, com base no que estamos a observar num monitor desse mesmo scanner? Pode a Inteligência Artificial (IA) abordar e interatuar com a Neurociência, e vice-versa?

A recente Tese de Doutoramento (junho, 2017) de Romy Lorenz, no Laboratório de NeuroImagiologia Clínica, Computacional e Cognitiva do ICL (Imperial College London), focou as respostas neuronais (neurofeedback) em tempo real, através da interação com um scan, ou seja com o leitor de varrimento (scanner) do cérebro de um paciente.

A experiência sobre as respostas neuronais apoia-se numa conversa via o ecrã do monitor do posto de trabalho, o qual permite mudar a atividade de diferentes partes do cérebro do paciente, enquanto se vêm as imagens do cérebro em direto. Tudo isto graças a um programa de computador que é capaz de descodificar as imagens do cérebro (sob fMRI ou functional Magnetic Ressonance Imaging), enquanto se liga ou desliga a atividade (maior durante a concentração) de uma região particular, por exemplo a que estabelece a conexão de parte do córtex cerebral às áreas mais profundas, como o hipocampo (onde se produzem as imagens).

Um dos exercícios da Romy consistiu em descodificar como as diferentes redes do cérebro interatuam, em tempo real, o que não é uma tarefa simples. Por isso, ela optou por escolher, em primeiro lugar, as regiões mais estudadas do cérebro, os córtices visual e auditivo. Para os seres humanos é fácil realizar combinações de visões e sons, de molde a ativar o córtex do ouvido e não o da visão, e vice-versa.

Foi desenvolvido um algoritmo de IA, que é capaz de jogar com duas espécies de “alavancas”, para ligar ou desligar aquelas partes do cérebro. Durante este trabalho foram ensaiados diferentes algoritmos, de aprendizagem profunda (Deep Learning) e de Redes Neuronais, embora o êxito só fosse alcançado com o método de otimização bayesiana, o qual permite calcular a validade das hipóteses em função de conhecimento prévio. Esta técnica facilitou obterem-se as melhores respostas: ter a combinação correta do vídeo e do som. Em média, o algoritmo, denominado Automatic Neuroscientist, consegue obter o estímulo ótimo em seis minutos.

São poucos os tópicos da Psicologia, que sejam velhos ou controversos, como o do estudo da inteligência humana. A tese da Romy continua outras tentativas recentes (por exemplo a de Adam Hampshire e do seu orientador Adrian Owen em 2012), que procuraram também responder à pergunta “Como o cérebro suporta diferentes aspetos da inteligência?”, embora a investigação seja ainda limitada no seu alcance, por exemplo pelo número e variabilidade das tarefas cognitivas usadas (o Cognitron foi usado para realizar o levantamento de várias aptidões mentais). O Automatic Neuroscientist pode dissecar os trabalhos de um cérebro, desenhar testes clínicos e, ainda, descobrir como estimular o cérebro.

Romy acha que “nos últimos tempos, os homens não têm sido suficientemente imparciais para fazer justiça à grande quantidade de informação colecionada pelas técnicas da imagiologia do cérebro. Contudo, recorrendo às técnicas da IA, enquanto se obtêm ao mesmo tempo dados do cérebro, melhoramos muito a fiabilidade das nossas descobertas”. E, isto quer dizer, que podemos aumentar a velocidade e a segurança da investigação do cérebro, o que dada a sua enorme complexidade, é um enorme passo em frente.

Referências:
Lorenz, R. Neuroadaptive Bayesian Optimization – Implications for the Cognitive Sciences, Tese de PhD (Orientadores: Robert Leech e Aldo Faisal), ICL, 2017.
http://www.wired.co.uk/article/automatic-neuroscientist-ai-brain-experiments

Helder Coelho, professor do Departamento de Informática de Ciências
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de junho é com Nuno Rato, coordenador do Gabinete de Orçamento e Prestação de Conta da Direção Financeira e Patrimonial de Ciências.

Ao longo do ano são muitos os alunos dos ensinos básico e secundário que visitam a Faculdade. Este ano letivo cerca de 63 estudantes, entre os 9 e 10 anos, da Escola Básica Maria Lamas, em Odivelas, conheceram os Departamentos de Biologia Animal, Biologia Vegetal e Química e Bioquímica.

A empresa Surftotal associou-se ao Instituto Dom Luiz e à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, num projeto que visa testar a utilização de surfcams instaladas na costa portuguesa para melhor monitorização costeira.

“É um jogo que trabalha consistentemente o raciocínio e a capacidade de prever os acontecimentos, muito como no xadrez. Para além disso, ajuda nas relações interpessoais, visto que é um jogo de parceiros e é necessário muita confiança mútua para ter sucesso”, reforça Afonso Ribeiro, aluno do 1.º ano de Matemática Aplicada, membro do curso de Bridge da FCUL.

O concurso de programação do Departamento de Informática recebeu 45 participantes, alunos do ensino secundário, na edição de 2017.

Hoje em dia quando se fala de imaginação (criatividade, inovação) queremos dizer, na maior parte dos casos, antecipação e surpresa. Um empresário, um investigador, um professor querem captar a atenção do outro, inventando e brincando com o possível ou o provável. Por isso, falamos frequentemente de criar imagens, ideias, ou mesmo histórias (veja-se o tópico criatividade computacional, e o grupo de Amílcar Cardoso da Universidade de Coimbra).

O Air4, um protótipo para medição de gases indicadores da qualidade do ar, associado a um modelo de análise de mapas e a uma aplicação mobile, ficou em 2.º lugar no 1.º Hackathon de Tra

No Dia da Criança Galopim de Carvalho lança “O Avô e os Netos Falam de Geologia”, editado pela Âncora Editora e apresentado durante a Feira do Livro de Lisboa.

Foi em setembro do ano passado que a HortaFCUL decidiu abraçar o projeto de ajudar a construir uma Horta Pedagógica na Escola Básica de Santo António em Alvalade, em parceria com Direção e Associação de Pais da Escola e apoiado pelo programa de estímulo à aprendizagem financiado pela Gulbenkian.

Miguel Centeno Brito, professor do DEGGE, foi um dos participantes das II Jornadas da Energia, que ocorreram em abril passado, tendo sido um dos convidados do programa da Rádio Renascença Insónia.

Este ano as Jornadas celebraram a efeméride dos 35 anos da criação da licenciatura em Química Tecnológica.

 É necessário estabelecer redes de monitorização mais robustas e de larga escala para avaliar o impacto das alterações climáticas e da poluição atmosférica na Bacia do Mediterrâneo, refere comunicado de imprensa do cE3c - Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais.

A primeira abordagem a uma reconstituição tridimensional da circulação atmosférica de Vénus pode ser lida no artigo “Venus's winds and temperatures during the MESSENGER's flyby: An approximation to a three-dimensional instantaneous state of the atmosphere”, publicado na Geophysical Research Letters.

O ano passado “The Sphere of the Earth” integrou a exposição “Formas & Fórmulas”, patente no Museu Nacional de História Natural e da Ciência. De lá para cá e por sugestão de José Francisco Rodrigues, um dos comissários desta mostra, Daniel Ramos começou a atualizar o referido programa tornando-o ainda mais rico em termos de funcionalidades e design, com uma multitude de visualizações cartográficas e da geometria da esfera e pela primeira vez em Português. Assim surgiu Mappae Mundi.

As plantas estão por todo o lado, são-nos indispensáveis de diversas formas, mas a nossa consciência, individual e coletiva, da sua importância, é ainda muito limitada.

“Não só quero continuar a adquirir competências, como quero passar a mensagem de que a Comunicação de Ciência é essencial para que a ciência seja compreendida e bem sucedida. É nosso dever informarmos a sociedade dos progressos científicos que vão sendo alcançados”, declara Rúben Oliveira, aluno do mestrado em Biologia da Conservação, finalista do concurso FameLab Portugal.

“O que realmente me aqueceu o coração foi o facto de que, depois da apresentação, algumas pessoas dedicaram tempo a dirigirem-se a mim para discutir o tema em mais profundidade, explicar-me os seus pontos de vista e opiniões”, declara Helena Calhau, aluna do 2.º ano da licenciatura em Física.

Ao serviço de quem está a ciência e a tecnologia? Devemos ter medo das suas utilizações? Há mesmo o perigo de uma superinteligência fazer-nos mal? Em 2014 e 2015, um conjunto de personalidades pôs em causa o controlo (ou a sua falta) da disciplina da Inteligência Artificial (IA) e abriu o debate com os temas da superinteligência e do domínio dos humanos por máquinas mais inteligentes. Graças a Elan Musk, Bill Gates, Stephen Hawking, Nick Bostrom e Noam Chomsky podemos estar mais descansados com o alerta (na singularidade defende-se que a Inteligência Artificial ultrapassará a humana para criar uma IA geral ou forte), mas mesmo assim cuidado.

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“O Malcolm Love é uma pessoa incrível e ensinou-nos muitas coisas, desde como agir numa entrevista, como contar uma história de forma fascinante, como controlar o nervosismo e principalmente como cativar o público quando falamos”, conta Andreia Maia, aluna do mestrado em Biologia Molecular e Genética, finalista do concurso FameLab Portugal.

A que cheira a sardinha? Cheira bem, cheira a Portugal. Na próxima quinta-feira, 18 de maio, junte-se a Miguel Santos e a Susana Garrido, dois investigadores do IPMA envolvidos no processo de avaliação do estado dos recursos da pesca em águas nacionais e internacionais para mais uma sessão de 60 Minutos de Ciência, desta vez no Edifício Caleidoscópio.

Cristina Branquinho e Paula Matos propõem utilização dos líquenes como um novo indicador ecológico global.

Mais de mil alunos do ensino secundário visitaram o campus de Ciências no dia 3 de maio.

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