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 planeta Terra está em constante mudança. Pegue em qualquer livro de Geologia e uma das primeiras frases que vai encontrar será esta ou uma muito parecida. Se continuar a ler, ficará a saber que a Terra tem mais de 4500 milhões de anos e que nem sempre foi como a conhecemos. Antes, existiam supercontinentes rodeados por vastos oceanos que, ao longo de milhões de anos, se fragmentaram e relocalizaram dando forma aos seis continentes e cinco oceanos que compõem atualmente o planeta azul.

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O programa CSA (community supported agriculture) refere-se a uma comunidade de produtores e consumidores que partilham os benefícios e os riscos da produção numa inspiradora experiência de responsabilidade conjunta em torno do alimento. 

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A história ensinou-nos que quem faz a língua é quem a fala e escreve e estou em crer que todos estes e muitos outros termos, goste-se ou não, vieram para ficar.

Bruno Carreira, doutorado em Biologia por Ciências e atualmente investigador de pós-doutoramento no cE3c - Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais, é o vencedor da edição de 2016 do Prémio Fluviário de Mora - Jovem Cientista do Ano.

Quando Leibniz e Newton se enfrentaram no século XVII, sobre a origem do Cálculo, criaram um espaço para exercerem o contraditório, argumentando e criticando, em defesa dos seus argumentos. Esse exercício chama-se controvérsia (debate ou polémica), considerada por muitos como a máquina do progresso intelectual e prático. Cada um dos lados apresenta a sua explicação (causa) das suas razões, como factos (pro ou contra), e os quais sustentam e justificam a sua posição.

Ciências participou no Google Hashcode 2017. Das 12 equipas concorrentes, cinco resolveram corretamente os desafios de programação, numa maratona marcada, segundo os participantes, pela aquisição de competências e boa disposição.

Maria Amélia Martins-Loução, investigadora do cE3c e professora do DBV Ciências, é a nova presidente da Sociedade Portuguesa de Ecologia.

A 3.ª corrida de carros movidos a energia solar conta com a participação de 30 pilotos e dez carros construídos por alunos dos ensinos secundário e universitário.

“Estou a adorar a minha experiência académica. Ao estar no ramo da Matemática, consegui desenvolver algumas softskills, tais como a organização, a atenção ao detalhe, a capacidade para questionar e o rigor”, declara Diogo Ramalho, campeão nacional universitário de Taekwondo e aluno de Matemática de Ciências.

“Chocolate – do laboratório à fábrica” é uma das 159 palestras apresentadas por professores, cientistas a pedido das escolas secundárias.

No programa Novos Talentos em Matemática, edição 2016/2017, da Fundação Calouste Gulbenkian, foram distinguidos três alunos de Ciências. Desta vez, entrevistamos a aluna do 3.º ano do curso de Matemática de Ciências, Isabel Nobre.

Uma circulação de vento entre o equador e os polos foi detetada em ambos os hemisférios de Vénus pela primeira vez, e poderá contribuir para explicar a superrotação da atmosfera deste planeta, segundo estudo liderado por Pedro Machado, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaçoe professor do Departamento de Física de Ciências.

No filme “The man who knew infinity” (sobre a colaboração de Ramanujan com Hardy em Cambridge, Reino Unido) aborda-se a resolução de problemas e a discussão do recurso à intuição. O terreno da Matemática é o escolhido, tal como no problema de Kadinson-Singer (sem resolução durante 50 anos), e onde se trata da reconciliação da Física Quântica com a Matemática (Marcus, Spielman e Srivastava, 2015).

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Um estudo publicado na revista “Quaternary Science Reviews”, fruto de cinco anos de trabalho de investigadores portugueses e espanhóis, permitiu reconstruir a evolução da vegetação, paisagem e clima da ilha de São Miguel nos últimos 700 anos, através da análise dos sedimentos da Lagoa Azul.

A American Physical Society (APS) já anunciou a lista de homenageados pelo "Outstanding Referee Program" em 2017 e José Pedro Mimoso, professor do Departamento de Física e investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, é um deles.

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