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
Carla Nunes, Maria M. M. Santos e Carlos Baleizão

Os desafios que os novos mecanismos de financiamento suscitam apelam à criação de equipas multidisciplinares e complementares que incrementem o impacto da investigação desenvolvida.

Colégio São João de Brito em Ciências

Com o objetivo de mostrar as funções, tarefas e responsabilidades do cientista, o Departamento de Química e Bioquímica, o Departamento de Biologia Vegetal  e o IBEB receberam nos seus laboratórios 12 alunos do 12.º ano do Colégio São João de Brito.

Imagem editada pelo DI

O project Lusica e a contribuição para a exposição Retro Computing no 

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Entre 1994 e 2013, a Fundação Calouste Gulbenkian atribuiu bolsas a 32 alunos da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa ao abrigo do Programa de Estímulo à Investigação. Na última edição Alexandra Symeonides e Sara Realista foram as felizes contempladas.

Alexandra Symeonides

“A Fundação Calouste Gulbenkian, com este incentivo, está a permitir-me começar uma atividade de investigação na área da análise estocástica mas, sobretudo, está a permitir-me ganhar bagagem para vir a explorar esta área em projetos a outros níveis”, reforça a investigadora do Grupo de Física Matemática da Universidade de Lisboa.

“Toda a minha formação académica - licenciatura e mestrado -, ocorreu na Faculdade e foi sem dúvida esta instituição que contribuiu para a obtenção deste prémio. Proporcionou-me os melhores ensinamentos tanto a nível pessoal como a nível científico, tendo em conta os excelentes profissionais que nela estão inseridos”, declara a cientista Sara Realista.

NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, e A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

O projeto internacional de “ciência cidadã” consiste numa plataforma online pioneira, que procura o envolvimento do público na classificação visual de milhões de galáxias.

Estudante de Ciências na biblioteca do C4

Entre os dias 14 a 21 de abril de 2014, inclusive, a biblioteca do C4 está aberta entre as 9h00 e as 17h00.

No total, contabilizaram-se 64.082 visitantes, entre estudantes, recém-licenciados e profissionais, uma subida de 19% face à edição anterior que registou 54.337 visitantes.

Pormenor gráfico do projeto NAADIR

A exposição está em exibição até 29 de junho de 2014.

O Departamento de Química e Bioquímica de Ciências acolheu, mais uma vez, a realização de provas semifinais das Olimpíadas de Química Júnior 2014, no sábado, 5 de abril de 2014.

Imagens editadas pelo DI

De acordo com Luís Correia, professor do Departamento de Informática de Ciências, a inovação poderá levar à criação de robôs ou dispositivos, que interajam com animais que funcionam em coletivos, como rebanhos.

O seminario "Técnicas Geomáticas para o Património Cultural e Natural" realiza-se a 10 de abril de 2014, entre as 12h00 e as 13h00, no edifício C8, sala 8.2.47, no campus de Ciências.

O Departamento de Estatística e Investigação Operacional, divulga mais uma oferta de Emprego.

Vivemos um momento histórico no mundo da energia: da depleção dos recursos fósseis às alterações do clima, do impacte das renováveis ao re-desenhar dos sistemas de energia e das políticas públicas, tudo se discute num ambiente

Anfiteatro em Ciências

"Vem descobrir o mundo dos Quarks e Leptões com acontecimentos reais". Este é o mote da 10.ª edição das Masterclasses Internacionais em Física de Partículas.

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As sociedades actuais atribuem aos bosques uma série de funções para além da sua função produtora, incluindo as clássicas como o controlo hidrológico e protecção contra a erosão, valorizam-se actualmente e cada vez mais pelo seu uso recreativo, e de conservação da biodiversidade e da paisagem, e armazenamento de carbono.

Pormenor do cartaz do concurso “Belas-Artes Liga Mouraria”

Caue Sarabia, aluno da licenciatura em Tecnologias de Informação e Comunicação do Departamento de Informática de Ciências, a fazer um minor na Faculdade de Belas-Artes da Universidade de Lisboa, participou no concurso “Belas-Artes Liga Mouraria”, com o projeto Mudéjar, conjuntamente com mais três alunos daquela faculdade.

HisParc: Bringing physics to your neighbourhood

O projeto tem como objetivo envolver a sociedade no processo de investigação da área da Física, através da integração de detetores de raios cósmicos em universidades, escolas secundárias e museus.

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A app teve origem no projeto QREN World Search, no qual participam Carlos Teixeira e Ana Luísa Respício, professores do Departamento de Informática da FCUL, bem como Ivo Madruga, ex. aluno do DI e Bernardo Santos, que é aluno do DI.

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No Dia do Patrono da Escola Secundária Stuart Carvalhais, Ciências participou nas atividades científicas da instituição com a presença de elementos dos Departamentos de Física e de Química e Bioquímica.

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