VALORES PRÓPRIOS
14 MAIO/JUNHO MAY/JUNE 2016
Um ecossistema empreendedor An entrepreneurial ecosystem LUÍSA COHEUR
RUI PRADA
ANA PAIVA
Os desafios da Língua Natural The challenges of Natural Language
Jogos e Inteligência Artificial Games and Artificial Intelligence
Criar emoção em agentes artificiais Creating emotion in artificial agents
P. 12
P. 20
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Editorial
Arlindo Oliveira Presidente do Técnico President of IST
A Longa Procura pela Inteligência Artificial / The Quest for Artificial Intelligence
PT Pode um computador ser inteligente? Pode um programa comportar-se de forma inteligente, comparável a um humano? Estas não são perguntas simples e a humanidade tem procurado respostas desde há muitos séculos. As primeiras referências a máquinas que podem pensar vêm da Ilíada. Muitos séculos depois, Ada Lovelace, a primeira programadora, também estudou esta questão. Porém, avanços significativos em Inteligência Artificial ocorreram apenas no século XX, com o trabalho de Alan Turing e outros investigadores. Mesmo estes avanços sofreram muitos avanços e retrocessos. Os primeiros investigadores tentaram criar sistemas inteligentes construindo sistemas simbólicos. A ideia era construir, passo a passo, programas que se comportassem de forma inteligente. Esta abordagem não resultou muito bem, porque a inteligência demonstrou ser uma qualidade difícil de perceber e de reproduzir. Os seres humanos são extremamente flexíveis e o seu conhecimento do mundo é complexo, multifacetado e difícil de reproduzir. Mais recentemente, a aprendizagem automática, um conjunto de métodos que permite que os computadores aprendam a partir dos dados, demonstrou ser a abordagem mais eficaz. Em vez de criar um programa, passo por passo, estes métodos criam os algoritmos que permitem que os computadores aprendam a partir da experiência. Com a existência de grandes volumes de dados, gerados por computadores e dispositivos móveis, estão reunidas as condições para criarmos máquinas inteligentes. A tecnologia “deep learning”, que usa redes neuronais e grandes volumes de dados para treinar computadores, alcançou já sucessos significativos. Os computadores já conseguem reconhecer caras, entender linguagem natural e conduzir carros, sem ajuda. Algumas pessoas temem que, dentro de algum tempo, desempenhem muitas tarefas que até agora eram desempenhadas apenas por seres humanos. Outros preocupam-se com a possibilidade de os computadores inteligentes virem a controlar o futuro da humanidade. Apesar destes possíveis riscos, precisamos perceber e desenvolver a tecnologia, para a podermos controlar. Investigadores do Técnico têm feito importantes contribuições nestas áreas, algumas das quais descritas neste número da revista. Fique a conhecer um pouco mais do que se faz na nossa escola, nesta área.
EN Can a computer be intelligent? Can a program, running in a computer, behave intelligently, like a human? These are not simple questions and philosophers have searched for answers for many centuries. The first references to non-human thinking machines can be found in Homer’s Iliad. Many centuries later, Ada Lovelace, the first computer programmer, also addressed these questions. However, significant advances in Artificial Intelligence have occurred only in the 20th century, with the work of Alan Turing and other pioneers. Even these advances have suffered many setbacks, and many early promises failed to deliver. Early artificial intelligence researchers tried to address the problem by building symbol manipulation systems. The idea was to construct, step by step, programs that would mimic the behavior of human intelligence. This approach did not work very well, as intelligence proved to be more elusive and more difficult to reproduce than originally thought. Humans are remarkably flexible and their knowledge about the world is complex, multi-faceted, and hard to reproduce. More recently, machine learning, a set of methods that enable computers to learn from data, has become the most successful approach to artificial intelligence. Instead of telling computers what to do, step by step, machine learning creates the algorithms that make computers able to learn from experience. Put that together with the extensive amounts of data now generated by computers and mobile devices, and we have the right conditions to create and develop artificial intelligence systems. Deep learning, a machine learning approach that uses neural networks and large amounts of data to train computers has already achieved significant successes. Computers can now recognize faces, process natural language, and drive cars, unaided. Some people predict that, soon, they will be able to perform many jobs now done by humans, and some even worry that they may one day become our masters. Despite these risks, we need to further understand and develop the technology. Researchers at IST are at the forefront of this effort, making important contributions to artificial intelligence and machine learning. Learn a little bit more about them, in this edition.
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Instantâneos/Snapshots 2016
Alunos/Students
Prémio/Prize
JUNITEC expõe projeto no Science Museum em Londres / JUNITEC showcases project at the Science Museum in London PT A JUNITEC - Júnior Empresas do Instituto Superior Técnico, um dos núcleos de estudantes do Técnico, irá expor um dos seus projetos no Science Museum em Londres, a partir de dia 7 de julho. O projeto, elaborado em parceria com a Patient Innovation, uma plataforma de ajuda a doentes, foi apelidado Bolsos Térmicos Amovíveis e surgiu da necessidade de ajudar Diogo, um jovem pianista com uma doença neuromuscular rara (Charcot-Marie-Tooth) que provoca alterações da vascularização e leva ao aparecimento de problemas circulatórios. O desafio proposto à JUNITEC foi o de desenvolver um dispositivo eletrónico capaz de atenuar as dores das mãos do pianista. Para isso, os estudantes criaram um circuito elétrico que pode ser colocado nos bolsos do casaco do pianista, aquecendo-os, permitindo uma melhor circulação sanguínea e atenuando as dores nas mãos, especialmente entre atuações. Depois da conclusão do projeto a Patient Innovation convidou a JUNITEC a desenvolver quatro dispositivos semelhantes - um deles será agora exposto em Londres, e os restantes integrarão uma exposição itinerante que passará por várias cidades do mundo. !
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EN JUNITEC - Junior Empresas do Instituto Superior Técnico, one of Técnico’s student groups, will be showcasing one of their projects at the Science Museum in London from July 7 on. Developed in partnership with Patient Innovation, a patient aid platform, this project is called Removable Thermic Pockets and arose from the need to help Diogo, a young piano player with a rare neuromuscular disease (Charcot-Marie-Tooth disease), which causes vascularization changes and results in circulation problems. The challenge JUNITEC was presented with was to develop an electronic device capable of alleviating the pain in Diogo’s hands. To achieve this, the students created an electrical circuit that can be placed in the pianist’s coat pockets, heating them, allowing for better blood circulation and alleviating pain, especially between performances. After the completion of the project, Patient Innovation invited JUNITEC to develop four similar devices - one of them will now be showcased in London, while the remaining three will be included in a traveling exhibition that will visit several cities around the world. !
PT Jorge Calado, a quem foi atribuído em 2015 o título de Professor Emérito do Instituto Superior Técnico, foi anunciado no início de junho como vencedor do Prémio Universidade de Lisboa 2016. Este prémio pretende “distinguir uma individualidade que tenha contribuído de forma notável para o progresso do país e o engrandecimento da Ciência e/ou Cultura e para a projeção internacional do país”. Segundo a deliberação do júri, Jorge Calado “cruzou saberes, cultivou de modo singular as ciências e as humanidades tornando-as acessíveis e atraentes para um público alargado”, sendo reconhecido pelo “seu percurso de cientista, professor e divulgador de ciência, mas também pela sua intervenção cultural, sobretudo através da crítica musical e de fotografia”. !
EN Jorge Calado, who in 2015 was awarded the title of Professor Emeritus from Instituto Superior Tećnico, was announced as the winner of the 2016 Universidade de Lisboa Award in early June. The purpose of this award is to “honour an individual who has made outstanding contributions to the nation’s progress, the advancement of science and/or culture, and the nation’s international projection”. According to the jury’s statement, Jorge Calado “has promoted different fields of knowledge in a unique way, making them accessible and attractive to a general readership”. He is recognized for “his career as a scientist, teacher, and disseminator of science, but also for his cultural interventions, particularly as a music and photography critic”. !
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
DR
Jorge Calado vence Prémio Universidade de Lisboa 2016 / Jorge Calado wins 2016 Universidade de Lisboa Award
Instantâneos/Snapshots 2016
Alumni
Alunos/Students
DR
Prémios Banco BPI para Núcleos de Estudantes / BPI awards for student groups
Bill Gates inclui livro de alumnus na lista de “must read” / Bill Gates includes alumnus’ book in his must-read list
EN The BPI awards ceremony for student groups at Técnico took place this May at Alameda campus. Professor Arlindo Oliveira, president of Técnico, attended the ceremony and noted that these awards “are very important for the school since the guarantee support the activities that make a difference in the school’s life”. “Students, through their participation in student groups, develop extremely useful skills with the support of student groups”, he said, before putting forward a challenge. “Tell your colleagues to contact Técnico advisory board if they have interesting ideas.” Engineer José Pena do Amaral, executive director at BPI bank, took the opportunity to refer the “long standing” relationship between the school and the bank. “We are very interested to involve students in such projects and we are committed to continue doing so”, he said. The awarded groups were: IEEEIST Student Branch, SSETI-IST, HackerSchool and N3E. !
EN According to Bill Gates, “The Master Algorithm” - a book by Pedro Domingos, a former Técnico student who is now a professor at Washington University - is one of the two works “everyone should read” to understand artificial intelligence. Known for his book recommendations, the founder of Microsoft used his presence at Code Conference - an event that brings together the industry’s key players for a series of debates on the current and future impact of digital technology in everyday life - to recommend Pedro Domingos’ book, which is an introduction to machine learning, and Nick Bostrom’s “Superintelligence”. According to Bill Gates, artificial intelligence is “the most exciting thing happening right now”. “It’s the Holy Grail, the big dream that anybody who’s ever been in computer science has been thinking about.” !
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
PT “The Master Algorithm”, livro de Pedro Domingos, antigo aluno do Técnico e professor na Universidade de Washington, é, para Bill Gates, uma das duas obras que “toda a gente devia ler” para compreender a Inteligência Artificial. O fundador da Microsoft, conhecido por fazer recomendações literárias, aproveitou a presença na Code Conference, um evento que junta os maiores influenciadores da indústria para uma série de debates sobre o atual e o futuro impacto da tecnologia digital no quotidiano, para recomendar a obra de Pedro Domingos, uma introdução ao Machine Learning, e “Superintelligence”, de Nick Bostrom. Para Bill Gates, a Inteligência Artificial é “a coisa mais entusiasmante que está a acontecer no momento”. “É o Santo Graal, o grande sonho presente na mente de qualquer pessoa que tenha estado envolvida em Ciência de Computadores.” !
PT Decorreu, no mês de maio, a entrega dos Prémios Banco BPI para Núcleos de Estudantes do Técnico. Na abertura da sessão, o presidente do Técnico, professor Arlindo Oliveira, lembrou que estes prémios têm um “significado muito grande” para a escola, garantindo “apoio às atividades que fazem realmente a diferença na vida da escola”. “Os alunos, com a participação nos núcleos, desenvolvem um conjunto de competências extremamente úteis de relação com a sociedade”, afirmou o docente, antes de lançar um desafio: “Digam aos vossos colegas que se têm ideias interessantes, organizem-se e procurem a direção do Técnico”. O engenheiro José Pena do Amaral, administrador do banco BPI, aproveitou a oportunidade para referir a relação “muito antiga” entre a escola e a instituição bancária. “Parece-nos muito interessante envolver os estudantes em projetos, como estes, de grande interesse, e estamos disponíveis para continuar a fazê-lo”, garantiu. Os núcleos premiados foram: IEEE-IST Student Branch, SSETI-IST, HackerSchool e N3E. !
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Instantâneos/Snapshots 2016
Alunos/Students
Cerimónia/Ceremony
Prémios Santander para Núcleos de Estudantes / Santander awards for student groups PT Decorreu, no mês de maio, a entrega dos Prémios Santander Totta para grupos de alunos do Técnico. Na abertura da sessão, o professor Arlindo Oliveira referiu que “este prémio junta duas coisas muito importantes para o Técnico. Desde logo, a parceria entre o Instituto Superior Técnico e o Santander Totta, que permite a realização deste tipo de atividades. Depois, a existência de mecanismos para estimular os núcleos de alunos do Técnico”. Em relação aos grupos de alunos, o presidente do Técnico referiu ainda que “muitas coisas se fazem através destes grupos”. Já o engenheiro Marcos Ribeiro, coordenador do Santander Universidades em Portugal, referiu que “esta é uma ótima iniciativa”, afirmando também que é “necessário apoiar o desenvolvimento dos estudantes”, realçando a excelência do ensino no Técnico. Os núcleos premiados foram: NEETI – IST, PSEM, NEECIST, TFIST, TUIST e Best Lisboa. !
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EN The ceremony of Santander Totta Awards for Técnico student groups took place in May. According to professor Arlindo Oliveira, president of IST, “this award brings together two very important things for Técnico. The partnership between Instituto Superior Técnico and Santander Totta, which allows such initiatives, and the existence of adequate mechanisms that stimulate student groups at Técnico”. Regarding the student groups, the president also said that “many things are done through these groups”. Engineer Marcos Ribeiro, coordinator of Santander Universities in Portugal, said that “this is a great initiative”, and that “it is necessary to support the development of students”, highlighting the education at Técnico. The awarded groups: NEETI-IST, PSEM, NEECIST, TFIST, TUIST and Best Lisboa. !
PT Decorreu no dia 21 de maio o Dia da Graduação no campus Alameda, uma cerimónia solene de entrega de diplomas aos estudantes que completaram os cursos de mestrado, em 2014/15, e de doutoramento, em 2015, no Instituto Superior Técnico. Para o professor Arlindo Oliveira, presidente do Técnico, “o investimento no Ensino Superior é um dos mais sustentáveis que podemos fazer na vida de um jovem”. Por isso mesmo, agradeceu, como habitualmente, às famílias, por todo o apoio que deram aos vários anos de trabalho passados no Técnico. “O mundo vai ser profundamente diferente quando, daqui a vinte ou trinta anos, tiverem empregos que neste momento nem sabemos que vão existir”, referiu ainda. “Ao ensinarmos a pensar, ensinamo-vos a estar preparados.” O Dia da Graduação no campus Taguspark decorreu uma semana antes, no dia 14 de maio, e contou igualmente com a presença do presidente do Técnico, acompanhado do vice-presidente para a gestão do campus, professor Luís M. Correia. !
EN Graduation Day was held on May 21 at the Alameda campus, a formal ceremony where IST students who completed their Master’s degrees in 2014/15 and their PhDs in 2015 were given their diplomas. According to IST president professor Arlindo Oliveira, “investing in higher education is one of the most sustainable things we can do for young people”. For this reason, as usual, he thanked the families for all the support they have given throughout the many years spent at Técnico. “The world will be a radically different place when, in twenty or thirty years from now, they will have jobs that we can’t even dream of right now”, he said. “By teaching students how to think, we teach them to be prepared.” Graduation Day at the Taguspark campus was held a week earlier, on May 14, again with the presence of professor Arlindo Oliveira and the vice president for campus management, professor Luis M. Correia. !
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
Dia da Graduação 2016 / Graduation Day 2016
Instantâneos/Snapshots 2016
Cerimónia/Ceremony
Alunos/Students
“O Presidente da República agradece ao Técnico os 105 anos ao serviço de Portugal” / “The President of the Republic thanks Técnico for its 105 years in the service of Portugal” PT Decorreu, no dia 23 de maio, a Sessão Solene do Dia do Técnico, no âmbito das comemorações do seu 105.º aniversário, que contou com a presença do Presidente da República, professor Marcelo Rebelo de Sousa, e do ministro da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior, professor Manuel Heitor. O Presidente da República fez um discurso de caráter muito pessoal, garantindo que o Técnico é “o exemplo mais acabado” do que considera ser “uma grande escola”, e fez um agradecimento público ao presidente do Técnico “por tudo aquilo que tem feito pela escola”. Marcelo Rebelo de Sousa aproveitou ainda a oportunidade para anunciar publicamente que irá condecorar o professor Luís Oliveira e Silva, presidente do Conselho Científico do Técnico, “englobando nesta condecoração todos os que fazem a escola”, como Grande Oficial da Ordem da Instrução Pública. “Na sua pessoa saúdo o presente, de olhos postos no futuro, e celebrando o passado.” “Resta-me dizer-vos que o Presidente da República, e em nome de todos os portugueses, agradece ao Técnico os 105 anos ao serviço de Portugal”, concluiu. !
EN The Sessão Solene of the Dia do Técnico was held on May 23, as part of the celebration of its 105th birthday, with the presence of the President of the Republic, professor Marcelo Rebelo de Sousa, and the Minister of Science, Technology and Higher Education, professor Manuel Heitor. The President of the Republic delivered a very personal speech, saying that he considers Técnico “the ultimate example” of “a great school”, and publicly thanked IST’s president “for everything he has done for the institute”. Marcelo Rebelo de Sousa also took the opportunity to publicly announce that he will honour professor Luís Oliveira e Silva, president of Técnico’s Scientific Board - “extending the accolade to all those involved in the school” - with the title of Grand Officer of the Order of Public Instruction. “Through him I greet the present, looking to the future, and celebrating the past.” “It remains for me to say that the President of the Republic, on behalf of all the Portuguese people, thanks Técnico for its 105 years in the service of Portugal”, he said. !
PT Decorreu, durante o mês de maio, a entrega dos Prémios da Caixa Geral de Depósitos (CGD) para Núcleos de Estudantes. No arranque da sessão, o presidente do Técnico, professor Arlindo Oliveira, referiu-se à “relação de longa data” com a CGD e ao “reconhecimento do valor das propostas de projetos apresentadas”. Pelo lado da Caixa, a diretora comercial da Região de Lisboa, doutora Adélia Rodrigues, referiu-se aos “projetos com impacto na sociedade e comunidade académica” para afirmar que a “CGD pretende contribuir para a excelência no ensino”, mantendo a “premiação do mérito”. Rodrigo do Ó, presidente da Associação dos Estudantes (AEIST), fez questão de valorizar o “conhecimento adquirido no Técnico”, afirmando que é “muito bom ver este reconhecimento, que é merecido”. Os núcleos premiados foram: Projeto FST Novabase, Técnico Solar Boat, TL Moto e ainda Núcleo de Estudantes de Física (NFIST). !
EN The ceremony of Caixa Geral de Depósitos (CGD) awards for student groups took place in May at Alameda campus. The ceremony was attended by professor Arlindo Oliveira, president of Técnico, who mentioned the “long-standing relationship” with CGD and acknowledged “the value of the presented project proposals”. Dr. Adélia Rodrigues, from CGD, highlighted the “projects with impact on society and academic community” and that “CGD intends to contribute to excellence in education”, by “giving this award”. Rodrigo do Ó, president of AEIST, gave particular attention to the “skills and knowledge acquired at Técnico”, saying that “it’s very good that we get the recognition we deserve”. The awarded groups in this edition were: Project FST Novabase, Técnico Solar Boat, TL and NFIST. !
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
Prémios Caixa Geral de Depósitos para Núcleos de Estudantes / Caixa Geral de Depósitos awards for student groups
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Destaque/Highlight
Da Ficção Científica à ajuda ao próximo – porquê a Inteligência Artificial? / From Science Fiction to helping others - why Artificial Intelligence? Falámos com professores de várias áreas ligadas à IA para saber o que os motivou a escolher este caminho / We spoke with professors from several areas related to AI to find out what motivated them to choose this path Texto/Text Sarah Saint-Maxent Tradução/Translation Unbabel
PT Há décadas que a Ciência inspira a ficção, e as obras cinematográficas que todos os anos enchem as salas de cinema (e, mais recentemente, os sofás) de todo o mundo são a prova que os mistérios do futuro científico fazem sucesso. Em 1968, com “2001: Odisseia no Espaço”, já as rédeas da Ficção Científica eram tomadas pela inteligência artificial, mas o sucesso não parou por aí: êxitos como “Guerra das Estrelas”, “Matrix”, ou, mais recentemente, “Ex Machina” (só para nomear alguns), provam que o assunto ainda tem muito que dar. Até na animação para crianças (veja-se o exemplo de “Wall-E”, da Disney) os robôs e a inteligência artificial dão cartas. Terá toda esta ficção inspirado os cientistas que hoje trabalham na área? Apesar de não ter sido por isso que seguiu esta área, o professor Pedro Lima considera que a ficção científica tem o seu papel: “Esta área faz um bocado parte do sonho… Acho que muitas pessoas que andam nesta temática foram seguramente inspiradas pelos livros e pelos filmes de ficção científica. No subconsciente está sempre aquela ideia de fazer um robô igual ao que vimos na altura”. Foi mais ou menos o que aconteceu
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“É isto que eu quero fazer na vida; quero fazer personagens que sejam mais credíveis e com as quais possamos interagir” “This is what I want to do for a living; I want to make more credible characters that we can interact with”
com o professor Carlos Martinho, que estuda a área dos Jogos e Inteligência Artificial. “Sempre gostei de jogos, cresci a jogar videojogos e fizeram parte da minha educação… Mas quando era pequeno havia uma série, Max Headroom, em que um repórter falecido tinha conseguido pôr toda a sua inteligência artificial (IA) numa máquina, e ela continuava a escrever notícias que destabilizavam e mostravam os problemas”, explica. “Ao ver isso, na altura, pensei ‘é isto que eu quero fazer na vida; quero fazer personagens que sejam mais credíveis e com as quais possamos interagir’. E acabei aqui.” E apesar do exemplo paradigmático, essa nem sempre é a motivação. Para o professor Rui Prada, que investiga na mesma área, a possibilidade de poder ajudar fez toda a diferença. “Apesar de ter chegado à Informática por causa dos jogos, a minha motivação ultrapassa-os. Comecei a trabalhar e a ver potencial nestas personagens poderem ajudar outras pessoas, ajudar crianças… Até na terapia podemos usar esta investigação, que está nos jogos mas é mais do que isso.” A professora Ana Paiva, que investiga a relação entre humanos e robôs, concorda. “Gostava mui- R
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
EN For decades, science has inspired fiction, and the films that, year in, year out, fill cinemas (and, more recently, sofas) around the world are proof that the mysteries of the future of science create success. By 1968, with “2001: A Space Odyssey”, the reins of science fiction were already taken by artificial intelligence, but success did not stop there: hits such as “Star Wars”, “The Matrix”, or, more recently, “Ex Machina” (to name but a few), prove that the topic still has a lot to offer. Even in kids’ animation films (for example, Disney’s “Wall-E”) robots and artificial intelligence are protagonists. Could it be that all this fiction inspired the scientists now working in the area? Although this was not the reason why he entered the field, professor Pedro Lima believes that science fiction plays a role: “This field makes up a big part of the dream... I think many people who approach this subject certainly were inspired by science fiction books and movies. In our subconscious there is always the idea of building a robot like the one we saw at some point”. This was more or less what happened to professor Carlos Martinho, who studies the field of gaming and artificial intelligence. “I have always liked games, I grew up playing video games and they were part of my education... But when I was young there was a series, Max Headroom, in which a deceased reporter had managed to put all his artificial intelligence (AI) in a machine, and the machine continued writing news that destabilised and uncovered problems”, he explains. “Seeing this, at the time, I thought ‘this is what I want to do for a living; I want to make more credible characters that we can interact with.’ And I ended up here.” And despite the paradigmatic example, this is not always the motivation. For professor Rui Prada, who does research in the same area, the possibility of being able to help made all the difference. “Despite having come to computer science because of video games, my motivation went beyond them. I started to work and see the potential these characters had to help others, to help children... Even in therapy we can use this research, which is based on video games, but there is even more to it than that.” Professor Ana Paiva, who investigates the relationship between humans and robots, agrees. “I would love to do something that would allow social robots to be used to help people with handicaps. I want to do something that helps others”, says the professor. Nevertheless, she admits, she began working in AI because she had always been “fascinated” by the idea of “creating intelligence in a R
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DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
Destaque/Highlight
R PT to de fazer algo que permitisse que os robôs sociais fossem usados para ajudar pessoas com dificuldades. Quero fazer algo que ajude os outros”, diz a docente. Apesar disso, confessa, começou a trabalhar em IA porque sempre a “fascinou” a ideia de “criar inteligência numa máquina”. Além disso, considera que “é uma área em que uma pessoa consegue ir buscar inspiração à forma como os humanos e outros organismos vivem”. Para outros docentes e investigadores na área, no entanto, a decisão foi menos pensada. “A Inteligência Artificial foi uma paixão”, explica a professora Cláudia Antunes. “Entrei no primeiro dia no Técnico, vi a lista das disciplinas, e disse ‘é este o ramo que eu quero’. Foi só nessa altura, já depois de ter escolhido Engenharia Informática, que vi as cadeiras e escolhi inteligência artificial.” A professora Luísa Coheur fez uma opção semelhante: “Quando escolhi vir para o Técnico, tive que escolher entre duas coisas que adorava – a Matemática e as Letras. No momento em que escolhi o mestrado, lembro-me de estar a ler um livro sobre inteligência artificial, ver que havia uma área chamada Processamento de Língua Natural e pensar ‘isto é mesmo a minha cara, é isto que eu quero fazer da minha vida’”. A Robótica, por exemplo, é uma área a que se pode chegar por muitos caminhos, como lembra o professor Alexandre Bernardino. “É uma área
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muito multidisciplinar, e é difícil congregar todas as competências a desenvolver. Em Portugal, a Robótica está mais centrada em computadores, mas é preciso ter a Mecânica, a Inteligência Artificial, a componente de Psicologia para os estudos de interação…” Mesmo dentro do Técnico, são vários os cursos envolvidos em desenvolvimento de IA. “Quando falo nas várias áreas da Robótica, estou a pensar principalmente em trabalho para as pessoas de Eletrotecnia, Mecânica, Informática ou Aeroespacial, mas é óbvio que mesmo aqui no Técnico há outras pessoas que podem ter muito interesse nisto, por causa da interdisciplinaridade que este trabalho implica”, afirma Pedro Lima. “Os alunos de Biomédica são um dos exemplos mais óbvios, mas também de Física Tecnológica, sei lá…” Certo é que nesta área, do Machine Learning à Robótica, passando pelos Jogos, pelos Agentes e Emoções ou pelo Processamento de Língua Natural, trabalho não deverá faltar nos próximos anos – e a competição é “feroz”. “O que eu sinto é que as áreas à volta [do Processamento de Língua Natural] também são tão giras que a ‘competição’ pelos alunos é braço a braço. Não é só a nossa área que está mais sexy, as outras muitas vezes também têm coisas muito giras a acontecer”, admite Luísa Coheur. !
“Comecei a trabalhar e a ver potencial nestas personagens poderem ajudar outras pessoas, ajudar crianças… Até na terapia podemos usar esta investigação”
“I started to work and see the potential these characters had to help others, to help children... Even in therapy we can use this research”
R EN machine.” In addition, she feels that “it is an area where a person can seek inspiration about how humans and other organisms live.” For other professors and researchers in the area, however, the decision was less well-thought-through. “Artificial intelligence was a passion”, explains professor Cláudia Antunes. “I entered Técnico on the first day, saw the list of subjects, and I said ‘this is the branch that I want.’ It was not until that moment, having already chosen computer science, that I saw the subjects and chose artificial intelligence.” Professor Luísa Coheur made a similar choice: “When I chose to go to Técnico, I had to choose between two things I loved - mathematics and literature. At the time I chose my Master’s degree, I remember I was reading a book on artificial intelligence, saw that there was a field called natural language processing and thought ‘this is really like me, this is what I want to do for a living’”. Robotics, for example, is an area that can be reached through many paths, as noted by professor Alexandre Bernardino. “It is an extremely multidisciplinary field, and it is difficult to master all the skills needed. In Portugal, robotics is more focused on computers, but you must have knowledge of Mechanics, Artificial Intelligence, the Psychology component for interaction studies...” Even within Técnico, there are several courses involved in developing AI. “When I talk about the various areas of Robotics, I am thinking mainly of work for people in Electrotechnology, Mechanics, Information Technology or Aerospace, but it is obvious that even here in Técnico there are other people who may have a lot of interest in this because of the interdisciplinarity that this work entails”, says Pedro Lima. “The Biomedical students are one of the most obvious examples, but also those from Physics, I don’t know...” What we can be sure of is that in this field, from Machine Learning to Robotics, encompassing Gaming, Agents and Emotions, as well as Natural Language Processing, there will be no lack of work in the years to come - and the competition is “ferocious”. “What I feel is that the areas similar [to natural language processing] are also so great that the ‘competition’ by students is head to head. Ours is not the only sexy area, other areas very often have very exciting things happening too”, admits Luísa Coheur.!
Técnico Learning Center reconversão da Gare do Arco do Cego
FOTOGRAFIA © IST_LEARNING_CENTER
Técnico Learning Center. Um espaço de aprendizagem ativa e de ligação entre os estudantes e a cidade. learningcenter.tecnico.ulisboa.pt
TECNICO.ULISBOA.PT
Investigação/Research
Os desafios da Língua Natural / The challenges of Natural Language No Técnico, é no L2F – Spoken Language Systems Lab que se trabalha para criar máquinas que falem e compreendam as pessoas / At Técnico, it is in the L2F - Spoken Language Systems Lab that work to create machines that speak and understand people is made Texto/Text Sarah Saint-Maxent Tradução/Translation Unbabel
Investigação/Research
área atrai muitos alunos interessados porque é possível fazer, dentro dela, “investigação mais fundamental”, mas também trabalhar em engenharia de software, por exemplo. Nos últimos anos tem havido “avanços absolutamente geniais”, segundo Luísa Coheur. Opinião que é partilhada pelo colega, que afirma que muito se deve à maior capacidade de processamento das máquinas. “Houve um salto significativo por termos passado a ter capacidade de processamento mais disponível, e isso fez com as grandes empresas investissem aqui.” Os desafios, no entanto, ainda se mantêm. “Temos que passar dos motores de pesquisa que temos habitualmente para os sistemas de pergunta-resposta, que já existem, e sair desse esquema”, afirma a docente. “A ideia, dentro do L2F, é fazer aplicações que sejam realmente úteis.” Na VoiceInteraction, essas aplicações são produtos que possam ser bem recebidos no mercado, como processadores que têm texto e são capazes de processá-lo, obter novamente texto e passá-lo para a pessoa. Em contexto académico, há projetos como o mordomo virtual do Palácio de Monserrate, que responde a questões sobre o palácio, ou plataformas para o ensino da língua. Alguma vez chegaremos a um estado em que está tudo feito? Luísa Coheur é taxativa. “Não, nunca. Acho que há um domínio da língua que só um humano tem, e nunca vamos lá chegar com as máquinas.” !
EN Natural language is all that is developed spontaneously by human beings, within communities, and is opposed to artificial languages used in various scientific and technological fields, such as programming languages. For decades, one of the biggest challenges of artificial intelligence (related to linguistics) has been its processing, whose aim it is to understand and generate natural language. Professor Luísa Coheur is one of the researchers who, at Técnico (and specifically in L2F - the Spoken Language Systems Lab of INESC-ID Lab), work on this problem. According to the professor, “the processes of understanding and generating natural language are the basis of numerous applications” such as systems of translation, summarization, dialogue or sentiment analysis and, therefore, pose an interesting challenge. This processing “may be based on machine learning techniques or be fed by modules that use linguistic information” such as dictionaries and grammar books, explains Luísa Coheur. “It’s so complex to process natural language, due to potential ambiguities and its variability, that anything helps.” Another of the problems indicated is the lack of “knowledge of the world” that the machines - that should understand our language - have. “We know that a person who is shot in the head dies, but the machine does not have this knowledge. If we say that someone
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
PT Língua Natural é toda aquela que é desenvolvida espontaneamente pelo ser humano, dentro das comunidades, e opõe-se às linguagens artificiais utilizadas em vários domínios tecnológicos e científicos, como as linguagens de programação. Há décadas que um dos maiores desafios da Inteligência Artificial (aliada à Linguística) é o seu processamento, que tem por alvo a compreensão e geração de língua natural. A professora Luísa Coheur é uma das investigadoras que, no Técnico (e especificamente no L2F, o Spoken Language Systems Lab do INESC-ID), trata esta problemática. De acordo com a docente, “os processos de compreensão e geração de língua natural estão na base de inúmeras aplicações”, como sistemas de tradução, sumarização, diálogo ou análise de sentimentos e, por isso mesmo, constituem um desafio interessante. Este processamento “pode ser baseado em técnicas de Aprendizagem Automática ou alimentar-se de módulos que usam informação linguística”, como dicionários e gramáticas, explica Luísa Coheur. “É tão complexo processar língua natural, devido a potenciais ambiguidades e à sua variabilidade, que tudo ajuda.” Outro dos problemas apontados é a falta que as máquinas – que devem compreender a nossa língua – têm de “conhecimento do mundo”. “Nós sabemos que uma pessoa que leva um tiro na cabeça morre, mas a máquina não tem esse conhecimento. Se dizemos que alguém levou um tiro na cabeça, e não que morre, é apenas essa a informação que o computador tem. Este é um desafio de futuro, garantir que a máquina tem esse conhecimento. É inteligência artificial no seu expoente máximo.” Antes de chegar a esse ponto, no entanto, há muito trabalho a fazer e grande parte é feito dentro das empresas – as grandes, como Google, Apple ou Microsoft, mas também as mais pequenas, como a VoiceInteraction, uma spin-off do Técnico que oferece soluções centradas nas tecnologias de processamento da fala. O professor João Paulo Neto, também membro do L2F e diretor da empresa, explica que “nos últimos anos temos assistido a uma mudança significativa de investimento por parte das empresas, que neste momento lideram a investigação que é feita na área”. Para o docente, esta é uma área com grande futuro, até pela sua relação com a robótica pessoal. “Neste momento há várias empresas a posicionar-se para desenvolver robôs acompanhantes, e só vão conseguir fazê-lo de forma efetiva se conseguirem ter um bom módulo de processamento de língua natural.” Ao mesmo tempo, João Paulo Neto afirma que a
was shot in the head, and not that they die, this is the only information that the computer has. This is a future challenge, to ensure that the machine has that knowledge. It is artificial intelligence at its best.” However, before reaching that point, there is a lot of work to do. And much of this is done within companies - large ones like Google, Apple or Microsoft, but also smaller ones, like VoiceInteraction, a spinoff of Técnico that offers solutions focused on speech processing technologies. Professor João Paulo Neto, also member of L2F and director of the company, explains that “in recent years we have witnessed a significant change in investment by businesses that currently lead the research undertaken in the area”. For the professor, this is an area, including not only its relation with personal robotics, that has a great future. “Right now there are several companies that are positioning themselves to develop companion robots, and will only be able to do so effectively if they can have a good natural language processing module.” At the same time, João Paulo Neto states that the area attracts many interested students because it is possible to, within the area, do “more fundamental research”, but also work in software engineering, for example. In recent years there have been “absolutely brilliant advances”, according to Louise Coheur. An opinion that is shared by her colleague, who claims that much of it is due to the increased processing power of the machines. “There has been a significant leap in the amount of available processing capacity, and this has made the big companies invest here.” However, challenges still remain. “We have to move on from the already existing search engines we are accustomed to using for questionanswer systems, and leave the former scheme”, explains professor Coheur. “The idea, within L2F, is to make applications that are truly useful.” At VoiceInteraction, these applications are products that could be well received in the market as processors that have text and are capable of processing it, get text back and pass it on to a person. In the academic context, there are projects such as Monserrate Palace’s virtual butler, which answers questions about the palace, or platforms for language teaching. Do you think we will ever reach a state in which all the work is done? Luísa Coheur is adamant. “No, never. I think there is a mastery of language that only a human has, and we will never get there with machines.” !
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Momento/Moment
O Vizzy é um dos robôs desenvolvidos no ISR - Instituto de Sistemas e Robótica / Vizzy is one of the robots developed at ISR - Institute for Systems and Robotics
2016.05.11
Fotografia/Photography Débora Rodrigues
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Investigação/Research
A magia por detrás da autonomia do mundo / The magic behind the world’s autonomy A aprendizagem automática tem aplicações variadas no nosso quotidiano e está em forte crescimento em todo o mundo / Machine learning has many applications in our daily lives and is growing rapidly worldwide Texto/Text Sarah Saint-Maxent Tradução/Translation Unbabel
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PT Aprendizagem Automática – em inglês Machine Learning – é uma área da Inteligência Artificial que se dedica ao desenvolvimento de algoritmos que permitem que máquinas “aprendam” determinadas tarefas, sem que tenham sido explicitamente programados para tal. “É difícil de definir”, diz o professor Mário Figueiredo. “Em poucas palavras, é uma área técnico-científica cujo objetivo é desenvolver algoritmos e técnicas computacionais que permitam fazer com que os computadores aprendam a inferir coisas.” No Técnico, há várias opções para quem queira estudar esta área, que “está em todo o lado”, segundo o docente. “As grandes empresas que têm muito dinheiro estão todas a investir fortemente em machine learning. Quando ligamos o telemóvel, vemos o email ou entramos nas redes sociais, está em todo o lado.” Mais perto da Robótica ou da Engenharia Informática e da Data Science, as opções abundam. Ao contrário do que se fazia na Inteligência Artificial, o objetivo aqui é pôr os computadores “a fazer coisas que não são definidas por meio de regras”, explica o professor Luís Borges de Almeida. “A aprendizagem automática segue uma abordagem dife-
SCANRAIL1 / SHUTTERSTOCK
rente: é claro que há um algoritmo, mas o que essencialmente está definido é um programa que seja capaz de aprender a partir dos dados.” As aplicações são imensas: deteção de caracteres em cartas enviadas por correio, condução autónoma de veículos ou deteção de vírus no correio eletrónico são algumas das que saltam à vista, mas quase tudo está à mercê da aprendizagem automática. A medicina é um desses casos: “O cancro, por exemplo, é uma doença com uma enorme variabilidade. Cada cancro é um caso diferente, tem mutações ao longo da sua existência… fazer tratamentos direcionados para aquele cancro específico, com a quantidade de informação que é preciso recolher e ter presente, é difícil para um ser humano”, exemplifica Mário Figueiredo. “A medicina vai mudar radicalmente no próximo século, com base em machine learning e em técnicas computacionais.” A investigação destas técnicas aplicadas à Medicina tem, além das potencialidades, algumas vantagens para quem queira dar os primeiros passos. “Uma das grandes dificuldades em fazer investigação nesta área é a falta de dados, porque a não ser nas grandes empresas, que têm os seus próprios dados, não há um R
“A medicina vai mudar radicalmente no próximo século, com base em machine learning e em técnicas computacionais”
“Medical science will change dramatically over the next century, based on machine learning and computational techniques”
EN Machine learning is an area of artificial intelligence concerned with the development of algorithms that allow machines to “learn” certain tasks without being explicitly programmed to do so. “It is difficult to define it”, professor Mário Figueiredo says. “In a nutshell, it is a technical-scientific area with the goal of developing algorithms and computational techniques that allow computers to learn to infer things.” There are several options at IST for those who want to study this area - which, according to Professor Figueiredo, “is everywhere”. “Large companies, those with a lot of money, are investing heavily in machine learning. When we use our mobiles, when we check our emails or visit social networks - it’s everywhere.” There are plenty of options available, no matter if in robotics or computer engineering and data science. Unlike what artificial intelligence used to do, the goal here is to make computers “do things that are not defined by rules”, professor Luís Borges de Almeida explains. “Machine learning has a different approach: there is an algorithm, of course, but what we have is basically a program that can learn from data.”
The applications are very wideranging: character detection in postal letters, email virus detection or autonomous driving vehicles are some of the most obvious, but almost everything depends on machine learning itself. Medicine is a case in point: “Cancer, for instance, is a highly variable disease. Each cancer is a different case, it mutates throughout its existence... Creating specific treatments for that specific cancer, with the amount of data one needs to collect and keep in mind, is difficult for a human being”, Mário Figueiredo exemplifies. “Medical science will change dramatically over the next century, based on machine learning and computational techniques.” Researching these computational techniques applied to medical science has, in addition to its potential, some advantages for those who want to take their first steps. “One of the major challenges of doing research in this area is the lack of data since only big companies have their own data and research centres don’t have easy access to it. Medicine is very interesting here because data has been collected for years”, says professor Cláudia Antunes, who works precisely in this area. But this is static R
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Investigação/Research
Escola de Verão Para os alunos interessados em aprofundar estas questões – e todos os docentes garantem que esta é uma área de enorme procura pelos empregadores – há várias opções. Uma delas é participar na Lisbon Machine Learning School (LxMLS), que tem no final de julho a sua 6.ª edição. João Graça, antigo aluno e docente do Técnico, fundou esta escola de verão depois de voltar dos Estados Unidos, onde fez o doutoramento, por considerar que “havia pouca oferta” em Portugal na área do Machine Learning. “A ideia era trazer os nossos professores dos Estados Unidos, juntar toda a gente e começar a formar mais pessoas na área. Neste momento, já é a escola com mais nome em processamento de língua natural e machine learning na Europa – vem gente de todo o lado.” Este ano, o número de candidatos chegou aos 470 “e o número tem vindo a aumentar quase 150% por ano”, explica Mário Figueiredo, que organiza esta edição.
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MAXUSER / SHUTTERSTOCK
R PT fácil acesso a eles, nomeadamente nos centros de investigação. A medicina aí é muito interessante, porque os dados são recolhidos há anos”, afirma a professora Cláudia Antunes, que trabalha precisamente nessa área. Mas são dados estáticos, lembra a docente – quando se fala em olhar para a evolução das coisas, “o prognóstico”, na medicina, a informação escasseia. E esse não é o único problema apontado por Cláudia Antunes, que diferencia a aprendizagem automática da Data Science, dizendo que esta última é, “mais do que o desenvolvimento de novos algoritmos, a aplicação dos que já existem às situações certas”. “O problema da distribuição, quando falamos de situações em que há uma quantidade de dados tão grande que não é possível ser tratada centralmente, é um desafio que está na ordem do dia.” A esse, Mário Figueiredo acrescenta a indefinição do impacto que esta área terá. “Qual é que vai ser o impacto do machine learning na sociedade? Há uma grande quantidade de trabalhos que só podiam ser feitos por humanos e estão a ser feitos de forma automática... A automação com base em machine learning está a chegar a áreas da sociedade que há não muito tempo eram da responsabilidade exclusiva de pessoas, e isso levanta uma série de questões muito interessantes e complicadas.”
“Ficava feliz se daqui a vinte anos continuasse a haver escola de verão exatamente como está acho que está a cumprir o seu propósito”
“I’d be happy if in twenty years from now the summer school still exists exactly as it is now - I think the school is fulfilling its purpose”
De acordo com João Graça, que é também co-fundador da Unbabel, uma spin-off do Técnico que atua na área da tradução automática (mas não só), o “sentido de missão” com que a Lisbon Machine Learning School foi criada está a ser cumprido. “Acho que o maior desafio agora não é fazer com que a escola cresça, já está grande o suficiente, é esperar que venham mais pessoas e peguem no nosso trabalho. Ficava feliz se daqui a vinte anos continuasse a haver escola de verão exatamente como está – claro que os tópicos têm que se adaptar, já o fazemos hoje, mas acho que está a cumprir o seu propósito.” !
R EN data, professor Antunes points out: when it comes to looking at the evolution of things, “the prognosis” in medicine, information is scarce. And this is not the only problem identified by Cláudia Antunes, who distinguishes machine learning from data science, saying that the latter, “more than the development of
new algorithms, is the application of existing algorithms to specific situations”. “In situations where there is so much data that it cannot be handled centrally, the distribution problem is a challenge that must be addressed.” And Mário Figueiredo adds the uncertainty about the impact this area will have. “What will be the impact of machine learning on society? Many tasks that used to be exclusively performed by humans are now being handled by machines... Machine learning-based automation is pervading areas of society, which used to be entirely handled by humans, and this raises a number of very interesting and complex issues.” Summer School For students interested in learning more about these issues - and all professors say this is an area in great demand by employers - there are several options available. One is to join the Lisbon Machine Learning School (LxMLS), whose sixth edition starts in late July. João Graça, an IST alumnus and lecturer, created this summer school after returning from the United States, where he obtained his PhD, because he thought “there were very few options available” in Portugal for those interested in machine learning. “The idea was to bring our teaching staff from the US, gather everyone together, and start training more people in the area. At this point, it is the most prestigious natural language processing and machine learning school in Europe - people come from everywhere.” This year, the number of applicants reached 470 “and numbers have been growing almost 150% per year”, says Mário Figueiredo, who is organizing this edition. According to João Graça, who is also a co-founder of Unbabel - an IST spin-off focusing on machine translation (and more) - the “sense of mission” with which the Lisbon Machine Learning School was created is being fulfilled. “I think the biggest challenge now is not to make the school grow - it’s already big enough; the challenge is to bring in more people and hope that they will continue our work. I’d be happy if in twenty years from now the summer school still exists exactly as it is now; topics must change, of course, as they do now, but I think the school is fulfilling its purpose.” !
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Investigação/Research
“ Os jogos são problemas muito interessantes para quem está a estudar Inteligência Artificial” / “ Games are very interesting problems for those studying artificial intelligence” Falámos com docentes da área de Jogos para saber mais sobre o trabalho que tem sido desenvolvido por alunos e investigadores / We spoke with lecturers in the gaming area to learn more about the work that has been carried out by students and researchers Texto/Text Sarah Saint-Maxent Tradução/Translation Unbabel
PT Nem só de robôs, análise de dados e processamento de língua se faz a investigação em Inteligência Artificial. Os jogos são uma área de interesse para muitos dos investigadores dedicados a estudar esta área. “Temos pessoas que estudam a Inteligência Artificial (IA) e chegam aos jogos por arrasto, e o contrário. Os jogos são, na verdade, problemas muito interessantes para quem está a estudar IA”, afirma o professor João Miguel Dias, responsável pela cadeira de Inteligência Artificial para Jogos. E há muito trabalho a fazer nesta área: utilizar a IA para resolver problemas específicos dos jogos, sobretudo nos videojogos (encontrar caminhos, ajustar colaborações, etc.), para criar personagens que decidem por si mesmas, para conseguir fazer uma maior adaptação do jogo ao jogador… As opções são muitas e o verdadeiro desafio não é fazer tudo bem. “Não se trata necessariamente de criar personagens que ganhem sempre ao jogador. É criar um desafio adequado, perder na altura certa”, considera o professor Rui Prada. O docente, que também é responsável por várias cadeiras ligadas aos Jogos e à Inteligência Artificial, lembra ainda outros desafios: “Uma área muito interessante a estudar é o General Game Playing, ver o jogar como uma capacidade – conseguir criar um agente capaz de jogar vários jogos, e não um em particular, e ver essa capacidade como uma parte da inteligência”. Além disso, acrescenta João Miguel Dias, a interação social é uma parte fundamental dos jogos, e também deve ser adereçada. “Há uma linha de investigação dentro do nosso grupo (GAIPS – Grupo de Agentes Inteligentes e Personagens Sintéticas) onde o que queremos fazer é Inteligência Artificial que é o jogador, que interage socialmente com a pessoa. Temos uma série de jogos jogados por robôs ou agentes virtuais que interagem, provocam, mostram empatia e até sentem pena do jogador – ajustam o seu comportamento.” Esta é, garante o professor Carlos Martinho, uma área de investigação com aplicações muito práticas e forte ligação à indústria. “Aquilo que nós fazemos tem, de facto, um enorme potencial de aplicação na indústria, e já aconteceu termos empresas interessadas nos nossos trabalhos”, diz o docente, co-criador da área de Jogos do Mestrado em Engenharia Informática e de Computado-
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Investigação/Research
res (MEIC), juntamente com Pedro Santos e Rui Prada. Para este último, essa é, aliás, uma das grandes vantagens do trabalho nesta área. “A IA para Jogos é sempre muito aplicada, e essa é uma das vantagens em trabalhar nisto. Temos sempre um problema concreto para resolver – isso acaba por motivar muito os alunos e investigadores.” Claro que ainda há muito trabalho a fazer: além da introdução de comportamento em todas as entidades artificiais dos jogos e até da criação das próprias personagens, a inteligência artificial pode ajudar no próprio processo do desenvolvimento de jogos. “É possível criar assistentes digitais que apoiam um designer a criar níveis que sejam mais interessantes”, afirma Carlos Martinho. “A IA vem ajudar na questão de produzir conteúdo que se calhar levaria anos a produzir por equipas.” “O foco da nossa investigação é tentar fazer personagens que consigam interagir com pessoas. A aplicação nos jogos é direta, porque muitos passam por interagir com colegas ou adversários artificiais”, resume Rui Prada. O que a Inteligência Artificial aplicada aos Jogos ainda não faz, no entanto, é criar novos desafios. “Acho que aí ainda falta trabalho, porque a IA neste momento está a tentar resolver problemas dos jogos; não estão necessariamente a aparecer jogos diferentes porque temos uma melhor inteligência artificial”, diz o docente. “Mais à frente, temos de pensar que a robótica pessoal vai crescer, e acho que um robô pessoal que não jogue connosco não se vai integrar.” !
EN There’s more to artificial intelligence research than robots, data analysis and language processing. Games are an area of interest for many researchers studying this field. “We have people who study artificial intelligence (AI) and end up in gaming because of that, and we also have the opposite movement. Games are actually very interesting problems for those studying AI”, says professor João Miguel Dias, who’s in charge of the artificial intelligence for gaming class. And there is much work to be done in this area: using AI to solve specific gaming problems, especially in video games (finding ways, adjusting collaborations, etc.), to create characters who can decide for themselves, to better adapt the game to the player... There are many options and the real challenge is not about doing everything right. “It is not necessarily about creating characters who will always beat the player. It’s about creating a suitable challenge, to lose at the right moment”, professor Rui Prada says. Prada, who lectures several gaming - and AI - related classes, mentions other challenges: “A very interesting research area is general game playing... Understanding gaming as a skill - being able to create an agent who can play several games, not just one in particular, and seeing this ability as a part of intelligence”. Moreover, João
Miguel Dias adds, social interaction is a crucial aspect of the gaming experience, and it should be addressed as well. “There is a line of research within our group [GAIPS - Intelligent Agents and Synthetic Characters Group], through which we want to create artificial intelligence where it is the player who socially interacts with the person. We have a number of games played by robots or virtual agents who interact, taunt, show empathy and even feel sorry for the player - they adjust their behaviour.” According to professor Carlos Martinho, this is a research area with very practical applications and a strong connection to the industry. “What we do has, in fact, a huge industrial potential, and we already have some companies interested in our work”, says professor Martinho, who co-created the gaming area of the Computer Science and Engineering MSc (MEIC) along with Pedro Santos and Rui Prada. For the latter, this is also one of the great advantages of working in this area. “AI for gaming is always an applied science, and this is one of the advantages of working in this area. We always have a specific problem to solve, and this ends up motivating many students and researchers.” Clearly, there’s still much work to be done: besides introducing behaviour in all artificial game agents and even creating characters themselves, artificial intelligence can help the game development process itself. “It is possible to create digital assistants to help a designer develop more interesting levels”, Carlos Martinho says. “AI is useful for creating content that would perhaps take years to produce with human teams.” “The focus of our research is trying to create characters who can interact with people. The application in gaming is straightforward, because many games imply interaction with colleagues or artificial opponents”, Rui Prada says. What AI applied to games can’t do yet, however, is create new challenges. “I think there’s still work to be done there because, at this point, AI is trying to fix gaming issues; the fact that we have better AI doesn’t necessarily mean that different games are being produced”, Prada says. “We have to think that personal robotics will grow in the future, and I think that a personal robot that doesn’t play with us will not integrate well.” !
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Investigação/Research
Criar emoção em agentes artificiais / Creating emotion in artificial agents Uma importante área de estudo na Inteligência Artificial tem que ver com a compreensão e expressão de emoções em robôs e personagens sintéticas / An important field of research in Artificial Intelligence involves the understanding and expression of emotions in robots and synthetic characters Texto/Text Sarah Saint-Maxent Tradução/Translation Unbabel
PT Para a generalidade do público, inteligência artificial é sinónimo de robôs que se comportam como humanos e interagem naturalmente com eles e o meio que os rodeia. Na verdade, é muito mais do que isso, mas essa não deixa de ser uma parte importante. Uma das áreas de maior relevo dentro da Inteligência Artificial (IA) é o estudo dos agentes, que surgiu há anos devido a uma ideia de que “para se conseguir inteligência devíamos ter muitas pequeninas inteligências que se juntam e criam uma maior”, explica a professora Ana Paiva, coordenadora do GAIPS – Grupo de Agentes Inteligentes e Personagens Sintéticas, do INESC-ID. “A ideia é criar IA que não é centrada numa máquina monolítica, mas sim que se baseia em muitos conhecimentos, muitos agentes, e o comportamento emerge dessa sociedade de agentes.” Mais tarde, começou a pensar-se em agentes que interagem com humanos: entidades dentro de mundos virtuais, em jogos ou até agentes robóticos. “A área dos agentes estuda as sociedades, e aí pode misturar entidades sintéticas, robóticas e mesmo humanos”, resume a docente. Nessa interação com humanos – mas não só aí – as emoções desem-
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“O objetivo, a longo prazo, é ter robôs que se comportem como parceiros, de trabalho ou companhia, em ambientes genéricos”
“In the long run, the goal is to have robots that behave as work partners or companions in generic environments”
penham um papel fundamental. “A questão das emoções tem duas vertentes”, afirma o professor Alexandre Bernardino, co-diretor do VisLab – Laboratório de Visão Computacional, do ISR (Instituto de Sistemas e Robótica). “Os robôs têm, por um lado, de saber exprimir as emoções de um ponto de vista compatível com os humanos, que têm que as conseguir interpretar. Por outro lado, os robôs também têm de conseguir perceber as emoções dos humanos para colaborar e interagir.” Além disso, acrescenta Ana Paiva, os estudos dos últimos anos mostram que “o agente que está a aprender consegue ter melhor performance se tiver a capacidade de avaliar situações, saber se são positivas ou negativas, do que se não tiver”. “Isso faz a diferença não só na interação com os humanos, mas na interação com o mundo.” “O objetivo, a longo prazo, é ter robôs que se comportem como parceiros, de trabalho ou companhia, em ambientes genéricos. As compatibilidades entre emoções e ações que existem de um lado e de outro tem que ser quase perfeitas para existir um bom entendimento e uma boa colaboração”, resume Alexandre Bernardino. Mas os agentes não são só robôs. “Na robótica, temos tendência R
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
EN For the public, artificial intelligence is synonymous with robots behaving like human beings and interacting with them and their surroundings in a natural way. It is, in fact, much more than that, but this is nonetheless an important part of it. One of the most important areas within artificial intelligence (AI) is the study of agents, which emerged years ago from the notion that “to achieve intelligence one should have many tiny intelligences that come together and create a larger one”, explains professor Ana Paiva, coordinator of INESC-ID’s GAIPS - Intelligent Agents and Synthetic Characters Group. “The idea is to create an AI approach that is not based on a monolithic machine, but on many forms of knowledge, many agents; and behaviour emerges from that society of agents.” Later on, researchers started to think about agents that interact with humans: entities within virtual worlds, games or even robotic agents. “Research about agents focuses on societies, and it can combine synthetic, robotic and even human entities”, professor Paiva sums up. Emotions play a key role in this interaction with human beings but not only there. “The issue of emotions is twofold”, says professor Alexandre Bernardino, co-director of ISR’s (Institute for Systems and Robotics) VisLab - Computational Vision Laboratory. “On the one hand, robots must know how to express emotions from a point of view that is compatible with human beings, who must be able to interpret them. On the other hand, to collaborate and interact, robots must also be able to understand human emotions.” Moreover, according to Ana Paiva, in recent years, studies have shown that “learning agents will perform better if they have the ability to assess situations - to know whether these are positive or negative - than if they don’t”. “It makes a difference not only in their interaction with human beings, but also in their interaction with the world.” “In the long run, the goal is to have robots that behave as work partners or companions in generic environments. A good understanding and collaboration depends on a virtually perfect compatibility between emotions and actions on both sides”, Alexandre Bernardino says. But there’s more to agents than robots. In robotics, we tend to think of AI as something associated with robots, but when we talk about software that searches for our favourite stuff or the cheapest flights on R
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R PT para pensar na IA como uma coisa ligada aos robôs, mas agentes são quase tudo o que falamos quando falamos em software que procura as nossas preferências na internet, ou procura as melhores passagens aéreas”, diz o professor Pedro Lima, coordenador do ISRg – Intelligent Robots and Systems Group, do ISR. “São, no fundo, entidades capazes de algum tipo de decisão racional: têm determinados objetivos e tomam decisões.” No Técnico, em vários centros de investigação, há uma série de projetos ligados a esta área – com ou sem robôs. Nas instalações do INESC-ID, no Taguspark, pode encontrar-se um robô que aprende a escrever, ajudado por crianças, ou, por exemplo, um outro que joga sueca e interage com os seus parceiros de jogo. Há ainda quem se dedique a criar “ajudantes” para professores em salas de aula, que autonomamente percebem as áreas em que os alunos têm mais dificuldades e criam exercícios específicos, quem desenvolva robôs para ajudar crianças com autismo ou quem desenhe cabeças para robôs humanoides que são atualmente utilizadas para investigação no mundo inteiro. “Há muitos problemas que podem ser resolvidos pela robótica, por exemplo na substituição dos humanos em trabalhos perigosos, em trabalhos que os humanos não consigam fazer ou até naqueles que são tão rotineiros que criam desgaste rápido”, lembra Alexandre Bernardino, mas os robôs pessoais também terão muito peso rapidamente, garante. “Isto está tudo relacionado com uma coisa: como é que máquinas e pessoas podem trabalhar e ajudar-se umas às outras”, resume o professor Manuel Lopes, também membro do GAIPS. “Moldar inteligência artificial nas máquinas, quando elas têm que ter comportamentos sociais, é muito complicado”, admite Ana Paiva. “Mas isso é exatamente o desafio: fazer com que uma máquina consiga interagir com os humanos de uma forma natural, sem os humanos sentirem que é uma máquina.” Sem, no entanto, entrar no “vale da estranheza” (uncanny valley), lembra Alexandre Bernardino: “O objetivo é fazer com que o robô seja o mais parecido possível com o humano, mas sem nos fazer pensar que estamos a lidar com algo artificial mas que é tão próximo do humano que é assustador”. Para chegar ao objetivo final, há um longo caminho a percorrer. E, nesta área, nada se faz sem uma equipa forte. “Os alunos às vezes têm receio de trabalhar nesta área porque acham que é demasiado complexo. Na ver-
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Investigação/Research
dade, acho que tem o mesmo nível de complexidade de outras coisas, mas é necessário muito trabalho de integração. E para mim essa integração, essa multidisciplinaridade, é aliciante”, afirma Pedro Lima. A mesma opinião tem Manuel Lopes: “O problema da robótica é que é muito mais do que o que se vê. Tem visão, tem controlo, tem aprendizagem e planeamento, e é preciso tudo ao mesmo tempo. É fundamental conseguir trabalhar em equipa.” E as oportunidades para os alunos? “São imensas, há muito, muito trabalho. Estas são áreas desafiantes e com muito futuro”, garante Ana Paiva, que lembra que esta é uma área “que pode ajudar pessoas”, e isso é um incentivo. Além disso, afirma Alexandre Bernardino, a robótica é uma área que sempre teve sucesso entre os alunos: “É a área do sonho, da ambição, do futuro, de ter um agente parecido connosco”. !
R EN the
internet, we are basically talking about agents”, says professor Pedro Lima, ISRg (Intelligent Robots and Systems Group of ISR) coordinator. “Basically, these are entities that are capable of some kind of rational decision: they have certain goals and make decisions.” Several IST research centres have research projects in this area - with or without robots. At INESC-ID’s Taguspark facilities you will find a robot that learns to write with the help of children, or a robot that plays cards and interacts with its playmates. And some people create classroom “assistants”, which
“Isto está tudo relacionado com uma coisa: como é que máquinas e pessoas podem trabalhar e ajudar-se umas às outras” “All this boils down to one thing: how can machines and people work together and help one another”
autonomously identify and create specific exercises for the areas where students have greater difficulties, while others develop robots to help autistic children, or design heads for humanoid robots that are currently used for research around the world. “Robotics can solve many problems - for instance, replacing humans in dangerous tasks, tasks that humans can’t perform, or even tasks that are so repetitive that result in quick burnout”, Alexandre Bernardino says; but personal robots will also gain prominence soon, he claims. “All this boils down to one thing: how can machines and people work together and help one another”, says professor Manuel Lopes, also a GAIPS member. “Designing artificial intelligence in machines, when they have to demonstrate social behaviour, is very complicated”, Ana Paiva says. “Yet that’s exactly the challenge: to make machines capable of interacting with humans in a natural way, without humans feeling that it is a machine.” But without entering the “uncanny valley” phenomenon, as Alexandre Bernardino points out: “The goal is to make robots as similar to humans as possible, but without making us think that we are dealing with something artificial, yet so close to human that it’s creepy”. There is a long way to go to reach the final goal. And in this field nothing can be done without a strong team. “Students are sometimes afraid to work in this area because they find it too complex. In fact, I think it is just as complex as any other thing, but it requires a lot of integration work. And I think this integration - this multidisciplinary approach - is very exciting”, Pedro Lima says. Manuel Lopes has the same opinion: “The problem with robotics is that there is much more than meets the eye. There is vision, control, learning and planning, and we need it all at the same time. It is crucial to be capable of functioning within a team environment”. What about opportunities for students? “They are huge; employability rates are very high. These are challenging areas with a bright future”, Ana Paiva says, pointing out that this is an area “that can help people” - and that’s an incentive. Moreover, according to Alexandre Bernardino, robotics is an area that has always been very popular with students: “It’s the area of dreams, ambition, future, of having an agent that resembles us”. !
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IST PRESS | DISTRIBUIÇÃO
Rede de distribuição própria. Os livros estão disponíveis nas principais livrarias, em especial, junto aos estabelecimentos de ensino universitário e politécnico, em Portugal, Brasil, Angola e Moçambique. Instituto Superior Técnico • Av. Rovisco Pais • 1049-001 Lisboa • Portugal • Tel.: +351 21 841 76 86 /59 • Fax: +351 21 841 76 14 ist-press@tecnico.ulisboa.pt • www.facebook.com/istpress
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
Loja/Store Merchandising
Direção Editorial / Editorial Direction: Arlindo Limede de Oliveira, Luís Miguel Silveira, Luís Caldas de Oliveira, Palmira Ferreira da Silva Editores / Editors: André Pires, Sarah Saint-Maxent Direção de Arte / Art Direction: Tiago Machado Designers: Patrícia Guerreiro, Telma Baptista Distribuição e Publicidade / Distribution and Advertising: GCRP gcrp@tecnico.ulisboa.pt Website: valoresproprios. tecnico.ulisboa.pt
Bloco de Notas A5 / A5 Notebook 3.5 euros
Editora / Publisher: Instituto Superior Técnico Av. Rovisco Pais, 1 1049-001 Lisboa Tel: (+351) 218 417 000 Fax: (+351) 218 499 242 Impressão / Printing: Jorge Fernandes, Lda Rua Q.ta Conde de Mascarenhas N9 Vale Fetal 2825-259 Charneca da Caparica Tel.: 212 548 320 Fax: 212 548 329
Bloco de Notas A6 / A6 Notebook 5 euros
Edição / Edition: 14 Maio/Junho 2016 May/June 2016 Periodicidade / Periodicity: Bimestral/ Bimonthly Tiragem / Circulation: 10.000
Esferográfica em Alumínio / Ballpoint Pen 7 euros
Porta-cartões em Cortiça / Cork Card Holder 3 euros
Lista completa dos artigos de merchandising / Full list of merchandising products gcrp.tecnico.ulisboa.pt/relacoes-publicas
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CAMPANHA DE ANGARIAÇÃO DE NOVOS SÓCIOS ASSOCIAÇÃO DOS ANTIGOS ALUNOS HTTP://AAAIST.PT/MEMBROS/
Francisco de la Fuente Sánchez Presidente da AAAIST
“Junte-se aos que reconhecem o valor que o Técnico trouxe às suas vidas. A sua quota da Associação de Antigos Alunos do IST vai ajudar a reforçar a nossa ligação aos atuais alunos do Técnico. Não é apenas uma questão de gratidão, é também responsabilidade e orgulho.” “Join those who recognize the value that Tecnico brought to their lives. Your IST Alumni Association membership fee will help to reinforce our connection to current Tecnico students. It is not just a matter of gratitude, it is also responsibility and pride.”
João Taborda
Cristina Fonseca
“A função do Técnico é preparar as pessoas, e fá-lo como muito poucas escolas.”
“O Técnico foi o meu pilar. Saem daqui verdadeiros engenheiros e não tenho dúvidas de que é a melhor escola em Portugal.”
“Técnico’s role is to prepare its students, and it’s doing it as very few schools.” Diretor de Relações Externas da Embraer e Membro da Associação de Antigos Alunos do IST. Embraer’s External Relations Director and Member of IST Alumni Association.
“Técnico was my pillar. Top engineers come from here and I have no doubt that it is the best school in Portugal.” Co-Fundadora da Talkdesk e Membro da Associação de Antigos Alunos do IST Talkdesk Co-Founder and Member of IST Alumni Association
AAAIST.PT
DÉBORA RODRIGUES / TÉCNICO
VALORES PRÓPRIOS REVISTA DO INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO MAGAZINE MAIO/JUNHO MAY/JUNE 2016