Portugal - Cientistas da Universidade de Coimbra usam inteligência artificial para estudar o autismo

O Instituto de Sistemas e Robótica (ISR) do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores (DEEC) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) está a desenvolver um projeto que visa estudar e caracterizar as perturbações do desenvolvimento do autismo, através de inteligência artificial.

Denominado Move4ASD, o projeto é desenvolvido em parceria com o Instituto de Imagem Biomédica e de Investigação Translacional de Coimbra (CIBIT) do Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde (ICNAS) da Universidade de Coimbra e com a Universidade de Oxford, Reino Unido, e pretende «utilizar abordagens tecnológicas baseadas em metodologias de inteligência artificial para caracterizar o autismo através da análise de tarefas de imitação», revela João Ruivo Paulo, investigador do ISR e coordenador do projeto na FCTUC.

Este projeto, prossegue, «estuda a hipótese de que, nos indivíduos diagnosticados com autismo, o mecanismo de aprendizagem designado neurónio-espelho está alterado, em relação a indivíduos saudáveis. Assim, acredita-se que a aprendizagem de atividades motoras, como andar e dançar, e outras atividades de interação social, possam ser mal interpretadas por indivíduos diagnosticados com esta condição».

De acordo com João Ruivo Paulo, o Move4ASD vai analisar dados neurofisiológicos e comportamentais, captados através de eletroencefalografia (EEG) e movimento tridimensional. «Estes dados serão processados por técnicas de aprendizagem máquina para descobrir distinções entre indivíduos saudáveis e participantes do grupo clínico. Através desta diferenciação entre grupos será possível identificar biomarcadores neurofisiológicos de padrões motores ainda pouco compreendidos, explica o coordenador do projeto.

Com esta investigação, a equipa acredita que «será possível contribuir para um melhor conhecimento do autismo, no que diz respeito ao sistema neurónio-espelho, podendo no futuro desenvolver-se uma ferramenta automática para identificar estes biomarcadores, que por sua vez, pode conduzir a uma caracterização otimizada destas perturbações».

Neste sentido, e para firmar uma colaboração com a Associação Portuguesa para as Perturbações do Desenvolvimento e Autismo (APPDA), vários jovens da APPDA de Coimbra realizaram uma visita ao ISR, na qual tiveram a oportunidade de conhecer o trabalho desenvolvido pelo Instituto e de interagir com robôs, realizar jogos interativos e ainda, conhecer o projeto Move4ASD.

Segundo a equipa do Move4ASD, «esta colaboração será essencial para se desenvolver conhecimento científico relevante no âmbito destas perturbações de desenvolvimento».

Este projeto, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), envolve, além do investigador João Ruivo Paulo e dos professores Paulo Menezes e Gabriel Pires, do DEEC/ISR, o professor Miguel Castelo Branco e Teresa Sousa, do CIBIT/ICNAS, bem como, Tingting Zhu, investigadora da Universidade de Oxford. Universidade de Coimbra - Portugal

Portugal - Cientistas da Universidade de Coimbra criam ferramentas inteligentes para ajudar a prevenir erros informáticos

Um projeto liderado por Henrique Madeira, professor catedrático do Departamento de Engenharia Informática (DEI) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), demonstrou que é possível, através de ferramentas inteligentes, detetar se um programador está ou não a compreender o software que está a ler, verificar ou construir e, desta forma, ajudar a prevenir possíveis bugs (erros).

O “Base – Biofeedback Augmented Software Engineering” é um projeto interdisciplinar que agrega investigadores de vários domínios científicos, designadamente neurociências, biomédica e inteligência artificial e engenharia de software. Da parte das neurociências, a equipa, coordenada pelo Professor Miguel Castelo Branco, procura identificar as zonas do cérebro envolvidas no erro humano no contexto de produção de software, tentando perceber, por exemplo, se existe um padrão de ativação cerebral quando se descobre um bug.

Já o grupo de biomédica e inteligência artificial, coordenado pelo Professor Paulo de Carvalho, investiga processos não intrusivos de medir a carga cognitiva de programadores, bem como avaliar estados cognitivos de stress, distração ou fadiga de programadores. Por sua vez, a equipa do professor Henrique Madeira, de engenharia de software, é responsável por desenvolver novas ferramentas de apoio ao programador de software, isto é, ferramentas que consigam prever os próprios erros do programador.

Segundo Henrique Madeira, «o problema da falta de qualidade de software há muito que é investigado, mas não na perspetiva do elemento mais importante no processo da construção do software, o programador». Nesta linha de investigação, o projeto BASE já obteve alguns resultados tangíveis.

Um primeiro resultado foi demonstrar, de uma forma prática, que é possível «dotar o ambiente de desenvolvimento de software de novas funções para ajudar o programador, particularmente indicar o código que deve ser (re)visto com mais cuidado. A pessoa está a programar e a ferramenta vai marcando, a amarelo ou a vermelho, as zonas de código que devem ser revistas», explica o investigador.

A partir daqui, foi desenvolvida a iReview, uma ferramenta já patenteada, que avalia «a qualidade das reviews (revisões)» de um programador. Por exemplo, «um módulo de software é produzido por um autor, sendo depois revisto por outro elemento da equipa, que pode detetar erros e enviar de volta para o autor corrigir, ou pelo contrário, não se aperceber de possíveis bugs e enviar o módulo para produção. A interação entre quem programa e quem verifica é extremamente falível, e a iReview pretende especificamente identificar essas falhas», considera.

Em concreto, a iReview avalia a qualidade da revisão feita pelo revisor, indicando se a revisão deve ou não ser repetida. Caso sinalize a necessidade de repetição, são apontadas as zonas do código que têm de ser analisadas com mais atenção, explicando ainda a razão pela qual é necessária uma segunda revisão.

No âmbito do projeto, está também a ser desenvolvida a ferramenta iMind, que é uma «generalização» da iReview, idealizada com o objetivo de ajudar indivíduos a compreender conteúdos digitais, como, por exemplo, no estudo de uma língua estrangeira. «O processo é o mesmo, mas a ler um texto em vez de rever código de software. Por exemplo, se houver uma passagem que a pessoa não entenda no texto, a ferramenta indica de forma automática a tradução ou dá uma sugestão. Ainda estamos longe de atingir este resultado, mas pelo menos já provámos que a ferramenta consegue indicar se a pessoa entendeu um parágrafo ou não», afirma.

Para chegar a estes resultados, a equipa do BASE começou por estudar o elemento central do projeto, o programador, desde a parte da neurociência, porque é a nível mental que cometemos erros, até à manifestação dos mesmos a nível fisiológico, uma vez que essas reações se podem traduzir em ferramentas que ajudam os programadores.

Para tal, foram realizadas várias experiências com equipamentos sofisticados, envolvendo a participação de dezenas de voluntários. Essencialmente, os grupos de programadores executavam tarefas típicas de engenharia de software. «Fizemos três tipos de experiências, recorrendo a ressonâncias magnéticas, eletroencefalogramas, equipamentos para o sistema nervoso autónomo, sensores cardíacos e rastreadores oculares, que permitiam, no fundo, recolher uma enorme quantidade de informação durante os momentos em que eles desempenhavam essas tarefas», descreve o investigador, que acredita que «os resultados deste projeto vão ter muito impacto, pelo menos o potencial de impacto é muito grande».

O BASE resulta de um consórcio entre o Centro de Informática e Sistemas da Universidade de Coimbra (CISUC), do Departamento de Engenharia Informática da FCTUC, o Coimbra Institute for Biomedical Imaging and Translational Research (CIBIT) da Universidade de Coimbra, e o Politécnico de Milão, tendo sido financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), no valor de 239 mil euros. Universidade de Coimbra - Portugal

 

Portugal - O envelhecimento afeta a dinâmica cerebral, mas nem todas as mudanças têm impacto no funcionamento cognitivo, revela estudo

Um estudo da Universidade de Coimbra (UC), publicado na prestigiada revista eLife, revela que nem todas as mudanças produzidas no cérebro, em resultado do envelhecimento, alteram o desempenho cognitivo. O cérebro muda de forma significativa com o envelhecimento, mas, pelo menos, parte dessas alterações poderão não ser relevantes do ponto de vista do seu funcionamento.

Conduzido por Maria Ribeiro e Miguel Castelo-Branco, investigadores do Centro de Imagem Biomédica e Investigação Translacional (CIBIT), ICNAS, e da Faculdade de Medicina da UC (FMUC), o estudo demonstra «que o cérebro mais velho apresenta uma dinâmica de atividade cerebral marcadamente diferente do cérebro jovem com uma diminuição das flutuações espontâneas de atividade neuronal, mas esta diferença não está associada a uma perda cognitiva».

«O nosso cérebro nunca para. Mesmo quando estamos em repouso, a nossa atividade cerebral mostra grandes flutuações. Períodos de grande atividade cerebral são seguidos de períodos de atividade mais baixa, alternando de uma região ou rede neuronal para outra, em constante movimento. Chamamos a esta atividade cerebral, atividade espontânea», sublinham os dois autores do estudo.

Ou seja, esclarecem Maria Ribeiro e Miguel Castelo-Branco, «com o envelhecimento, a nossa atividade cerebral espontânea tende a tornar-se mais estável. O padrão de atividade cerebral das pessoas mais velhas sugere flutuações de atividade neuronal de menor amplitude e uma redução da ativação espontânea das redes neuronais que abrangem regiões distantes do cérebro. Por outro lado, do ponto de vista comportamental, as pessoas mais velhas têm mais dificuldade em manter o desempenho constante, isto é, quando repetem a mesma tarefa ao longo do tempo as respostas são mais variáveis. Este aspeto parece estar associado a um pior desempenho cognitivo e é um preditor do declínio cognitivo e de patologia cerebral associada à demência». 

Como é que a atividade cerebral mais estável nas pessoas mais velhas pode estar associada a um desempenho comportamental mais variável? Este foi o dilema abordado no estudo. Os cientistas da UC compararam os padrões de atividade cerebral de pessoas mais velhas com os padrões cerebrais de jovens adultos e estudaram a «associação entre a atividade cerebral espontânea e as respostas neuronais quando os participantes executavam tarefas cognitivas».

Foi então que observaram, explicam, «uma dissociação entre a atividade cerebral espontânea, que serve de pano de fundo para tudo o que acontece no cérebro, e a atividade cerebral que é induzida durante o desempenho cognitivo. Apesar de as pessoas mais velhas terem uma atividade cerebral espontânea menos variável, a sua atividade cerebral associada ao desempenho cognitivo mostra o mesmo nível de variabilidade dos jovens adultos». Universidade de Coimbra - Portugal