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Categoria: OS ACADÊMICOS

Nobel de Física 2024: descobertas e invenções que contribuem para o treinamento de IA

Publicado em by Elisa Oswaldo-Cruz

No dia 8 de outubro, a Academia Real Sueca de Ciências decidiu conceder o Prêmio Nobel de Física 2024 a John J. Hopfield (Universidade de Princeton, NJ, EUA) e Geoffrey E. Hinton (Universidade de Toronto, Canadá) “por descobertas e invenções fundamentais que possibilitam o aprendizado de máquina com redes neurais artificiais.”

Quando se fala sobre inteligência artificial, frequentemente  a referência é ao aprendizado de máquina utilizando redes neurais artificiais. Essa tecnologia foi inspirada na estrutura do cérebro. Em uma rede neural artificial, os neurônios do cérebro são representados por nós, que têm valores diferentes. Esses nós influenciam uns aos outros através de conexões, que podem ser comparadas a sinapses e que podem ser fortalecidas ou enfraquecidas. A rede é treinada, por exemplo, desenvolvendo conexões mais fortes entre nós com valores altos simultaneamente.

Os laureados deste ano realizaram trabalhos importantes com redes neurais artificiais desde a década de 1980,  utilizando ferramentas da física para desenvolver métodos que são a base do poderoso aprendizado de máquina de hoje.

A coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Bioinformática da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Raquel Minardi, que foi membro afiliado da ABC entre 2019-2023, contextualizou a premiação. Ela conta que a inteligência artificial teve origem na década de 50, com o objetivo de criar máquinas que simulassem a inteligência humana. “Este campo de pesquisa passou por várias fases. A princípio, era uma área de pesquisa mais teórica, com pesquisas voltadas para a lógica. Houve um período de progresso mais lento e, atualmente, na era do aprendizado profundo e das redes neurais, tem sido aplicada amplamente, desde a medicina até a indústria, transformado a forma como vivemos”, disse a pesquisadora.

Hoje, de acordo com Minardi, convivemos com sistemas capazes de realizar tarefas bastante complexas de forma progressivamente mais autônoma. “Estes sistemas são possíveis porque técnicas de inteligência artificial conseguem aprender padrões não triviais em grandes volumes de dados que refletem o conhecimento atual nos mais diversos setores”, explicou.

As descobertas de John Hopfield sobre a memória em redes neurais foram uma Clécio de Bomdas bases para esta capacidade, ao mostrar que sistemas complexos podem armazenar e recuperar informações de forma eficiente, mesmo quando há dados incompletos ou ruidosos”, explicou a bioinformata. “Os trabalhos de Hopfield abriram caminho para avanços fundamentais para o desenvolvimento de algoritmos de reconhecimento de padrões”, completou.

Já Geoffrey Hinton teve importante papel para o aprendizado profundo, ao desenvolver a técnica de retropropagação. “Essa técnica permite às redes neurais artificiais aprender a partir de grandes quantidades de dados ajustando seus pesos de forma eficiente, uma etapa crucial no reconhecimento de padrões complexos na linguagem, imagens e outros tipos de dados. Ele teve também importantes contribuições na área de visão computacional”, destacou Minardi.

O membro afiliado da ABC Clécio de Bom, pesquisador do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro, complementou os comentários de Minardi.

Ele observou que na física, técnicas de inteligência artificial são aplicadas para resolver problemas complexos e analisar grandes volumes de dados. “Por exemplo, nós do Laboratório de IA do CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas) desenvolvemos novos métodos de redes neurais para aplicações em física, utilizando técnicas de ponta para entender, entre outras coisas, como estrelas explodem e como os elementos se formam no universo, além de explorar diferentes camadas do pré-sal brasileiro”, explicou.

Ele apontou diversas áreas da física que têm sido fundamentais para avanços tecnológicos significativos, “desde o desenvolvimento da tecnologia nuclear, retratado no filme Oppenheimer, até a criação da internet e a invenção do transistor, que é um elemento básico para a construção de qualquer computador ou celular e rendeu o Prêmio Nobel de Física em 1956”, ressaltou.

Clécio De Bom e Raquel Minardi concordam que as contribuições de Hopfield e Hinton evidenciam a natureza interdisciplinar das descobertas científicas contemporâneas. “Ambos demonstraram que redes neurais não são apenas uma curiosidade teórica, mas uma robusta e poderosa ferramenta com aplicações em diversas áreas”, apontou Minardi. Na área de saúde humana, por exemplo, têm grande potencial na análise de imagens para apoio em diagnóstico e para detectar doenças precocemente. Na indústria, pode apoiar a otimização de processos. “E no nosso dia a dia, utilizamos estes algoritmos amplamente na recomendação de filmes, músicas, produtos, ou até como assistentes pessoais”, exemplificou.

De Bom destacou que a integração de conceitos da física estatística e de mecânica quântica nas redes neurais foram cruciais para o avanço da inteligência artificial, com grande impacto tecnológico.  “Ou seja, este prêmio Nobel de Física 2024 valoriza a natureza interdisciplinar das descobertas científicas contemporâneas”, afirmou Minardi.

Veja as matérias na grande mídia como comentários de Acadêmicos e ex-afiliados:

FOLHA DE S. PAULO, 8/10/2024
Nobel de Física para inteligência artificial transcende a própria física, dizem especialistas
Leia matéria da Folha de S. Paulo com comentários dos Acadêmicos Adalberto Fazzio e Gabriel Schleder.

O GLOBO, 8/10/2024
Cientistas que revolucionaram inteligência artificial ganham Nobel de Física
Matéria do Globo conta com comentários do físico e Acadêmico Gabriel Schleder.

Nobel de Medicina 2024: um princípio completamente novo de regulação gênica

Publicado em by Elisa Oswaldo-Cruz

Os laureados de 2024 com o Nobel de Medicina, divulgado em 7 de outubro pela Assembleia Nobel, na Suécia, foram dois cientistas norte-americanos, Victor Ambros (Faculdade de Medicina da Universidade de Massachusetts, Worcester, EUA) e Gary Ruvkun (Hospital Geral de Massachusetts, Boston, EUA), pela descoberta dos microRNAs e seu papel na regulação gênica. As pequenas moléculas foram descobertas num pequeno verme, o C. elegans, e revelaram um princípio completamente novo de regulação gênica, essencial para o desenvolvimento e funcionamento de organismos multicelulares, inclusive humanos. O primeiro trabalho deles sobre estas inesperadas descobertas, altamente significativas ao longo do processo de evolução, foi publicado em 1993.

A Acadêmica Iscia Lopes Cendes, professora titular de genética médica e medicina genômica e chefe do Laboratório de Genética Molecular da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp, comentou a premiação. “Considero essa descoberta importantíssima. Ela ocorre em dois níveis: primeiro, porque essas pequenas moléculas de RNA não codificantes são essenciais para um processo que ocorre naturalmente, que é a regulação gênica fina. Em geral, essas pequenas moléculas são inibidoras da expressão gênica, através de processos biológicos que levam à inibição da tradução, que mantêm os genes silenciados. Esse é um mecanismo muito robusto em todos os mamíferos, inclusive na espécie humana. Como estas moléculas estão envolvidas em várias doenças, elas podem se tornar biomarcadores importantes par uma série de condições”, explicou a cientista.

Na área da pesquisa em câncer, segundo Cendes, a pesquisa tem sido muito intensa. “Nesse caso, essas pequenas moléculas poderiam se tornar biomarcadores para o aparecimento de neoplasias e até para se acompanhar a efetividade de tratamentos. Basicamente, elas estão envolvidas praticamente em todas as doenças que conhecemos hoje em dia, o que possibilita que sejam manipuladas através de uma série de outras moléculas. Estas podem ser sintetizadas para inibir especificamente esses microRNAs e, assim, surgirem possíveis terapias para doenças desde o câncer, doenças cardíacas, até doenças neurológicas, informou. Seu grupo vem trabalhando nisso já há alguns anos, especialmente na área de doenças neurológicas, como as epilepsias. O que está faltando ainda, de acordo com a Acadêmica, são estudos maiores, colaborativos, para que possa haver efetivamente a implementação desses conhecimentos na prática médica. “Esse é o momento de se investir nesses estudos, com vários pacientes, estudos pré-clínicos de potenciais compostos que poderiam ser usados para manipular essas moléculas. Isso pode levar a opções terapêuticas para uma gama muito grande de doenças”, concluiu.

O biólogo Marcelo Alves Mori, professor do Instituto de Biologia da Unicamp que foi afiliado da ABC no período entre 2018 e 2022, lembrou que este já é o quinto prêmio Nobel para pesquisas feitas com o C. elegans, fazendo deste um dos modelos biológicos de maior sucesso. “Tanto Victor Ambros quanto Gary Ruvkun trabalharam com uma pergunta fundamenta: ‘como se dá o processo de desenvolvimento de C. Elegans?’, motivados pelo fato de que o estudo do desenvolvimento do nematódeo poderia dar pistas sobre como ocorre o desenvolvimento embrionário humano. Ambos focaram no timing do desenvolvimento, procurando mutações em organismos que mostravam anomalias nesse timing”, explicou.

“Assim, eles identificaram mutações curiosas em genes que não codificavam proteínas, mas sim RNA. “Isso desafiou o ‘dogma central’ da biologia molecular na época, de que um gene para ter função metabólica precisava necessariamente gerar uma proteína. Esse RNA, apesar de não dar origem à proteína, tinha funções no desenvolvimento. A partir daí, ambos juntaram evidências de que esses RNA serviam como reguladores da expressão de outros genes, esses sim codificantes de proteínas”, explicou Mori. Isso abriu uma nova área de estudo e começaram a ser descobertos vários micro-RNA reguladores, em várias espécies, inclusive humanos. Hoje, pouco mais de duas décadas depois da descoberta inicial, esses micro-RNA são potenciais alvos tanto para diagnóstico quanto para tratamento de diversas doenças.

Marcelo Mori compara o mecanismo a uma orquestra. “Imagine que os músicos instrumentistas são as proteínas. Mas para tocar a sinfonia é preciso um maestro, que ajusta volume, tom e detalhes finos. Quem orquestra as proteínas, qual delas será expressa e em que momento, são os RNA. Por isso, quando você não tem alguns RNA relevantes, o processo de desenvolvimento é alterado”.

Veja outras matérias publicadas na grande mídia com comentários de membros da ABC:

ABC/FOLHA DE S.PAULO, 7/10/2024
Nobel de Medicina 2024 vai para americanos pela descoberta dos micro RNAs
Leia matéria Reinaldo José Lopes para a Folha de S.Paulo, com comentário do professor da Unicamp Marcelo Mori, que foi membro afiliado da ABC 2017-2022.

ABC/ESTADÃO, 7/10/2024
Nobel de Medicina premia descoberta crucial para novas terapias contra câncer
Leia matéria de Roberta Jansen para o Estadão com comentários do membro afiliado da ABC Bruno Solano (2024-2028). 

ABC/FOLHA DE S.PAULO, 4/10/2024
Sete brasileiros já foram indicados ao Nobel de Física, de Medicina e de Química
As indicações tornadas públicas pela Fundação Nobel só vão até 1971 e incluem cinco membros da Academia Brasileira de Ciências. Confira na Folha de S. Paulo.

Nobel de Medicina premia descoberta crucial para novas terapias contra câncer

Publicado em by Elisa Oswaldo-Cruz

Leia matéria de Roberta Jansen para o Estadão, com comentários do membro afiliado da ABC Bruno Solano (2024-2028):

A descoberta dos microRNAs por Victor Ambros e Gary Ruvkun foi crucial para a compreensão de como funciona regulação genética e, consequentemente, de como ocorre a formação de diferentes tipos de células e tecidos do organismo. A pesquisa, premiada com o Nobel de Medicina nesta segunda-feira, 7, foi crucial na compreensão do surgimento de tumores cancerígenos e abriu caminho para o estudo de novos tratamentos e métodos de diagnóstico.

“Temos observado que por trás de doenças crônicas, como câncer e infecções, podemos encontrar uma desregulação no funcionamento destes microRNAs”, afirma o médico e pesquisador da Ciência Pioneira, do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino, Bruno Solano.

“A descoberta dos microRNAs representa grande avanço na Medicina, porque abre portas para o desenvolvimento de métodos de diagnóstico mais precisos e de novas terapias para uma série de doenças”, continua Solano, também pesquisador da Fiocruz e membro afiliado da Academia Brasileira de Ciências [eleito para o período 2024-2028].

(…)

Esse mecanismo permite, por exemplo, que células musculares, do intestino, do cérebro, entre tantas outras, exerçam suas funções específicas. Além disso, a atividade genética precisa ser o tempo todo muito bem ajustada para adaptar as funções celulares às mudanças contínuas que acontecem em nossos corpos e também no meio ambiente. Sem esse ajuste fino constante, doenças graves poderiam surgir.

“Os miRNAs revelaram um novo mecanismo de regulação pós-transcricional, onde pequenos RNAs silenciadores atuam no controle da expressão genética”, explicou Solano. “Isso abriu novas portas para o entendimento de processos biológicos fundamentais e patologias, como o câncer, doenças neurodegenerativas e outras condições em que se observa uma regulação gênica desordenada.”
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Saiba mais sobre o processo e o prêmio na matéria do Estadão.

Veja o momento do anúncio do prêmio no YouTube de The Nobel Prize.

Entrevista: Afinal, o que é vida?

Publicado em by mfonseca

As principais teorias dizem que a vida começou na Terra há uns 3,8 bilhões de anos. Para efeito de comparação, nosso planeta tem cerca de 4,5 bilhões de anos. Mas como foi que isso aconteceu?

Primeiro, precisamos definir alguns conceitos. Um deles é a auto agregação espontânea de moléculas anfifílicas, que são constituídas por partes hidrofóbicas (que repelem a água) e hidrofílicas (que têm afinidade com a água). Essas moléculas podem se juntar de um jeito que, dependendo do pH do ambiente, formam vesículas.

Essas vesículas, que vêm de certos ácidos graxos, conseguem pegar outros componentes, crescer e até se dividir. Elas concentram diferentes substâncias em várias áreas, o que abre portas para a comunicação entre moléculas diferentes e para reações químicas que podem ser aceleradas com a ajuda de enzimas.

Pensando nisso tudo, a evolução química já contém, na Terra jovem, alguns dos elementos necessários para o surgimento da primeira célula. Experimentalmente, porém, nunca conseguimos reproduzir em laboratório a transição entre a matéria inanimada e a vida. É bem possível que seja super difícil, ou até impossível, simular as condições que deram origem à primeira protocélula.

Essa mudança de matéria inanimada para vida pode ter acontecido em ambientes como mares, entre pedras, em gêiseres ou em outros lugares da Terra primitiva. O consenso científico é que o confinamento em espaços muito pequenos foi fundamental para isso. Esse “nanoconfinamento”, como o que acontece dentro das vesículas, muda a maneira como as reações químicas acontecem e ajuda as moléculas a se unirem e crescerem, além de impedir que os produtos se espalhem e se diluam.

Então, esses produtos podem acabar formando macromoléculas e, talvez, dar início a uma forma de vida.

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Leia a entrevista completa na Superinteressante.

Livro “A Evolução é Fato” é tema de podcast na Pesquisa Fapesp

Publicado em by mfonseca

O biólogo Carlos Frederico Menck, membro titular da Academia Brasileira de Ciências (ABC) e coordenador do grupo de trabalho responsável pelo livro “A Evolução é Fato”, nova publicação da ABC, concedeu entrevista para o podcast da revista Pesquisa Fapesp.

Ouça agora o podcast.

Baixe o livro gratuitamente.

“A Evolução é Fato”, nova publicação da ABC

Um clima em mudança está secando o maior rio do mundo

Publicado em by mfonseca

*Reportagem do New York Times.

O maior rio do mundo está seco.

O Rio Amazonas, castigado por secas consecutivas alimentadas pelas mudanças climáticas, está secando, com alguns trechos do poderoso curso d’água reduzidos a piscinas rasas com apenas alguns metros de profundidade.

Os níveis de água ao longo de vários trechos do rio Amazonas, que percorre quase 6.400 quilômetros pela América do Sul, caíram no mês passado para o nível mais baixo já registrado, segundo dados do Serviço Geológico Brasileiro.

Em um trecho do estado brasileiro do Amazonas, o rio estava 25 pés abaixo da média para esta época do ano, segundo a agência, que começou a coletar dados em 1967.

Partes de três dos mais importantes afluentes do rio Amazonas – grandes rios por si próprios, cada um com mais de 1.600 quilômetros – também caíram para mínimos históricos.

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Leia a matéria completa no New York Times.

 

Acadêmica é agraciada com a 1ª edição do prêmio “Elas na Matemática”

Publicado em by mfonseca

Entre os dias 2 e 4 de outubro, a Sociedade Brasileira de Matemática (SBM) organizou o 1º Workshop SBM de Mulheres na Matemática na Universidade Estadual de Maringá (UEM). Entre as várias atividades, foi entregue a 1ª edição do prêmio “Elas na Matemática”, em parceria com o Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA) e o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).

Na categoria Cientista Destaque de Matemática do Brasil foi agraciada a titular da Academia Brasileira de Ciências (ABC) Maria José Pacífico, professora da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Conheça sua trajetória:

Maria José Pacífico (Foto:SBM)

Maria José Pacífico – UFRJ

Paulista de Guariba, a 60 km de Ribeirão Preto, Maria José Pacífico procurou adquirir conhecimento ao máximo durante o antigo ‘Primário’ em um dos únicos colégios de sua cidade natal. Logo cedo, juntou-se a colegas em um grupo de estudos e tratou de mergulhar nos livros. Interessou-se por Matemática e Língua Portuguesa, disciplinas de fácil entendimento e de uma maneira mais divertida, em detrimento de decorar os conhecimentos engessados de História e Geografia.

Com isso, não foi muito complicado antever que ela escolheria ir por esse caminho das Ciências Exatas. Entrou na graduação em 1970 para o curso de Licenciatura em Matemática na Faculdade de Ciências e Letras (atual Unesp de Rio Claro), na qual se formou em 1973. Nos sete anos seguintes, mudou-se para o Rio de Janeiro, onde concluiu Mestrado e Doutorado em Matemática no IMPA em 1980.

Iniciou seus estudos em Sistemas Dinâmicos no fim da década anterior e, até hoje, seus trabalhos na área têm sido publicados em periódicos de grande prestígio e evidenciam a relevância e o impacto de suas contribuições para a Matemática. Após frequentar o IMPA por muitos anos, Maria José se tornou professora no Instituto de Matemática da Universidade Federal do Rio de Janeiro (IM- UFRJ) em 1982, onde exerce a função até hoje.

Além disso, foi a Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Matemática do IM-UFRJ por quatro mandatos – o último expirou em julho de 2024. Organizou várias reuniões científicas na área, promovendo a vinda de muitos professores visitantes à UFRJ, colaborando deste modo para o fomento do intercâmbio científico entre a Universidade e outras instituições e para a solidificação do Instituto de Matemática como um centro ativo de pesquisa em Sistemas Dinâmicos. É membra titular da Academia Brasileira de Ciências (ABC) desde 2005, e membra da Academia Mundial de Ciências (TWAS, sigla em inglês) desde 2007.

Extremamente ativa como pesquisadora, a professora Maria José é reconhecida nacional e internacionalmente como uma das principais referências na área, exercendo forte influência no desenvolvimento desse campo ao longo de décadas.

Sete brasileiros já foram indicados ao Nobel de Física, de Medicina e de Química

Publicado em by mfonseca

Neste mês, o Prêmio Nobel divulga os laureados em Física e Medicina e Química de 2024. Até hoje, nenhum brasileiro recebeu a honraria, mas tivemos sete indicados entre 1901 e 1971, dos quais cinco – Adolpho Lutz, Antônio Fontes, Carlos Chagas, César Lattes e Fritz Feigl – eram membros da Academia Brasileira de Ciências. O recorte temporal se deve ao fato da Fundação Nobel só tornar pública as indicações após 50 anos. Leia matéria da Folha de S. Paulo:

O Brasil acumula 29 nomeações ao Prêmio Nobel nas categorias de Física, Medicina e Química entre 1901 e 1971. Os dados são os mais recentes disponibilizados pela Fundação Albert Nobel, que mantém os indicados em segredo por meia década.

Nenhum dos sete brasileiros que receberam essas indicações acabou laureado.

Baixo investimento em ciência e contexto político são alguns dos fatores apontados por especialistas para o fato de o Brasil nunca ter recebido a láurea.

Veja quem são os sete indicados nessas categorias —na história também houve nomeados em Literatura e Paz— e a história do nobel Peter Medawar, que nasceu no país e foi laureado.

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Conheça os indicados brasileiros na Folha de S. Paulo.

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