USP lidera força-tarefa para descobrir as conexões entre as espécies

Dois professores da USP se uniram a pesquisadores brasileiros e estrangeiros para construir um novo modo de compreender a teia da vida; estudo poderá prever consequências de desastres ecológicos como o que está ocorrendo no Nordeste

O professor Francisco Rodrigues, do ICMC, explica que as ferramentas computacionais e matemáticas desenvolvidas para estudar as relações entre os morcegos e as plantas podem ser aplicadas a qualquer outro ecossistema

O que leva um grupo de pesquisadores das instituições mais qualificadas do planeta a se unirem para estudar morcegos e suas relações com plantas? As descobertas desses cientistas – à primeira vista, sem muita importância – ganharam as páginas de uma das revistas mais relevantes do mundo nas áreas de ecologia e evolução, a Nature Ecology & Evolution. 

Para compreender o trabalho dessa força-tarefa da ciência, formada por dois professores da USP e mais oito pesquisadores, três brasileiros e cinco estrangeiros, basta esquecer os morcegos e as plantas (temporariamente), e pensar no desastre ecológico que está ocorrendo agora no litoral do Nordeste. Hoje, é impossível calcular as consequências que o óleo pode trazer ao ecossistema da região. 

No entanto, o impacto da contaminação poderia ser calculado se houvesse um banco de dados com informações sobre os animais que vivem no local bem como as relações que são estabelecidas entre as diferentes espécies. Foram dados desse tipo, nesse caso mostrando as interações entre morcegos e plantas registradas ao longo de 70 anos por centenas de naturalistas, que deram origem ao estudo Compreendendo as regras de montagem de uma rede multicamadas continental (Insights on the assembly rules of a continente-wide multilayer network). 

“Nosso estudo mostra que é possível analisar como a extinção de espécies de animais e plantas afeta o equilíbrio de um ecossistema, alterando a biodiversidade em diversas regiões do planeta”, explica o professor Marco Mello, do Instituto de Biociências da USP, que liderou a força-tarefa do estudo. 

“As ferramentas computacionais e matemáticas que desenvolvemos para estudar as relações entre os morcegos e as plantas podem ser aplicadas a qualquer outro ecossistema”, completa o professor Francisco Rodrigues, do Instituto de Ciências Matemática e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos. 

Então, imagine se esses cientistas tivessem à disposição dados sobre as tartarugas-marinhas, os peixes, as aves, os corais e os demais animais que habitam as áreas contaminadas do litoral do Nordeste ao longo de muitos anos. Ora, eles poderiam utilizar as mesmas ferramentas empregadas no estudo sobre morcegos e plantas. Assim, seriam capazes de prever as consequências que o óleo traria à teia da vida nordestina, incluindo aí os seres humanos. 

Mello revela que, no mundo, quase 70% dos morcegos se alimentam de insetos em maior ou menor grau. Nas Américas, metade das espécies se alimenta de plantas, só que muitas delas também são capazes de comer insetos. Ou seja, os morcegos têm a dieta mais diversificada entre os mamíferos.

Uma teia com muitas camadas – “Com efeito, um dos aspectos inovadores do trabalho é analisar a miríade de relações entre espécies de morcegos e plantas com ferramentas computacionais, mais ou menos como quem estuda as múltiplas conexões entre pessoas num aplicativo de rede social”, escreve o jornalista José Reinaldo Lopes no artigo Morcegos são cruciais para a saúde dos ecossistemas em que vivem. Publicado pela Folha de S. Paulo dia 3 de novembro, o artigo destaca como funciona a teia que une 73 espécies de morcegos e 439 espécies de plantas, estudadas pela equipe de pesquisadores de que Mello e Rodrigues fazem parte. 

O jornalista conta que os pesquisadores usaram dados coletados em campo sobre a dieta dos bichos para montar as várias camadas de redes de interação: “Uma dessas camadas corresponde às mais de 900 interações morcego-planta em que há frugivoria (consumo de frutas); outra equivale a 301 interações em que há consumo de néctar; e assim por diante.” Para relatar esses processos, os pesquisadores consideram, ainda, a história evolutiva, o grau de parentesco e a distribuição geográfica das diferentes espécies. 

“O mapeamento multicamadas que resultou desse esforço mostra, entre outras coisas, quais as espécies que funcionam como as figuras mais “populares” da “rede social” ecológica – mais ou menos como o sujeito com milhares de amigos ou seguidores cuja conta conecta as pessoas mais disparatadas entre si”, escreve Lopes. 

Nesse caso, vale lembrar que os morcegos mais populares são os que estão no centro da rede. “Isso significa que os animais dessa espécie se alimentam de uma variedade maior de frutos e propagam uma maior diversidade de sementes pelo ecossistema. Se essa espécie é extinta, afetará mais o todo, porque esses animais têm uma função mais relevante na manutenção do ecossistema. Por isso, é fundamental determinar quem são essas espécies porque elas podem levar à extinção de outras”, conta o professor Francisco Rodrigues. “Com a análise dessas redes complexas multicamadas, o que estamos mostrando é como as conexões entre as espécies são formadas, como são as estruturas dessas redes e qual impacto pode ter a extinção de algumas espécies”, adiciona Rodrigues. 

Ele foi um dos responsáveis por desenvolver as soluções matemáticas e computacionais que possibilitam a análise de redes multicamadas juntamente com a pesquisadora iraniana Nastaran Lotfi. Vinda da Universidade de Zanjan, Irã, Nastaran foi aluna visitante de doutorado no ICMC, sob orientação de Rodrigues, e hoje é pós-doutoranda na Universidade Federal de Pernambuco. Já os doutorandos Rafael Pinheiro, da Universidade Federal de Minas Gerais, e Gabriel Félix, da Unicamp, desenvolveram novos métodos para entender a estrutura de cada camada das redes. 

Segundo Rodrigues, a análise de redes multicamadas é bastante nova e os primeiros estudos começaram a ser produzidos há cerca de seis anos. No ano passado, o professor lançou um livro sobre o assunto em parceria com mais três pesquisadores intitulado An Introduction to Multiplex Networks: Basic Formalism and Structural Properties. 

Na imagem, uma síntese do processo de pesquisa realizado pela força-tarefa

Um caminho com muitas redes – “A ciência das redes complexas tem mais de 300 anos, mas foi em 2016 que nosso grupo de pesquisa, hoje na USP, publicou um dos primeiros estudos na área da ecologia levando em conta múltiplas camadas de redes”, destaca Mello. A equipe de cientistas lideradas pelo professor têm na bagagem várias pesquisas anteriores publicadas ao longo dos últimos dez anos. 

Para chegar este ano às páginas de uma das revistas científicas mais importantes do mundo nas áreas de ecologia e evolução, a Nature Ecology & Evolution, foram necessários três anos de pesquisa. O início dessa trajetória está registrado em uma imagem datada de 2016, quando seis pesquisadores que estavam na Conferência Internacional de Pesquisa sobre Morcegos (International Bat Research Conference), em Durban, na África do Sul, foram almoçar juntos e se propuseram a construir um projeto. Ao longo do caminho, mais quatro cientistas se uniram ao grupo. 

Nessa época, já fazia cerca de sete anos que Mello havia pedido autorização para usar o banco de dados on-line criado pela pesquisadora Cullen Geiselman, do Centro de Conservação de Morcegos de Austin, nos Estados Unidos. Ao longo desse tempo, o pesquisador brasileiro e sua equipe refinaram as informações disponibilizadas por Geiselman e adicionaram estudos brasileiros. Esses dados, que compreendem cerca de 70 anos de trabalhos de campo feitos por centenas de pesquisadores na região, foram utilizados no artigo publicada na Nature Ecology & Evolution. 

“Começamos estudando conjuntos de organismos de diferentes espécies (isto é, comunidades) e hoje analisamos também sistemas no sentido estrito, formados por interações entre esses organismos (isto é, redes). Entender essas regras é crucial para compreendermos a arquitetura da biodiversidade, melhorarmos a produtividade de sistemas agroflorestais e controlarmos doenças emergentes, entre muitas outras aplicações”, escreve Mello na introdução da sua tese de livre-docência apresentada em agosto deste ano à USP. 

No texto, o professor faz uma síntese do caminho que percorreu ao longo de suas descobertas científicas. Um caminho que é similar ao percorrido por tantos outros pesquisadores na extensa e gratificante jornada da ciência: “Em uma floresta, ou mesmo em uma lavoura ou jardim urbano, o que começa com um par de organismos escalona para múltiplos pares, chegando ao nível das respectivas populações. E delas, ao nível de todo o ecossistema. Isso é que o poeticamente chamamos de ‘a teia da vida’. O mais incrível é que diferentes cientistas ao redor do mundo, ao longo de séculos e perpassando diferentes gerações, encontraram padrões muito interessantes nessa teia. Ou seja, coisas que se repetem regularmente, desde a forma de partes dela até os processos que geram essas formas. É extremamente empolgante tentar entender o que mantém unidos esses emaranhados de organismos e interações, também conhecidos como sistemas complexos.” 

Para finalizar, Rodrigues destaca que os sistemas complexos são estudados no ICMC tanto no campo da ecologia como em medicina, epidemiologia, ciências sociais e economia. Em todas essas áreas, os pesquisadores buscam entender, por exemplo, como os neurônios estão organizados no cérebro ou como as doenças se propagam em nossa sociedade. 

Da esquerda para a direita, de cima para baixo: Marco Mello, Cullen Geiselman, Sharlene Santana, Ana Vogler, Marco Tschapka e Jan

Texto: Denise Casatti – Assessoria de Comunicação do ICMC/USP 

Saiba mais 

• Artigo publicado na Nature Ecology & Evolution: www.nature.com/articles/s41559-019-1002-3 ou https://rdcu.be/bUfHB
• Morcegos são cruciais para a saúde dos ecossistemas em que vivem: https://www1.folha.uol.com.br/colunas/reinaldojoselopes/2019/11/morcegos-sao-cruciais-para-a-saude-dos-ecossistemas-em-que-vivem.shtml
• Um dos primeiros estudos na área de ecologia levando em conta múltiplas camadas de rede (Duality of interaction outcomes in a plant–frugivore multilayer network): http://dx.doi.org/10.1111/oik.03825
• Sobre a área de sistemas complexos: https://icmc.usp.br/noticias/2620-esses-cientistas-querem-capturar-o-mundo-com-redes 
• Mais estudos da equipe de Mello: https://marcomellolab.wordpress.com/
• Mais estudos da equipe de Rodrigues: http://conteudo.icmc.usp.br/pessoas/francisco

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USP e UFSCar pesquisam como a inteligência artificial pode otimizar o desenvolvimento de vidros

Primeiros resultados obtidos pelos pesquisadores das duas instituições já foram publicados em uma das principais revistas da área de Engenharia de Materiais

O professor Edgar Zanotto e o pós-doutorando Daniel Cassar, da UFSCar, estabeleceram parceria com o professor André de Carvalho, do ICMC-USP
(crédito da imagem: Mariana Pezzo/CCS-UFSCar)

Uma parceria científica bem-sucedida está acontecendo no interior do Estado de São Paulo com a união de conhecimentos entre pesquisadores que estudam materiais vítreos e os que atuam na área de inteligência artificial. Os primeiros resultados geraram um artigo, publicado na última edição de uma das principais revistas da área de Engenharia de Materiais, a Acta Materialia. 

Segundo os pesquisadores, o artigo é o primeiro do mundo que aborda o emprego de uma das técnicas de inteligência artificial, as redes neurais artificias, para prever a temperatura de transição vítrea em vidros, especificamente vidros inorgânicos não metálicos. É também o terceiro artigo que fala sobre o emprego de redes neurais para estudar materiais vídeos. Intitulado Predicting glass transition temperatures using neural networks, o trabalho é assinado por três pesquisadores: Edgar Dutra Zanotto, docente do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar); André de Carvalho, professor e vice-diretor do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos; e Daniel Roberto Cassar, pós-doutorando do Laboratório de Materiais Vítreos da UFSCar. 

Para entender a relevância desse artigo, é preciso compreender que as redes neurais artificiais são técnicas computacionais que apresentam um modelo matemático inspirado na estrutura neural de organismos inteligentes, os quais adquirem conhecimento por meio da experiência. Por isso, os especialistas da área de computação precisam inserir vários dados nessas redes e treiná-las para que possam realizar a tarefa que é esperada. 

Mas antes de explicar como essas redes neurais podem ser fundamentais para otimizar o desenvolvimento de novos materiais vítreos, é necessário entender também como os materiais vítreos são desenvolvidos. 

No ICMC, o professor André de Carvalho está orientando mais duas pesquisas de doutorado e outras duas de pós-doutorado relacionadas a aplicações de inteligência artificial na área de materiais vítreos

Como nascem os vidros – Os vidros podem ser obtidos a partir de composições incluindo quase todos os elementos químicos da tabela periódica, que geralmente passam por um processo de aquecimento e fusão e, depois, de resfriamento rápido. Como há uma vasta possibilidade de fazer diferentes composições químicas, os materiais vítreos que surgem desses processos também possuem uma grande variação em suas propriedades mecânicas, óticas, térmicas, elétricas e químicas. É por isso que os vidros podem ser utilizados em inúmeras aplicações. 

No entanto, esse universo abrangente gera também grandes desafios. Os especialistas estimam que existam 10 elevado a 52 composições vítreas possíveis e, até hoje, apenas 10 elevado a 5 vidros foram, de fato, produzidos nos laboratórios e indústrias de todo o mundo. Esses números dão a dimensão do quanto essa área ainda precisa ser pesquisada. "Do jeito que fazemos hoje, que apelidamos de mix and get lucky – misturar e ter a sorte de encontrar uma composição com novas propriedades –, é impossível chegarmos até 10 elevado a 52, mesmo se todos os habitantes da Terra fizerem um vidro diferente todos os dias durante milhares de séculos. Além da escala temporal, há também a questão econômica", explica Edgar Dutra Zanotto, que é diretor do Centro de Pesquisa, Tecnologia e Educação em Materiais Vítreos (CeRTEV), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). 

Diante desse desafio, há cerca de dois anos o pesquisador começou a pensar em utilizar ferramentas computacionais da área de inteligência artificial, incluindo as redes neurais artificiais, para facilitar a busca por desenvolver novos materiais vítreos. Naquele momento, Zanotto não sabia se a ideia poderia dar certo, pois não tinha nenhuma experiência prévia em inteligência artificial. Foi a partir de uma conversa com o pós-doutorando Daniel Roberto Cassar, do Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV) – também coordenado por Zanotto e parte do CeRTeV –, que a situação mudou. 

Como nasceu a parceria – Interessado pela temática, o pós-doutorando fez um curso na área de inteligência artificial e começou a redigir um manuscrito junto com Zanotto, mas havia várias dúvidas e eles resolveram buscar a ajuda dos especialistas no assunto. Então, há cerca de um ano, juntou-se ao time o pesquisador André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho, docente do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, e, com ele, mais um Cepid, o Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), do qual Carvalho é pesquisador.

Com a parceria, os três pesquisadores conseguiram construir uma rede neural para prever a temperatura de transição vítrea de diferentes composições. Ou seja, essa ferramenta de inteligência artificial faz uma previsão do que vai acontecer quando vários elementos químicos são misturados bem como identifica o intervalo de temperatura em que essa composição passará por processos de transformação que gerarão um novo material vítreo. "Mesmo os profissionais mais experientes só conseguem estimar propriedades para misturas com até cinco ou seis elementos. Com mais componentes, eles interagem e as estimativas tornam-se muito complexas. Com essas redes inteligentes, poderemos desenvolver vidros sequer imaginados, com propriedades e aplicações exóticas. Vidros contendo até 10 elementos são relativamente comuns, mas há um universo a ser explorado: composições com 15 a 80 elementos, inacessíveis empiricamente. Trata-se de uma transformação radical", diz Zanotto. 

No artigo Predicting glass transition temperatures using neural networks, os três pesquisadores usaram 55 mil composições – obtidas em bases de dados com registros depositados durante mais de 50 anos – para treinar a rede neural. "Essas redes precisam de muitos dados de boa qualidade para aprender corretamente. Quanto mais dados, mais capacidade de generalização, e este foi outro grande esforço que precisamos fazer: extrair todos esses dados, treinar e validar a rede com eles", explica o diretor do CeRTEv. 

Hoje, o pioneiro Daniel Cassar já não é mais o único pesquisador a trabalhar com as redes neurais no grupo coordenado por Zanotto. Dois anos após a conversa inicial, já há um trabalho de conclusão de curso finalizado e outro em andamento, uma pesquisa de mestrado em andamento e um segundo pesquisador de pós-doutorado. Além disso, sob a orientação do professor André de Carvalho, no ICMC, estão sendo realizadas mais duas pesquisas de doutorado e outras duas de pós-doutorado. 

"Para nós, a rede é um produto, uma ferramenta para as nossas pesquisas em engenharia de materiais. Para o grupo do André, elas são o objeto de pesquisa, e eles já estão, por exemplo, estudando qual o melhor algoritmo para resolver um mesmo problema", conta Zanotto. "Já temos algumas redes treinadas, envolvendo diferentes propriedades de vidros, e uma pesquisa que é anterior às próprias redes, relacionada ao tratamento dos dados para que não sejam inseridos registros com erro no treinamento da rede. É espetacular o avanço em pouco mais de um ano; estamos animados, cada nova propriedade, cada pesquisa abre um novo horizonte, é um tema infinitamente amplo, moderno e relevante", avalia. 

As atividades desenvolvidas também envolvem a frente da inovação, com a construção de softwares que permitam o uso das redes desenvolvidas por outros grupos na academia e na indústria. A partir da primeira rede desenvolvida por Cassar, o primeiro programa já está em desenvolvimento, em uma parceria com a empresa júnior de Computação da UFSCar (CATI Jr.). Nele, será possível inserir uma determinada composição química inorgânica, não-metálica, e prever a sua temperatura de transição vítrea. "Esta é uma aplicação com interesse principalmente científico. Mas, no futuro, quando unirmos as redes relacionadas às diferentes propriedades, poderemos ter a aplicação inversa, com uma relevância muito grande para a indústria. Com essas redes inversas, será possível dizer ao software quais propriedades são desejadas, e ele sugerirá algumas composições com maior probabilidade de apresentar essas propriedades", finaliza Zanotto. 

Texto editado pela Assessoria de Comunicação do ICMC a partir de informações da Coordenadoria de Comunicação Social da UFSCar 

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Link para o artigo: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645418306542

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Robótica 2017: alunos e professores do ICMC são reconhecidos em evento

Conferências e competições de robótica foram realizadas em Curitiba, de 7 a 11 de novembro

No maior evento de robótica da América Latina, o Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, esteve em destaque. Na Competição Latino-americana e Brasileira de Robótica, as equipes do Warthog Robotics, grupo de extensão da USP São Carlos, subiram ao pódio três vezes. Já nas conferências realizadas durante o evento, cinco artigos de autoria de pesquisadores do ICMC foram reconhecidos entre os melhores.

Na competição, o Warthog participou de duas categorias no futebol de robôs, ficando com o 5º lugar na Very Small Size e com o 2º e 3º lugares na categoria Small Size. Nessa categoria Small Size, os jogos são disputados com seis robôs em cada time: um goleiro e cinco na linha, que competem sem nenhuma intervenção humana. Este ano, o grupo participou pela primeira vez da categoria @Home, que é voltada para o desenvolvimento de robôs com aplicações domésticas, e conquistou o 2º lugar.

O evento também reuniu conferências científicas da área: o Simpósio Brasileiro de Robótica (SBR), o IEEE Latin American Robotics Symposium (LARS) e o Workshop of Robotics in Education (WRE). As conferências selecionaram os melhores artigos e os autores foram convidados para compor edições especiais de duas importantes publicações. Entre esses melhores artigos estão cinco trabalhos de autoria de pesquisadores do ICMC indicados para duas publicações:

Robotics and Autonomous Systems Journal (RAS), editado pela Elsevier Press:

• Artigo selecionado: A Study on the Effect of Human Proxemics Rules in Human Following by a Robot Team, de autoria da professora Roseli Romero e do doutorando Murillo Batista, ambos do ICMC, além do pesquisador Douglas Macharet, da Universidade Federal de Minas Gerias.

Communications in Computer and Information Science (CCIS), editado pela Springer:

• Artigo selecionado: Coordinate Multi-robotic System for Image Taking and Visualization via Photogrammetry, de autoria da professora Roseli Romero, dos alunos Arthur Souza e Rita Raadm, do curso de Ciências da Computação, e do doutorando Murillo Batista, todos do ICMC.

• Artigo selecionado: Cognitive and robotic systems: speeding up integration and results, de autoria da professora Roseli Romero e dos pós-graduandos Helio Azevedo e José Pedro Belo, todos do ICMC.

• Artigo selecionado: Calibration and multi-sensor fusion for on-road obstacle detection, de autoria do professor Fernando Osório e do mestrando Luis Alberto Rosero, todos do ICMC.

• Artigo selecionado: 3D Shape Descriptor for Objects Recognition, de autoria do professor Fernando Osório, do aluno Jean Amaro, do curso de Ciências da Computação, e do pesquisador Daniel Sales, que concluiu recentemente o doutorado no ICMC.

Texto: Alexandre Wolf - Assessoria de Imprensa do ICMC/USP

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Software detecta difamação fraudulenta em sites de comércio eletrônico

Método desenvolvido por pesquisadores do ICMC é capaz de identificar
ação coordenada de avaliação negativa de produtos por falsos usuários em lojas on-line

As empresas de comércio eletrônico (e-commerce) que utilizam recomendações feitas por seus clientes em seus sites para promover seus produtos e serviços estão sujeitas a ação de falsos usuários. Em um plano coordenado, eles podem avaliar negativamente um determinado produto, por exemplo, com o intuito de desestimular sua compra por novos consumidores.

Um grupo de pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, campus de São Carlos, desenvolveu um software que promete detectar de forma mais eficiente essas ações de difamação fraudulenta em sistemas de recomendação on-line.

Denominado Orfel (sigla em inglês de Online-Recommendation Fraud ExcLuder), o sistema foi desenvolvido durante o mestrado do estudante Gabriel Perri Gimenes e dos projetos de pesquisa Divisão relacional por similaridade em banco de dados e Processamento analítico de grandes grafos, realizados com o apoio da FAPESP. Os resultados da aplicação do novo método foram descritos em um artigo publicado na revista Information Sciences. 

“O algoritmo foi capaz de detectar mais de 95% de potenciais ataques maliciosos em sistemas de recomendação on-line e com maior eficiência do que um dos principais algoritmos usados hoje para essa finalidade”, disse Gimenes à Agência FAPESP.

De acordo com o estudante, que realiza doutorado também com Bolsa da FAPESP, o novo método é voltado a identificar um comportamento, chamado de lockstep, em sistemas de recomendação de lojas on-line, como o Google Play e a Amazon.

Com o intuito de aumentar sua base de clientes, essas empresas utilizam um sistema de recomendação em que os usuários fazem reviews (avaliações) sobre os produtos ou serviços que adquiriram e dão uma nota que varia de 0 a 5 estrelas, por exemplo.

Esses sistemas de recomendação, contudo, são suscetíveis ao comportamento de lockstep em que, em uma ação coordenada, um grupo de usuários com perfis falsos atribui, ao mesmo tempo, uma mesma nota baixa a um conjunto de produtos com o intuito de rebaixar sua reputação.

“Suponhamos que um grupo de cinco usuários de uma loja de aplicativos on-line dê uma nota baixa para um determinado aplicativo às 22 horas de um dia qualquer e esse mesmo grupo de pessoas faz reviews negativos de outro aplicativo um dia depois. Isso são indícios do comportamento de lockstep”, explicou Gimenes.

A dificuldade de identificar esses ataques de múltiplos usuários falsos interagindo com vários produtos em momentos aleatórios é que eles ocorrem em meio a milhões de avaliações de produtos por usuários por segundo e, por isso, podem ser camuflados. O ponto fraco desses ataques, entretanto, é que eles costumam ocorrer em uma mesma janela de tempo e em fluxos ou bursts, como denominam os pesquisadores.

A fim de identificar esses padrões de comportamento, o algoritmo desenvolvido por Gimenes, em parceria com os professores Robson Leonardo Ferreira Cordeiro e José Fernando Rodrigues Júnior, do ICMC, acompanha as avaliações feitas pelos usuários em um sistema de recomendação on-line e verifica, por exemplo, se elas foram feitas em um mesmo intervalo de tempo e se têm as mesmas notas. Se isso ocorrer, o software indica esses comportamentos suspeitos para que possa avaliar tratar-se ou não de ações fraudulentas. Confirmadas as suspeitas, a empresa pode banir os autores das avaliações e remover todas as interações que tiveram em sua base de dados.

“A ideia é que uma empresa de comércio eletrônico olhe para as listas de comportamentos suspeitos detectados pelo sistema e faça uma análise manual ou automatizada a fim de confirmar tratar-se ou não de lockstep”, um comportamento muito mais raro, porém mais fácil de ser detectado do que um ataque individual à reputação de um produto”, comparou Gimenes.

Um só computador - A eficiência do novo algoritmo em detectar potenciais ataques lockstep foi avaliada por meio de dados sintéticos de interações entre usuários e produtos em um sistema hipotético de recomendação on-line. Os pesquisadores geraram artificialmente ataques no sistema e rodaram o algoritmo em um único computador para avaliar sua capacidade de detecção em comparação com um algoritmo chamado CopyCatch.

Considerado o estado da arte, o algoritmo desenvolvido por pesquisadores americanos utiliza uma abordagem semelhante à do Orfel para detectar comportamentos artificiais entre usuários e páginas no Facebook – como curtidas fraudulentas –, usando, porém, clusters computacionais (conjunto de computadores que trabalham de forma coordenada).

Os resultados das análises de desempenho indicaram que, mesmo sendo executado em único computador, o Orfel foi capaz de detectar mais de 95% dos ataques simulados e em período de tempo comparável ao que o CopyCatch levou para executar a mesma tarefa usando mil computadores.

“Demonstramos que a combinação de técnicas de computação, como o processamento paralelo centrado em disco, pode ser uma alternativa aos clusters computacionais para solucionar problemas como o de detecção de difamação fraudulenta”, afirmou Gimenes. De acordo com os pesquisadores, o algoritmo também pode ter outras aplicações, como para caracterizar a promoção ilegítima de publicações (posts) e páginas no Facebook e identificar citações cruzadas por revistas científicas.

O artigo Orfel: Efficient detection of defamation or illegitimate promotion in online recommendation (doi: 10.1016/j.ins.2016.09.006), de Gimenes e outros, pode ser lido por assinantes da revista Information Sciences em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020025516307320.

Texto: Elton Alisson - Agência FAPESP

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Informática na educação: trabalhos do ICMC são reconhecidos no principal congresso da área

Aluna conquistou o prêmio de melhor dissertação de mestrado no 4º Congresso Brasileiro de Informática na Educação e artigos receberam menção honrosa

Helena conquistou o prêmio de melhor dissertação de mestrado

Os pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, que atuam na área de computação aplicada à educação têm muito a comemorar com o encerramento de um dos maiores e mais importante eventos científicos da América Latina dessa área: o 4º Congresso Brasileiro de Informática na Educação. É a primeira vez que uma aluna do Instituto conquista o prêmio de melhor dissertação de mestrado no Congresso. Além disso, dois artigos do Laboratório de Computação Aplicada à Educação (CAEd) receberam menções honrosas. 

Helena Reis desenvolveu sua dissertação no ICMC intitulada Concepção de um software de geometria interativa utilizando interfaces gestuais para dispositivos móveis. Ela concorreu com outros 23 projetos de todo o Brasil e recebeu a premiação depois de passar por três fases de avaliação: a primeira considerou apenas o resumo da dissertação em formato de artigo, contendo no máximo 10 páginas. Depois, houve a avaliação do texto completo e, por último, a apresentação do trabalho para uma banca composta por três pesquisadores experientes da área. “O prêmio de melhor dissertação de mestrado em Informática na Educação foi recebido com grande felicidade e de forma inesperada. Este resultado foi somente alcançado com as contribuições de toda a equipe do CAEd e do Laboratório de Engenharia de Software. O prêmio é um grande incentivo para continuação das minhas pesquisas”, diz Helena, que após defender o mestrado está realizando doutorado também no ICMC.

“Conseguir passar por essas três fases e receber o prêmio de melhor dissertação mostra o grau de maturidade da pesquisa e o potencial de impacto dos resultados na sociedade”, afirma o professor Seiji Isotani, orientador de Helena. “Fico feliz por ter a oportunidade de contribuir na formação dos jovens pesquisadores do ICMC e na consolidação das linhas de pesquisa em computação aplicada à educação. Espero que isso inspire mais alunos a seguirem carreira nessa linha, dado que o Brasil precisa de muita inovação em computação aplicada. A demanda é ainda maior nos ambientes de aprendizagem, considerando tanto o ensino fundamental quanto o médio e o superior”, completou o professor. 

O Congresso contou com mais de 1,5 mil participantes e foi realizado de 26 a 30 de outubro, em Maceió, juntamente com a 10ª Conferência Latino-Americana de Objetos e Tecnologias de Aprendizagem. Houve um recorde de submissões de trabalhos: mais de 600 artigos completos foram recebidos com uma taxa de aceitação inferior a 30%. Do total de 131 artigos completos aceitos e publicados nos anais do evento, quase 10% (11 artigos) foram publicados por alunos e professores do ICMC. Entre eles estão os professores Ellen Barbosa, José Carlos Maldonado, Seiji Isotani e Thiago Pardo. Além disso, desses 11 artigos do ICMC, dois ficaram entre os seis melhores e receberam menções honrosas.

Delegação do ICMC marcou presença no Congresso

Um dos artigos reconhecidos com a menção honrosa, intitulado Metodologia de Desenvolvimento de Jogos Sérios: Especificação de Ferramentas de Apoio Open Source, é de autoria de uma pós-doutoranda do ICMC – Rafaela Rocha –e de duas alunas de pós-graduação, Laís Pedro e Aparecida Zem-Lopes. O trabalho contou ainda com a co-autoria do professor Ig Bittencourt, do Instituto de Computação da Universidade Federal de Alagoas. “Ter o artigo reconhecido com menção honrosa foi motivo de grande felicidade e incentivo à continuidade da minha pesquisa no pós-doutorado do ICMC”, comenta Rafaela.

O outro artigo, Towards an Ontological Model to Apply Gamification as Persuasive Technology in Collaborative Learning Scenarios, é de autoria do aluno Geiser Chalco, peruano que, desde 2013, faz doutorado no ICMC. Foram co-autores desse trabalho Fernando Andrade, aluno de doutorado do ICMC, além de docentes da Faculdade de Tecnologia de São José do Rio Preto e do Instituto de Ciência e Tecnologia do Japão. "Fiquei feliz pelo reconhecimento obtido, em especial por se tratar de um reconhecimento outorgado por pesquisadores importantes na área. Na verdade, não o esperava, em especial por se tratar de um trabalho que ainda está na fase de desenvolvimento. Isso é sinal de que estamos bem encaminhados e realizando um bom trabalho. Tudo isso graças à dinâmica no grupo de pesquisa e às relações internacionais que mantêm o ICMC com instituições como o Instituto de Ciência e Tecnologia do Japão", finaliza Geiser Chalco.

Congresso contou com mais de 1,5 mil participantes

Texto: Denise Casatti – Assessoria de Comunicação do ICMC/USP

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Site do 4º Congresso Brasileiro de Informática na Educação: http://ic.ufal.br/evento/cbie_laclo2015/

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Artigos do ICMC são premiados em evento sobre banco de dados

Três artigos de pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, foram premiados na 29ª edição do Simpósio Brasileiro de Banco de Dados (SBBD 2014). O evento ocorreu de 6 a 9 de outubro em Curitiba, no Paraná.

O trabalho Seamless integration of distance functions and feature vectors for similarity-queries processing recebeu o prêmio José Mauro Castilho de melhor artigo completo. Os autores são Marcos Vinicius Bedo, Agma Traina e Caetano Traina Junior. O paper foi publicado no Journal of Information and Data Management.

Já na categoria Demos e Aplicações, o prêmio de melhor trabalho foi para Have you met VikS? A novel framework for visual diversity search analysis, de Lúcio Santos, Rafael Dias, Monica Ferreira, Marcela Ribeiro, Agma Traina e Caetano Traina Júnior. O trabalho contou com a participação de alunos e docentes do Departamento de Ciências de Computação da Universidade Federal de São Carlos.

Foi concedida, ainda, uma menção honrosa ao artigo SHRuB - Searching through heuristics for the best query-execution plan, de autoria de Marcos Vinicius Bedo, Luis Olmes-Carvalho, Gabriel Pierro e Caetano Traina Junior.

Os pesquisadores do ICMC atuam no Grupo de Bases de Dados e Imagens e estão vinculados ao programa de pós-graduação em Ciências de Computação e Matemática Computacional. 

Sobre o evento - Promovido anualmente pela Sociedade Brasileira de Computação, o SBBD reúne pesquisadores, estudantes e profissionais do Brasil e do exterior, que apresentam e discutem temas relacionados aos últimos avanços da área. Neste ano, o evento foi realizado conjuntamente pela Universidade Federal do Paraná e pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná. 

Mais informações

Site do evento: www.inf.ufpr.br/sbbd-sbsc2014/sbbd

Assessoria de Comunicação do ICMC

Telefone: (16) 3373.9666

E-mail: comunica@icmc.usp.br

Conferência Latino-Americana em Informática premia artigo do ICMC

O artigo A Framework to Generate Synthetic Multi-label Datasets foi premiado como um dos melhores trabalhos na Conferência Latino-americana em Informática (CLEI) 2013. O artigo é de autoria da professora Maria Carolina Monard, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, e dos doutorandos do ICMC Newton Spolaôr e Everton Cherman, juntamente com Jimena Tomás, ex-aluna do curso de Engenharia de Computação.

O evento anual é promovido pelo Centro Latino-Americano de Estudos Computacionais e reúne pesquisadores, professores e estudantes de universidades latino-americanas e centros de pesquisa para discutir pesquisa, ensino e desenvolvimento das ciências de computação.

A CLEI 2013 foi realizada de 7 a 11 de outubro no clube Puerto Azul, em Vargas, na Venezuela, e organizada pelas seguintes universidades: Universidad Católica Andrés Bello, Universidad Central de Venezuela, Universidad Simón Bolívar, Universidad Marítima del Caribe e Universidad Bolivariana de Venezuela. A Conferência é composta por várias atividades, desde apresentações de pesquisas, seminários, painéis de discussão, tutoriais, concurso de teses de mestrado, até palestras com personalidades da área.

A Diretoria e a Comissão de Pós-Graduação do ICMC parabenizam os pesquisadores pelo reconhecimento.

Simpósio Brasileiro de Banco de Dados: melhor artigo completo é do ICMC

O artigo Hierarchical Bottom-Up Safe Semi-Supervised Support Vector Machines for Multi-Class Transductive Learning recebeu o Prêmio José Mauro Castilho de melhor artigo completo no Simpósio Brasileiro de Banco de Dados (SBBD). O trabalho é resultado de uma parceria entre pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, liderados pelos professores André de Carvalho e Eduardo Hruschka. Entre os co-autores do artigo, estão dois doutorandos do ICMC (Thiago Covões e Rodrigo Barros) e um pós-doutorando (Tiago da Silva) que, atualmente, é professor do Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal de São Paulo.

Promovido anualmente pela Comissão Especial de Banco de Dados da Sociedade Brasileira de Computação (SBC), o SBBD reúne pesquisadores, estudantes e profissionais do Brasil e do exterior, que apresentam e discutem temas relacionados aos últimos avanços da área. Estando em sua 28ª edição, em 2013, o SBBD aconteceu em Recife entre 30 de setembro e 3 de outubro.

O artigo completo está disponível para download no seguinte link: icmc.usp.br/e/c88c6

A Diretoria e a Comissão de Pós-Graduação do ICMC parabenizam os pesquisadores pelo reconhecimento.