Modelos Cegos e Modelos Parcialmente Cegos

Modelos Cegos e Modelos Parcialmente Cegos: de caixas-pretas a caixas-brancas[1]

Está seção foi incluída somente por efeito de informação e curiosidade. A metodologia aqui reportada representa um trabalho recente do autor, ou seja, em fase de desenvolvimento, discussão, e publicação. 
Adicionalmente, a metodologia foi parcialmente inspirada por uma aula do professor Luiz Calôba (Redes Neurais Feedforward, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2010), na qual se discutiu alguns modelos que usam redes neurais como forma de complementar modelos matemáticos. Como destacado por Jonathan Karr (Icahn School of Medicine at Mount Sinai, 2014, discussão em seção de pôster em Lago de Como), seria interessante tratar um modelo real para consolidar a metodologia. Como discutido pelo autor deste trabalho com Alexey Kolodkin (discussão em Lago de Como, Escola de Verão), apesar do grande uso no estado correte da arte em modelagem de sistemas biológicos do conceito de middle-way-out approach, o conceito ainda é bastante confuso; note que a metodologia em desenvolvido foi motivada por esta abordagem que originalmente foi publicada por Noble (2006) no contexto de biologia sistêmica, mas com enfoque mais qualitativo do que quantitativo, como almeja o autor deste artigo. Como destacou Pasquale Palumbo (Institute of Systems Analysis and Computer Science, discussão em Lago de Como), muitos profissionais não são amigáveis com o conceito de caixa-preta. Segundo ponto de vista do autor deste trabalho, a metodologia em desenvolvimento poderia suportar nas problemáticas mencionadas, criado assim uma forma de estudar diferentes modelos aplicados ao mesmo problema.

(continuação omitida) 

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[1] Trabalho discutido nas escolas de verão: “How To Understand Complex Biological Functions”, ver http://ucbf.lakecomoschool.org/ para mais detalhes, e “Mathematical Models and Methods for Living Systems”, sobe organização CIME-Foundation and CIRM, ver (http://web.math.unifi.it/users/cime/, http://cirm.fbk.eu/) para mais detalhes.

Propriedades e comportamentos emergentes

Propriedades e comportamentos emergentes: sistemas complexos, biologia sistêmica, e inteligência computacional[1]

De acordo com interpretação do autor deste artigo, propriedades emergentes são propriedades de um sistema que surge como resultado de interações, especialmente não-lineares, como exemplo, o disparo de neurônios como resultado de estímulos em uma rede neural. De forma similar, comportamento emergente, que em certas situações significa o mesmo que propriedade emergente, são funcionalidades de um sistema que surge das propriedades emergentes. O dois conceitos são abordados na literatura, em alguns casos de forma separada. Propriedades e comportamentos emergentes são quase sinônimos de sistemas complexos. Como destaca Bolouri (2008, tradução livre), sistemas complexos e sistemas complicados são diferentes. Nas palavras do mesmo:

"Sistemas climáticos são tanto complexos quanto complicados, o primeiro é devido ao fato de que esses exibem comportamentos que são difíceis de explicar ou mesmo inesperados ao passo que são complicados por que são compostos de significativa quantidade de partes. Sendo assim, complicado está relacionado ao número de componentes de um sistema comparado com a capacidade humano de interpretar, e complexo a capacidade humana de entender padrões implícitos neste sistema".

Em mesma tese Bolouri (2008), comenta sobre propriedades emergentes, o exemplo dado é a formação de um círculo somente dando algumas regras a um sistema de "tartarugas", o círculo emerge sem necessariamente haver uma ordem para fazer um circulo[2].

O conceito de propriedades emergentes pode ser encontrado em quatro áreas principalmente: sistemas complexos, redes complexas, e biologia sistêmica. A quarta área é inteligência computacional, mas o conceito não é tratado de forma direta ou mesmo unificada.  

De acordo com Weston e Hood (2004, tradução livre), biologia sistêmica é a análise de relações entre os elementos de um sistema em resposta a perturbações tanto do meio ambiente quanto genética, com o objetivo de entender o sistema e as propriedades emergentes deste sistema.

 
(parte omitida)

Muito mais pode ser encontrado na literatura, no entanto foge ao escopo deste trabalho discutir propriedades e comportamentos emergentes. Um trabalho na busca de encontrar uma visão como de propriedades e comportamento emergentes comum a várias comunidades científicas seria de grande valor, em especial com o desenvolvimento das áreas de redes complexas, biologia sistêmica, inteligência computacional, e sistemas complexos.

 

Ver: Sistemas complexos (wikipédia),

 

 

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[1] A parte de biologia sistêmica foi parcialmente adaptada de What is SYSTEMS BIOLOGY?, slides do curso em biologia sistêmica por Pasquale Palumbo, 2014, Universidade de L'Aquila. O autor é grato ao professor Palumbo por gentilmente ceder os slides.

[2] Ver http://education.mit.edu/starlogo/. Acessado em Novembro 2014.

aceitação condicional

Florianópolis, 27 de outubro de 2014

Prezados Professores

Terminado o processo de avaliação do seu artigo “Biologia Sistêmica: um novo paradigma para as ciências biológicas e exatas “ou” Biologia Sistêmica e Inteligência Computacional“, chegamos a decisão de aceitação condicional às correções e questionamentos dos revisores em anexo.

Atenciosamente,

Prof. Guilherme de Alencar Barreto

Editor da Learning & Nonlinear Models

News

Acabo de enviar o artigo para publicação na Revista Learning and Nonlinear Models (L&NLM).

Resumo:

Biologia Sistêmica busca juntar em um único ponto: matemáticos, físicos, biólogos, cientistas da computação, médicos e outros de forma unificada, de tal forma que nenhum profissional tendendo à somente uma área possa alcançar resultados. Uma rápida análise da literatura mostra uma comunidade madura o suficiente para aceitar a sinergia natural entre ‘biologia sistêmica’ e ‘inteligência computacional’, mas relutante em reconhecer. Este artigo possui vários objetivos, um trabalho multiobjetivo, mas principalmente: 1) propor o uso definitivo do termo “Biologia Sistêmica” como tradução do Inglês “Systems Biology”; 2) apresentar em um artigo único, referência única, a área de biologia sistêmica e oportunidades de atividades, principalmente para pesquisadores da grande área de aprendizado de máquina; 3) publicar na língua portuguesa um trabalho formal usando o nome biologia sistêmica e termos importantes para esta. Sendo assim, têm-se principalmente dois públicos como alvos: pesquisadores da biologia sistêmica que buscam novas ferramentas e pesquisadores da inteligência computacional que buscam novas áreas para aplicar suas metodologias. O trabalho é embasado em pesquisas do autor, algumas publicadas outras não. Referências para os leitores interessados são deixadas ao longo do texto, algumas referências são internas, trabalhos do autor deste artigo.

Palavras-chaves: Biologia Sistêmica; Inteligência Computacional; Aprendizado de Máquina; Biologia Computacional; Biologia Matemática.

Submetido em Julho de 2014 pelo próprio autor.

A versão submetida pode ser baixada em Biologia Sistêmica: um novo paradigma para as ciências biológicas e exatas “ou” Biologia Sistêmica e Inteligência Computacional

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Jorge Pires

Introdução

Introdução

Este blog foi criado para ser uma fonte complementar ao artigo "Biologia Sistêmica: um novo paradigma para as ciências biológicas e exatas", sendo escrito para publicação, em breve. 

A vantagem de blogs é a possibilidade de atualização contínua e instantânea, algo que não ocorre em artigos científicos, geralmente são meses para se saber a resposta de um trabalho enviado para análise. 

O motivo do referido trabalho é defender a tradução de Systems Biology como biologia sistêmica, e de forma adicional ser uma referência na língua portuguesa para a área, dado que os trabalhos publicados estão em Inglês, no entanto ainda temos limites de língua; de todas as línguas latinas, o português foi a única a adotar uma tradução única e quase oficial, em Italiano, por exemplo, existe uma tradução, mas não aceita por todos, mesmo em Francês e Espanhol, a tradução aparenta isolada. 

Até onde vai o conhecimento do autor, não existe publicações em português e somente um grupo trabalha na área no Brasil, usando o termo biologia sistêmica, ver. 

Espero que seja útil, sendo assim valendo o meu trabalho.

Vídeo interessante trazido do inglês para o português.

Jorge Pires