Uma investigação que propõe a criação de um sistema de rede neuronal convolucional capaz de detetar o cancro através da análise de imagens, da autoria da investigadora Isabel Rio-Torto, que terminou recentemente o Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), venceu o 1º prémio do Fraunhofer Portugal Challenge 2020 (categoria Mestrado).
A ferramenta proposta pela jovem investigadora é capaz de produzir explicações visuais para as decisões que toma, identifica as regiões mais afetadas e permite melhorar o processo de avaliação humana do trabalho desempenhado pelo algoritmo.
“Foi um desafio muito interessante, que me fez analisar a minha investigação de uma perspetiva diferente: mais próxima da aplicação prática e do impacto social, algo que nem sempre é valorizado numa perspetiva mais teórica na investigação científica. Além disso, ver a dedicação e o esforço reconhecidos foi muito gratificante e revelador da importância e potencial da área de Explainable Deep Learning em contextos clínicos, o que me encoraja ainda mais para continuar a investigar nesta área”, admite Isabel Rio-Torto.
Um projeto com futuro
Assistente Convidada no Mestrado Integrado de Engenharia Eletrotécnica da FEUP, Isabel Rio-Torto frequenta atualmente o 1.º ano do doutoramento em Ciência de Computadores na Faculdade de Ciências da U.Porto (FCUP). Mais recentemente, integrou o CTM – Centro de Telecomunicações e Multimédia do INESC TEC, onde espera continuar a sua linha de investigação nesta área.
“O intuito é tentar melhorar os resultados obtidos de maneira a conseguir produzir outro tipo de explicações, que não apenas visuais, para o que as redes neuronais aprendem, nomeadamente explicações em forma de texto, mais próximas do que os seres humanos estão habituados e melhor compreendem”, enfatiza.
De acordo com a investigadora, “o grande objetivo é desbloquear o potencial das redes neuronais como ferramentas de apoio ao diagnóstico, tornando-as “capazes de explicar as suas decisões, para que possam vir a ser aplicadas no dia-a-dia em contextos clínicos e auxiliar os médicos no processo de diagnóstico”.
Mestres da FEUP em destaque
Para além de Isabel Rio-Torto, a edição deste ano do Fraunhofer Portugal Chalenge distinguiu outro antigo estudante da FEUP na categoria de Mestrado. Trata-se de Pedro Dias, recém-diplomado em Bioengenharia, que obteve o 2.º lugar com um trabalho de investigação que incide sobre o processo de diagnóstico da epilepsia, que é “extremamente dispendioso e custoso para os neurofisiologistas”.
Na verdade, é prática comum para estes especialistas analisarem imagens que correspondem a horas de sinais de EEG (sinais elétricos cerebrais) para identificar padrões anormais que possam estar associados à doença,. Isto acaba por traduzir-se numa enorme desvantagem não só para quem faz o diagnóstico, mas também para os pacientes que não têm uma resposta atempada.
Numa tentativa de automatizar este processo, e recorrendo a modelos de inteligência artificial que sinalizem estes padrões epiléticos, Pedro Dias desenvolveu uma tecnologia alternativa com resultados bastante animadores. Através de modelos de inteligência artificial explicáveis – que retornam quais os segmentos mais prováveis de conter padrões anormais e, além disso, fornecem uma explicação visual sobre a informação mais relevante para uma dada classificação – sem qualquer passo extra.
Pedro Dias é mestre em Bioengenharia pela FEUP. (Foto: DR)
De acordo com o jovem investigador, foi ainda feito um esforço suplementar para avaliar de forma objetiva estas explicações comparando-as com anotações de especialistas do Hospital de Enschede, no âmbito de uma parceria com a Universidade de Twente (Holanda).
“O facto de não precisar de passos extra para a obtenção de explicações constitui uma inovação na área da epilepsia, possibilitando assim que os neurofisiologistas possam olhar, por exemplo, para representações dos sinais EEG que contenham apenas padrões anormais, poupando tempo”, nota o jovem investigador da FEUP.
Em relação ao segundo lugar conquistado no Fraunhofer Portugal CHallenge, Pedro Dias lembra que “ser reconhecido pelo nosso trabalho dá sentido a todas as horas de luta e trabalho árduo. Estou verdadeiramente grato por fazer parte deste evento e espero que os trabalhos premiados possam encorajar outros a desenvolver trabalho académico com objetivos práticos e de aplicação no mundo real”, remata.
Sobre o Fraunhofer Portugal Challenge
Organizado desde 2010 pelo centro de investigação Fraunhofer AICOS (FhP-AICOS), o Fraunhofer Portugal Challenge distingue anualmente os melhores projetos de tecnologias aplicadas à saúde, desenvolvidos por estudantes e investigadores de todasas universidades portuguesas.
O concurso envolve duas categorias, Mestrado e Doutoramento, sendo premiados três finalistas em cada uma delas (seis no total). O valor global dos prémios científicos é de 9 mil euros.
Além de Isabel Rio-Torto e Pedro Dias (ambos na categoria Mestrado), a edição deste ano premiou ainda um projeto de Inês Machado (categoria Doutoramento) do Instituto Superior Técnico. Trata-se de uma tecnologia já validada por neurocirurgiões, radiologistas e engenheiros do MIT, Harvard Medical School e Brigham and Women’s Hospital e que consiste num GPS aplicado à neurocirurgia.
Os vencedores do concurso foram escolhidos por um júri de especialistas na área das tecnologias, num evento que, este ano, decorreu , excecionalmente, em formato online.
