Romeu quer enviar uma mensagem a Julieta – uma sequência de dígitos, por exemplo –, mas o canal de comunicação que usam introduz ruído no sinal, alterando alguns dos dígitos comunicados. Para garantir que Julieta consegue compreender a informação que irá receber, Romeu tem de codificar a sua mensagem, acrescentando-lhe informação redundante de forma a que, depois de sofridos os erros introduzidos pelo ruído, ainda reste informação útil suficiente para que Julieta a possa descodificar, sem perda do sentido original. Qual a quantidade mínima de redundância que é necessário adicionar? Que técnica é mais eficaz (reduzindo o tempo de computação necessário) e menos dispendiosa?
João Ribeiro, docente do Instituto Superior Técnico e investigador do Instituto de Telecomunicações (IT), recebeu uma bolsa Starting Grant do European Research Council (ERC), no valor de aproximadamente 1,5 milhões de euros, para desenvolver novas técnicas para estudar canais com perda de sincronização – um caso particular de erros na comunicação, onde, por exemplo, alguns dígitos podem ser eliminados na mensagem final, dificultando a sua comparação com a mensagem inicial. Erros com perda de sincronização aparecem em sistemas de armazenamento de dados de ponta e, em particular, em sistemas de armazenamento de dados em DNA, uma solução promissora devido à sua elevada densidade e durabilidade.
“[A bolsa] dá-me a oportunidade de estabelecer um forte grupo de investigação em teoria de códigos e da informação, com vários alunos de doutoramento, postdocs e ligações a outros grupos de investigação de topo nesta área, dentro e fora da Europa”, afirma o investigador, que é também alumnus da Licenciatura em Matemática Aplicada e Computação do Técnico, onde agora leciona como professor auxiliar no Departamento de Matemática. O seu projeto “foca-se em problemas básicos da teoria de códigos e da informação”, áreas que se encontram “na fronteira entre a matemática, a ciência da computação e a engenharia eletrotécnica”, partilha.
Regressando ao exemplo da comunicação entre Romeu e Julieta, um dos tipos mais simples de erros são ‘rasuras’. Um canal de rasura tem a possibilidade de apagar cada símbolo da mensagem (sujeito a uma certa probabilidade), substituindo-o por um ‘?’. Por exemplo, quando Romeu envia a mensagem 10101010, Julieta poderá receber 10?01??0. No entanto, num canal de eliminação (em contraste com o canal de rasura), em vez de ocorrer a substituição por ‘?’, há a eliminação total do dígito em questão – em vez de 10?01??0, Julieta receberia apenas 10010.
“A modificação acima, apesar de parecer inofensiva, muda tudo – sabemos muito pouco sobre a redundância necessária para corrigir eliminações, e os nossos procedimentos para proteger informação contra eliminações ainda são muito primitivos comparados com o que sabemos para o canal de rasura”, explica João Ribeiro. A principal razão para este facto é que eliminações, ao contrário de rasuras, causam perda de sincronização entre remetente e destinatário – ao olhar para a sequência ‘10010’, Julieta não sabe qual é a posição do primeiro símbolo que recebeu na mensagem original.
“Quase todas as técnicas desenvolvidas nos últimos 75 anos não funcionam neste cenário” refere o docente, aludindo aos progressos no ramo da teoria de informação que se verificaram desde a sua génese, em 1948, com o trabalho de Claude Shannon. “O objetivo do meu projeto é desenvolver novas técnicas para estudar canais com perda de sincronização [tal como o exemplo apresentado acima] e problemas associados”, combinando para isso “ideias de álgebra, combinatória e geometria”, conclui.
Em 2024, Marco Piccardo recebeu também uma ERC Starting Grant para investigação no campo das interações laser-plasma de alta potência. Na área da Inteligência artificial, André Martins recebeu uma ERC Consolidator Grant em 2023. Em 2022, Vítor Cardoso conquistou a sua terceira ERC, para estudar buracos negros, e Frederico Fiuza regressou ao Técnico para desenvolver o XPACE, também com financiamento do European Research Council. No ano de 2016, Patrícia Gonçalves recebeu uma ERC Starting Grant para o seu trabalho sobre limites hidrodinâmicos e flutuações de equilíbrio e Luís Oliveira e Silva conseguiu a sua segunda ERC Advanced Grant, tendo sido o primeiro português a alcançar este feito. No campo da computação em nuvem, Rodrigo Rodrigues propôs-se em 2012 a endereçar problemas que ainda não tinham sido pensados de forma sistemática, o que lhe valeu uma ERC Starting Grant.
O ERC atribuiu 10 Starting Grants a investigadores portugueses em diferentes áreas, 6 dos quais desenvolverão os seus projetos em instituições de acolhimento em Portugal, em 4 domínios científicos. João Ribeiro foi o único destes a receber a distinção na área de Engenharia de Sistemas e Comunicações, no domínio “Ciências Físicas e Engenharia”.
