O conhecimento produzido na Universidade Estadual de Maringá (UEM) alcançou o topo do cenário internacional da inteligência artificial. O doutorando Sergio Alvarez da Silva Júnior, do Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação (PCC), conquistou o 1º lugar em um desafio global promovido pela plataforma Kaggle (do Google) em parceria com a Chan Zuckerberg Biohub — organização de pesquisa médica criada pelo fundador da Meta, Mark Zuckerberg, e sua esposa, Priscilla Chan.
Superando quase 4 mil concorrentes do mundo todo em uma disputa individual de três meses, o pesquisador maringaense criou uma solução baseada em visão computacional e aprendizado de máquina para rastrear células embrionárias de peixe-zebra .
Além do prêmio principal de US$ 18 mil (cerca de R$ 90 mil), Sergio foi convidado para apresentar o seu trabalho presencialmente no Vale do Silício, em São Francisco (EUA), em novembro.
Como funciona a IA desenvolvida na UEM
O desafio proposto pela Chan Zuckerberg Biohub consistia em analisar sequências microscópicas de aproximadamente 100 quadros (frames) e reconstruir a “árvore genealógica” das células do embrião. O maior obstáculo era identificar exatamente o momento da divisão celular em imagens densas, com centenas de células sobrepostas.
Para resolver o problema, o doutorando desenvolveu um sistema composto por três modelos de inteligência artificial que atuam em cadeia: o primeiro, voltado ao mapeamento, localiza todas as células presentes na imagem; o segundo, de classificação, identifica o estado de cada célula (se está normal, em processo de divisão ou se acabou de se dividir); e o terceiro, de rastreamento temporal, acompanha a trajetória de cada célula quadro a quadro e, ao detectar uma divisão, vincula automaticamente a “célula mãe” às “células filhas”.
“Apesar de ser difícil fazer o computador aprender, existe um padrão visual que os humanos conseguem enxergar no momento da divisão. O diferencial do nosso método foi ensinar a IA a reconhecer as mudanças comportamentais da célula antes que a divisão ocorra, combinando redes neurais e transformadores de visão computacional de forma avançada”, explica Sergio.
Aplicação na saúde e pesquisas médicas
Por utilizar o peixe-zebra — organismo modelo cujos processos embrionários guardam semelhanças com os de seres humanos —, a ferramenta desenvolvida por Sergio abre portas para avanços na biologia e na medicina.
Ao automatizar a identificação de malformações e o momento exato em que os tecidos se diferenciam, a tecnologia acelera pesquisas de base, estudos pré-clínicos e o desenvolvimento de medicamentos, evitando o uso de embriões humanos e eliminando dilemas éticos.
Rotina intensa e orgulho acadêmico
Foram 90 dias de dedicação exclusiva para testar e validar o algoritmo antes de submetê-lo ao leilão de código da plataforma.
“Foi puxado. Meu computador treinava modelos o tempo todo. Eu deixava um treinamento rodando antes de ir trabalhar, conferia os resultados parciais durante o dia e, à noite, estudava e preparava os próximos experimentos. Quando vi o resultado, fiquei surpreso, pois eram quase 4 mil inscritos”, relata o doutorando.
Sua trajetória científica começou ainda na graduação no Departamento de Informática (DIN) da UEM, em um projeto de iniciação científica que analisava fibras musculares de ratos. Para o orientador de Sergio, o professor Yandre Maldonado e Gomes da Costa, a conquista evidencia a maturação da pesquisa feita em Maringá.
“A satisfação de ver o nível que um aluno desses atinge é indescritível. O Sérgio hoje, tranquilamente, faz coisas que eu não posso fazer. E isso é muito bom, porque a gente prepara o aluno para ser melhor do que a gente”, destaca o orientador.
Próxima parada: Vale do Silício
Em novembro, Sergio apresentará os detalhes da ferramenta para cientistas, engenheiros do Google e pesquisadores da Chan Zuckerberg Biohub na Califórnia. O objetivo do doutorando agora é transformar o código vencedor em um artigo científico de alto impacto e consolidar parcerias internacionais.
“É um reconhecimento muito grande. Ver que o esforço de três meses valeu a pena e que o conhecimento adquirido na UEM nos permite competir de igual para igual com pesquisadores do mundo inteiro reafirma o valor da nossa universidade pública”, finaliza Sergio.
