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Usando Inteligência Artificial (IA) e Sistemas Especializados para Resolver Problemas Complexos

O que é inteligência?

Há alguns anos você assistiu na TV quando dois campeões do popular game show Jeopardy! foram derrotados por um sistema de computador de inteligência artificial chamado Watson. O computador foi capaz de processar a fala humana, pesquisar enormes bancos de dados muito rapidamente e responder com uma voz humana. A empresa IBM levou cerca de quatro anos para construir o Watson. Eles usaram 90 servidores de computador, 360 chips de computador e softwares muito sofisticados.

Embora o Watson tenha levado para casa o prêmio de US $ 1 milhão, mais importante é o fato de que a tecnologia subjacente pode ser usada no mundo real. Por exemplo, em 2013, o sistema de software Watson foi implementado em hospitais para ajudar a diagnosticar câncer de pulmão e recomendar tratamento. O computador certamente não substitui a equipe médica, mas pode ajudá-la a ser mais precisa e consistente em seu trabalho.

Watson é um exemplo de inteligência artificial. Os sistemas de inteligência artificial , ou IA , incluem as pessoas, hardware, software, dados e conhecimento usados ​​para desenvolver sistemas de computador que demonstram características de comportamento inteligente. O comportamento inteligente tem vários componentes diferentes, incluindo a capacidade de:

  • Aprenda com a experiência e aplique o conhecimento adquirido com essas experiências
  • Lidar com situações complexas
  • Resolva problemas quando informações importantes estão faltando
  • Determine o que é importante
  • Reaja rápida e corretamente a uma nova situação
  • Compreenda as imagens visuais
  • Processar e manipular símbolos
  • Seja criativo e imaginativo

Todas essas são coisas nas quais nós, como humanos, somos naturalmente bons, já que é assim que nosso cérebro funciona. Por outro lado, um sistema de computador básico é bom para executar tarefas simples com muita rapidez, como fazer cálculos com números ou pesquisar grandes quantidades de dados. Então, como criamos um sistema de computador com comportamento inteligente? Vejamos algumas das diferentes formas de IA para ver como isso é realizado.

Tipos de IA

A inteligência artificial inclui uma ampla gama de sistemas que podem replicar a tomada de decisão humana para certos tipos de problemas bem definidos. Na robótica, dispositivos mecânicos ou de computador executam tarefas que exigem um alto grau de precisão ou são muito tediosas ou perigosas para os humanos. O software de controle em robótica usa IA. A robótica é usada em muitas aplicações, desde linhas de montagem de carros até o braço robótico na Estação Espacial Internacional.

Um aspecto crítico da IA ​​é interagir com os humanos. É aqui que entram as tecnologias, como o processamento de linguagem natural. O processamento de linguagem natural permite que um computador entenda e reaja a declarações e comandos em uma linguagem humana, como o inglês. Muitos serviços telefônicos automatizados agora incluem a opção de falar suas instruções em vez de selecionar opções no teclado. Alguns tipos de telefones celulares e sistemas de navegação automotiva também permitem que você fale seus comandos.

Os sistemas de aprendizagem são os principais elementos de muitos sistemas de IA. Os sistemas de aprendizagem usam uma combinação de hardware e software para permitir que um computador mude como funciona ou reage com base no feedback. Alguns jogos para computador têm isso integrado. Se um computador não vencer, ele se lembra de não cometer o mesmo erro duas vezes. Esta é uma das razões pelas quais é tão difícil vencer um jogo de xadrez de computador de nível avançado. Aprendeu com um grande número de partidas de xadrez conhecidas.

Um aspecto cada vez mais importante dos sistemas de IA é o uso de redes neurais. Uma rede neural é um sistema de computador que tenta simular algumas das funcionalidades do cérebro humano. Usando uma estrutura semelhante a uma malha um tanto semelhante a um cérebro, as redes neurais podem processar muitos pedaços de dados simultaneamente e aprender a reconhecer padrões.

Sistemas especializados

Uma alternativa para tentar desenvolver sistemas de computador com comportamento verdadeiramente inteligente é usar um sistema especialista. Os sistemas especialistas possibilitam que um novato tenha um desempenho semelhante ao de um especialista em situações muito específicas. Os sistemas especialistas têm uma visão muito mais limitada do que é inteligência e usam um conjunto de regras detalhadas. Essas regras são baseadas na experiência documentada de um ou mais indivíduos. Um sistema especialista simula o raciocínio e a tomada de decisão desses especialistas.

O software é usado para coletar e armazenar as experiências e o conhecimento de especialistas humanos de vários campos profissionais. Isso é conhecido como base de conhecimento. Esta base de conhecimento deve ser desenvolvida para cada aplicação específica. Por exemplo, um sistema para auxiliar na avaliação de demonstrações financeiras seria muito diferente de um sistema usado para executar diagnósticos nos componentes eletrônicos de um veículo.

Além de uma base de conhecimento, um sistema especialista usa um mecanismo de inferência. Este componente busca informações e relacionamentos na base de conhecimento para fornecer respostas, previsões e sugestões. Isso é semelhante ao raciocínio de um especialista humano ao ser apresentado a um problema específico.

Um sistema especialista também precisa de uma interface de usuário para que um novato possa realmente usar a base de conhecimento e o mecanismo de inferência. Muitas vezes, o usuário é apresentado a uma série de perguntas. Por exemplo, um contador júnior é solicitado a inserir uma série de detalhes sobre uma demonstração financeira usando uma série de perguntas, e o sistema especialista apresenta uma série de inconsistências ou pontos de preocupação que requerem maior atenção.

O desenvolvimento de um sistema especialista normalmente requer a colaboração de várias pessoas diferentes. Os especialistas em domínio são as pessoas com a experiência que o sistema especialista está tentando capturar. Os engenheiros de conhecimento são os especialistas técnicos com treinamento no projeto e desenvolvimento de sistemas especialistas. Os usuários do conhecimento representam os indivíduos ou grupos que usarão o sistema especialista. Em última análise, essa colaboração possibilita que os usuários do conhecimento tomem decisões semelhantes aos especialistas do domínio.

Vejamos um exemplo de sistema especialista. Considere um banco que emite empréstimos para pequenas empresas. Um gerente sênior de empréstimos é capaz de decidir com relativa rapidez se aprova um determinado pedido de empréstimo com base no plano de negócios, no histórico financeiro do solicitante e em outros fatores. Um sistema especialista possibilita que um gerente de crédito júnior use essa experiência. Uma interface de usuário baseada em computador faz uma série de perguntas sobre o aplicativo de empréstimo e orienta o gerente de empréstimo júnior na análise do empréstimo. A análise é baseada na experiência de domínio da equipe mais sênior. Este sistema especializado específico é muito específico para empréstimos a pequenas empresas. Por exemplo, um sistema especialista para avaliar os pedidos de empréstimos hipotecários precisaria de uma base de conhecimento diferente.

Resumo da lição

  • Os sistemas de inteligência artificial (IA) incluem pessoas, hardware, software, dados e conhecimento usados ​​para desenvolver sistemas de computador que demonstram características de comportamento inteligente.
  • A inteligência artificial inclui uma ampla gama de sistemas que podem replicar a tomada de decisão humana para certos tipos de problemas bem definidos.
  • Os sistemas especialistas possibilitam que um novato tenha um desempenho semelhante ao de um especialista em situações muito específicas.

Resultados de Aprendizagem

Depois de terminar esta lição, você será capaz de:

  • Identifique os componentes do comportamento inteligente
  • Descreva como os sistemas de inteligência artificial replicam o comportamento inteligente
  • Explique o que é um sistema especialista e descreva os componentes que entram em um