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1.0- INTRODUÇÃO
O homem tem a capacidade única de raciocínio e durante milhares de anos, ele procurou entender como o pensamos: isto é, como um mero punhado de matéria pôde compreender, perceber, prever e manipular um mundo muito maior e muito mais complexo que ele próprio. O campo da inteligência artificial vai ainda mais além: ele tenta não apenas compreender, mas também construir entidades inteligentes. A inteligência artificial é uma das ciências mais recentes, teve início após a Segunda Guerra Mundial e, atualmente, abrange uma enorme variedade de subcampos, desde áreas de uso geral, como aprendizado e percepção, até tarefas específicas como jogos de xadrez, demonstração de teoremas matemáticos, criação de poesia e diagnóstico de doenças. A inteligência artificial é uma das ciências mais recentes, teve início após a Segunda Guerra Mundial e, atualmente, abrange uma enorme variedade de subcampos, desde áreas de uso geral, como aprendizado e percepção, até tarefas específicas como jogos de xadrez, demonstração de teoremas matemáticos, criação de poesia e diagnóstico de doenças. A inteligência artificial sistematiza e automatiza tarefas intelectuais e, portanto, é potencialmente relevante para qualquer esfera da atividade intelectual humana. Nesse sentido, ela é um campo universal (RUSSELL; NORVIG, 2004). Cada vez mais a Inteligência Artificial tem estado presente em nossas vidas, ela está em todos os lugares, na automatização dos carros e das indústrias, nos computadores, na medicina. Do histórico, mostrar que a Inteligência Artificial já é utilizada há séculos e como ela evoluiu. Além falar de uma subárea da inteligência artificial, o aprendizado de máquina, que nada mais é que programas que aprendem por experiência.
1.1- INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
1.1.1- Conceito e Definição de Inteligência Artificial (IA). O que é exatamente Inteligência Artificial (IA)? A definição desse termo é motivo de discussão entre os pesquisadores da área. Definir “Artificial” é relactivamente simples. “Artificial” é tudo que é feito pelo homem. E “Inteligência”? é bem mais complicado. Uma definição bastante esclarecedora para a “Inteligência Artificial” é: “IA é o estudo de como fazer os computadores realizarem tarefas as quais, até o momento, os homens fazem melhor” (Rich,1994). Ou ainda, “todo problema para o qual nenhuma solução algorítmica é conhecida é um problema da IA ” (lurière,1990). Veja mais definições na figura 1.1 segundo o Russel e Norvig (1995). Ou seja, as tarefas relacionadas com o processamento simbólico, reconhecimento de imagens e tudo que envolva “aprendizado”. Um Computador convencional é capaz de realizar cálculos extremamente complexos que se realizados por homem poderiam levar dezenas de anos, mas, no entanto, não é capaz de distinguir uma cadeira de metal de uma de madeira, coisa que uma criança de três anos é capaz de fazer. Sistemas que pensam como humanos Sistemas que pensam racionalmente “O novo e excitante esforço para fazer computadores pensarem… máquinas com mentes, no sentido literal e completo” (Haugeland,1985). “A automação de actividades que nós associamos com o pensamento humano, actividades como tomada de decisões, solução de problemas, aprendizado…” (Bellman, 1978). “O estudo de faculdades mentais através do uso de modelos computacionais” (Charniak e McDermott, 1985). “O estudo de computações que tornem possível perceber, raciocinar e agir” (Winston, 1992). Sistemas que agem como humanos Sistemas que agem racionalmente “A arte de criar máquinas que realizam funções que requerem inteligência quando realizadas por pessoas” (Kurzweil, 1990). “O estudo de como fazer os computadores realizarem tarefas as “Um campo de estudo que busca explicar e emular comportamento inteligente em termos de processos computacionais” (Schalkoff, 1993). “ O ramo da ciência da computação que se preocupa com a automação do
Conforme Russel e Norvig (2013) para que um computador pudesse realmente fornecer uma definição operacional satisfatória de inteligência, ele deveria ter as seguintes capacidades: Processamento de linguagem natural, para permitir a comunicação; Representação de conhecimento, para armazenar o que sabe ou ouve; Raciocínio automatizado, para usar as informações armazenadas com a finalidade de responder a perguntas e tirar novas conclusões; Aprendizado de máquina, para se adaptar a novas circunstâncias. 1.1.3- HISTÓRICO DA INTELIGÊNCIA ARTIFICIA McCorduck (2004) nos mostra que a ideia de seres artificiais inteligentes e antropomórficos é quase tão antiga quanto a humanidade. A autora nos aponta o poema Pigmalião, de Ovídio, no qual o autor — o escultor Pigmalião — esculpe uma estátua de marfim tão bela e perfeita que se apaixona por ela. Em súplica a Afrodite por um amor que seja à semelhança de sua estátua, se Afrodite por um amor que seja à semelhança de sua estátua, se Afrodite por um amor que seja à semelhança de sua estátua, se surpreende quando ela própria ganha vida e corresponde ao seu amor. Ainda à época de Ovídio, McCorduck (2004) nos relata que Heron de Alexandria construía homens mecânicos, a que batizava de “autômatos”. Os autômatos de Heron pouco mais eram que manequins com mecanismos internos que lhes permitia alguma movimentação com base em configurações realizadas pelo próprio inventor. Sob o ponto de vista da lógica, algum tempo antes de Ovídio, o filósofo Aristóteles definia as regras do silogismo, que permitem o desenvolvimento de raciocínios matematicamente exatos, sem contradições ou ambiguidades, quando desenvolvidos dentro das regras expressas. O silogismo aristotélico vigora até hoje na lógica booleana, absolutamente necessária aos computadores que permeiam nossa sociedade. Saindo da antiguidade e chegando à era moderna, podemos perceber que a história da inteligência artificial baseada em computadores digitais quase que se confunde com a história da própria computação. Logo após do surgimento do primeiro computador digital, em 1941, criado pelo engenheiro alemão Konrad Zuse (MCCORDUCK, 2004), a corrida pela criação de máquinas cada vez mais potentes para auxiliar no esforço de guerra (especificamente para uso durante a Segunda Guerra Mundial estava em curso. Segue adiante um resumo da história da Inteligência Artificial que deu início nos meados da década de 50 e hoje, suas áreas têm revolucionado o mundo da tecnologia. 1ª. A Geração da Inteligência Artificial (1943-1955). Pode-se dizer que o primeiro grande trabalho reconhecido como IA foi realizado por Warrem Macculloch e Walter Pitts (1943). De acordo com Russell e Norvig (2004), eles se basearam em três fontes: “o conhecimento da fisiologia básica e da função dos neurônios do cérebro, uma análise formal da lógica proposicional criada por Russell e Whitehead e a teoria da computação de Turing”. Esses pesquisadores sugeriram um
modelo de neurônios artificiais, no qual, cada neurônio era caracterizado por “ligado” ou “desligado”, desse modo, o estado de um neurônio era analisado como, “equivalente em termos concretos a uma proposição que definia seu estímulo adequado” (RUSSELL; NORVIG, 2004). Contudo, foi Alan Turing o primeiro a articular uma visão completa da IA em seu artigo de 1950 “Computing Machinery and Intelligency”. Ele apresentou o Teste de Turing, onde sugeriu um teste baseado na impossibilidade de distinguir entre entidades inegavelmente inteligentes, “os seres humanos”. O computador passará no teste se um interrogador humano, depois de propor algumas perguntas por escrito, não conseguir descobrir se as respostas escritas vêm de uma pessoa ou não. 2ª. Entusiasmo Inicial e Grandes Expectativas (1952-1969) Este período foi marcado por grandes entusiasmos e expectativas, mas poucos progressos, John McCarthy, Hyman Minsky, Claude Shannon e Nathaniel Rochester foram os principais idealizadores da época. Eles organizaram um seminário de dois meses em Dartmouth, em 1956, onde havia mais seis participantes: Trenchard More (Princeton) , Arthur Samuel (IBM), Allen Newell e Herbet Simon (CMU) , Ray Solomonoff e Oliver Selfridge do (MIT). Os destaques desse encontro foram: Allen Newell e Herbet Simon, com o programa de raciocínio Logic Theorist (LT). O seminário não trouxe muitas novidades no campo da IA, contudo, apresentou os personagens mais importantes da história. “Nos vinte anos seguintes, o campo seria dominado por essas pessoas e por seus alunos e colegas do MIT, da CMU, de Stanford e da IBM” (RUSSELL; NORVIG, 2004). 3ª. Sistemas Baseados em Conhecimento (1966-1979) Desde o princípio, os pesquisadores de IA eram bastante ousados nos presságios de seus futuros sucessos. Simon fez uma previsão taxativa de que dentro de dez anos um computador teria condições de jogar xadrez e de ser campeão e que um teorema matemático seria amplamente provado por uma máquina. Apesar de otimista, suas previsões só se realizariam após 40 anos. O excesso de confiança de Simon se devia ao desempenho promissor dos primeiros sistemas baseados em IA em exemplos simples, porém em quase todos os casos, esses sistemas falhavam desastrosamente quando foram experimentados em conjuntos de problemas mais extensos ou mais complexos. Em 1969, a Universidade de Stanford desenvolveu o programa DENDRAL para desenvolver soluções capazes de encontrar as estruturas moleculares orgânicas a partir da espectrometria de massa das ligações químicas presentes em uma molécula desconhecida. Na época, personagens importantes como Edward Feigenbaum (antigo aluno de Herbert Simon), Bruce Buchanan (filósofo transformado em cientista de computação) e Joshua Lederberg (geneticista premiado com um prêmio Nobel) constituíram equipe para resolver o problema e o DENDRAL foi capaz de solucionar graças ao seu modo automático de tomar decisões. O DENDRAL teve sua importância para o desenvolvimento de programas inteligentes, porque representou o primeiro sistema bem-sucedido de conhecimento intensivo: sua habilidade derivava de um grande número de regras de propósito específico (RUSSELL; NORVIG, 2004). 4ª. A Inteligência Artificial se Torna uma Indústria (De 1980 Até a Atualidade).
1.3- TIPOS DE INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
À medida que o conceito de inteligência artificial passou a ser mais difundido, novos estudiosos passaram a se debruçar sobre ele. Assim, surgiram também perspectivas diferentes. Uma dessas contribuições foi a diferenciação entre dois tipos de IA, a forte e a fraca, que detalhamos abaixo: Inteligência Artificial Forte : também conhecida como autoconsciente, a Inteligência Artificial Forte é aquela que emula o raciocínio humano com tamanha perfeição que é capaz de resolver situações de maneira mais rápida e assertiva que uma pessoa. Não à toa, é um tema bastante polêmico, pois muitos entendem se tratar de uma tecnologia que chega para ser uma alternativa à mão de obra mais qualificada das empresas. Outros dilemas éticos cercam esse assunto, lembrando filmes de ficção, como “Eu, Robô”. Exemplos de Inteligência Artificial Forte são aqueles que se valem das técnicas de machine learning e de deep learning. Inteligência Artificial Fraca : Já a Inteligência Artificial Fraca, como o nome já sugere, não possui esse poder tão grande de imitar cognitivamente o raciocínio humano. Na prática, ela pode colaborar no processamento de um grande volume de informações e até realizar relatórios, mas sem a autoconsciência do tipo anterior. A grande questão é que uma IA fraca pode se desenvolver e chegar ao estágio de forte, ainda que a maioria dos avanços esteja na primeira classificação. Um exemplo de Inteligência Artificial Fraca é o Processamento de Linguagem Natural. Dentro dos campos da Inteligência Artificial Fraca está o Processamento da Linguagem Natural, que vimos há pouco. Nesse caso, as máquinas utilizam softwares e algoritmos criados para finalidades específicas, como simular uma conversa humana. Atualmente, boa parte dos avanços considerados relevantes para a área têm sido feitos no campo da Inteligência Artificial Fraca, com poucos progressos acontecendo na IA Forte. 1.4- APLICAÇÕES DA INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL A inteligência artificial é um ramo da Ciência da Computação cujo interesse é fazer com que os computadores pensem ou se comportem de forma inteligente. Por ser um tópico muito amplo, IA também está relacionada com psicologia, biologia, lógica matemática, linguística, engenharia, filosofia, entre outras áreas científicas, conforme mostra a Figura 1.3. TAREFAS ”CORRIQUEIRAS" Percepção Visão Fala Língua Natural Entendimento Geração Tradução Raciocínio de senso comum Controle de Robôs TAREFAS FORMAIS
Jogos Xadrez Etc. Matemática Geometria Lógica Cálculo Integral TAREFAS ESPECIALISTAS Engenharia Projecto Descoberta de Falhas Manufactura Análise Científica Diagnóstico Médico Análise Financeira Kelly (2017) nos mostra que a inteligência artificial nos cerca cada dia mais, disponibilizando a capacidade de aprendizado e adaptação a mecanismos, dispositivos e sistemas que anteriormente eram completamente incapazes de se adaptar às nossas necessidades. De fato, Kelly (2017) afirma que a IA se encontra nos dias de hoje na mesma situação que a energia elétrica se encontrava no início do século XX. Segundo o autor, a invenção da lâmpada elétrica por Thomas Edison e a padronização da corrente alternada por Nikola Tesla impulsionaram e facilitaram a disponibilização de energia elétrica nos lares e nas empresas. Essa facilidade de acesso incentivou inventores do mundo todo a criarem dispositivos que realizavam tarefas antes impossíveis, ou que dependiam da musculatura humana e animal para serem desempenhadas. O refrigerador, a batedeira, a máquina de lavar e um sem-número de novas invenções vieram a facilitar a vida de pessoas e negócios no mundo todo. Pois segundo Kelly, estamos à beira da mesma revolução, agora com respeito à IA: a disponibilidade globalizada da Internet, aliada à explosão na capacidade de processamento e barateamento do hardware, bem como aos avanços nas técnicas de software, deixam a IA ao alcance de todos nós. Já começam a surgir os primeiros resultados dessa revolução, com os assistentes pessoais (Siri, Cortana, Alexa, OK Google, etc.), mas esse é apenas o começo. Leça (2017) aponta seis grandes áreas em que a IA já começa a ser aplicada, com resultados importantes e promissores:
1. Agricultura – Aqui a IA se vale da internet das coisas (conexão de dispositivos simples à Internet por meio de endereçamento IP) e da análise preditiva (técnica estatística que permite a previsão probabilística de eventos com base na análise dos dados pregressos disponíveis) para permitir o planejamento e a melhoria do desempenho na produção agrícola. 2. Transporte e mobilidade – Aqui não há como deixar de mencionar os carros autônomos, atualmente em teste por várias montadoras e centros de pesquisa no mundo todo. Esta tecnologia pode ser aplicada tanto aos veículos de passeio quanto ao transporte rodoviário de cargas, bem como ao transporte ferroviário. No que diz respeito GPS, disponíveis em smartphones, com base em sistemas de apoio de IA, indicando o melhor caminho aos usuários, com base em cálculos feitos em tempo real sobre dados colhidos dos próprios usuários do sistema. 3. Saúde e diagnósticos – Desde os tempos dos antigos sistemas especialistas da década de 1990, o setor de saúde vem abraçando as tecnologias que auxiliam nos diagnósticos, e a IA está sempre no centro dessas tecnologias. Um exemplo interessante
1.5- CONCLUSÃO A inteligência artificial está diretamente ligada a vida de praticamente toda a população. Está em todos os lugares, pois a maioria dos equipamentos eletrônicos a utilizam. O aprendizado de máquina, subdivisão da inteligência artificial, traz novas formas de programação a serem realizadas, cada vez mais desafios são superados com formas cada vez melhores de programação. Se espera do futuro da inteligência artificial tecnologias surpreendentes são cada dia mais desenvolvidas, mas deve-se pensar que toda está tecnologia é feita por mãos humanas. E algo que sempre se pensa ao falar de inteligência artificial, é de maquinas raciocinam sozinhas, algo que é praticamente impossível, pois toda essa tecnologia é feita pelo homem. A máquina faz apenas o que foi programado para fazer. O que pode se concluir em relação ao futuro da inteligência artificial é que ela depende diretamente dos processamentos dos computadores assim também como da computação quântica. A inteligência artificial é um campo que está sendo pesquisado e aprimorado em grande escala nos últimos anos, além das áreas citadas acima, a IA faz parte de muitas outras áreas. Hoje têm-se as Redes Neurais e os conceitos de Aprendizagem, além das grandes inovações no mundo tecnológico aplicados em áreas que não se achava possível sua utilização. Na medicina, por exemplo, existem robôs que auxiliam nas cirurgias e em alguns casos o médico apenas precisa controlá-los e sua presença na sala nem se faz necessária. Outro grande exemplo da utilização da IA é no mundo dos games e jogos eletrônicos, linguagens com PROLOG e LISP, aplicam seus conceitos em algoritmos cada vez mais inteligentes e nos jogos mais reais a máquina simula os acertos e erros de quem está por trás de tudo isso, os controladores humanos. A IA ainda é tabu dependendo do assunto abordado, ainda não se sabe se o homem vai ser capaz de criar a real inteligência artificial, ou ao menos desvendar os princípios do cérebro humano que é a base sua criação. Hoje, o que se sabe é que seus conceitos desenvolvidos ao longo de anos têm trazido grandes benefícios para humanidade e que de um modo geral ela sempre vai inovar e evoluir gradativamente (STAIRS; REYNOLDS, 2006). 1.6- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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- RUSSEL, Stuart; NORVIG, Peter. Inteligência Artificial. 2. Ed. Rio de Janeiro: Campos, 2004.
- STAIR, Ralph M.; REYNOLDS, George W. Princípios de Sistemas de Informação. São Paulo: Thomson, 2006
- BITTENCOURT, Guilherme. Inteligência artificial: ferramentas e teorias. 2.Ed. Florianópolis: UFSC, Ed. da Universidade, 2001.
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- COSTA, Herbert Rodrigues do Nascimento. Aplicação de técnicas de inteligência artificial em processos de fabricação de vidro. São Paulo, 2006. Disponível em:<http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde- 09032007 - 171929/. php> Acesso em: 18, junho, 2012, 10h31min.
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