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23/04/2023 1 Controle & Automação Sistemas baseados em (IA) Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA IA se refere amplamente a qualquer comportamento semelhante ao do humano apresentado por uma máquina ou sistema. Na forma mais básica da IA, os computadores são programados para “imitar” o comportamento humano usando dados extensivos de exemplos anteriores de comportamento similar. [hpe.com/br/pt/what-is/artificial-intelligence]. "É a parte da ciência da computação envolvida no projeto de sistemas que exibem características que associamos com inteligência no comportamento humano." [Barr e Feigenbaum, 1981]. Definição Inteligência Artificial (IA) CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 2 Qualquer aplicação computacional que execute tarefas, consideradas pelos seres humanos como "inteligentes", pode ser denominado um sistema baseado em inteligência artificial. Sistemas baseados em Inteligência Artificial (IA) CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA O processo de "pensar" e "decidir" do ser humano apresenta as seguintes características: Raciocínio - é o processo de inferência a partir de objetivos, fatos e conhecimento; visando obter possíveis ações. Ele está associado à previsão e ao planejamento; Decisão - é o processo que, considerando as incertezas e as preferências, escolhe apenas uma ação dentre diversas alternativas, para o problema em questão; Aprendizagem - é o processo que, a partir dos resultados alcançados por uma decisão, valoriza ou não, no futuro, decisões semelhantes. Sistemas baseados em Inteligência Artificial (IA) CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 3 Um sistema de inteligência artificial está interessado em modelar e implementar em computadores, programas que possuam uma ou várias dessas características. Sistemas baseados em Inteligência Artificial (IA) CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Modelo de Percepção de Stephen Kosslyn - IA CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 4 A primeira aplicação de um sistema utilizando os conceitos de inteligência artificial surgiu em 1955 com o programa "LogicTheorist", que era capaz de provar teoremas matemáticos e resolver problemas de uma maneira "humana". Sistemas baseados em Inteligência Artificial (IA) Simon e Newell discutiram a possibilidade de ensinar as máquinas a pensar e deram origem a um programa que poderia provar teoremas matemáticos como os Principia Mathematica de Alfred North Whitehead e Bertrand Russell. CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA O programa deveria ser projetado especificamente para imitar a proeza de resolução de problemas exibida por pessoas reais (humanos). O resultado seria então desenvolver um programa que poderia pensar como um matemático humano adequado. No entanto, para executar o programa, Simon e Newell precisariam da ajuda de um programador de computador. No lugar de realizar uma busca sistemática ou exaustiva, o programa realizava uma busca seletiva. Sabe-se que o humano costuma usar os seus conhecimentos de forma a obter a solução do seu problema sem analisar todas as possibilidades, agindo de uma maneira seletiva [Rich e Knight, 1994]. Sistemas baseados em Inteligência Artificial (IA) CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 5 Várias são as técnicas na área de IA utilizadas para se obter diversos tipos de sistemas "inteligentes", por exemplo: Sistemas especialistas; Sistemas baseados na lógica "fuzzy"; Sistemas baseados em redes "neurais"; Sistemas baseados em algoritmos genéticos. Sistemas baseados em Inteligência Artificial (IA) UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir Principais Áreas da Inteligência Artificial Existe uma vasta quantidade de áreas compondo a grande área da IA, assim, não é uma tarefa fácil enunciar, de maneira completa, todas elas, o que tem levado a algumas contradições entre diferentes autores. Mesmo assim, merecem destaque as seguintes áreas: CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 6 Robótica - Dispositivos robóticos têm se tornado muito comuns na indústria, sendo capazes de realizar tarefas que exigem grande força e precisão. Também, existem trabalhos que precisam ser realizados em ambientes muito perigosos, como é o caso de tarefas em águas profundas nas plataformas de petróleo e outros no espaço (lua, outros planetas). Embora a habilidade para realizar estas tarefas seja de grande importância, a área da robótica busca, cada vez mais, embutir nos dispositivos alguma inteligência, tornando-os capazes de tomar algumas decisões que podem ser imprescindíveis em alguns momentos. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Visão por computador - Esta área tem como objetivo desenvolver a capacidade de extrair informações do ambiente a partir de imagens obtidas a partir dele. As aplicações são as mais diversas, porém, os desafios a serem enfrentados também são muito grandes. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 7 Processamento de linguagem natural - A capacidade de aprender línguas é uma das habilidades mais importantes das pessoas, e dotar as máquinas desta aptidão é uma ambição bastante antiga, o que tornaria possível a tradução on-Iine de conversas entre pessoas de diferentes etnias e áreas do conhecimento humano. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Sistemas especialistas - São sistemas que a partir do processamento de uma base de conhecimentos, conseguem fornecer respostas sobre um determinado domínio a um usuário. Na prática, são usados para auxiliar a tomada de decisões em áreas como a medicina, engenharia, matemática, administração e muitas outras. Por causa da sua simplicidade, esta área se tornou uma das mais populares, com o maior número de aplicações de sucesso em IA. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 8 Reconhecimento de padrões - Esta área envolve uma grande quantidade de tarefas, como reconhecer faces, gestos, palavras escritas e faladas, e o próprio ambiente. Assim, está bastante relacionada com a área da visão computacional. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Bases de dados inteligentes - Consiste em adicionar às bases de conhecimento a habilidade de raciocinar, de modo que seja possível gerarresultados novos. Esta área usa várias técnicas de mineração de dados, que também pode ser considerada uma área da IA. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 9 Prova de teoremas - Embora os teoremas sejam conhecidos apenas na matemática, as estratégias usadas para as suas demonstrações podem ser empregadas na solução de problemas em diversas áreas, pois, consiste na definição de sequências lógicas de ações que levam de uma situação inicial (hipótese) até o objetivo final (tese). Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Jogos - A atuação em um jogo envolve o uso de estratégias e raciocínio, próprio de seres inteligentes. Assim, ao longo dos anos, a área de jogos tem sido um laboratório importante para o desenvolvimento de várias técnicas de IA. Atualmente, vários jogos de última geração agregam técnicas de IA, o que significa que os personagens controlados pela máquina tem o seu comportamento alterado dependendo do tipo de comportamento do usuário ou, ainda, modificam sua estratégia após uma derrota, caracterizando um aprendizado com a sua própria experiência. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 10 Por causa da interdisciplinaridade entre as áreas, é fácil observar uma grande conexão entre todas elas. Assim temos o reconhecimento de padrões sendo usado no processamento de linguagem natural e na visão computacional e, mais ainda, todas estas aplicações podem estar embutidas dentro da robótica, buscando atingir o grande objetivo da IA, que é a construção de um robô capaz de se fazer passar por um humano. De fato, a grande dificuldade para se atacar todos os desafios de IA, tem sugerido que uma boa maneira para resolvê-los é através de uma divisão de tarefas, que são mais fáceis de serem solucionadas. Principais Áreas da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA A intenção de construir seres inteligentes é bem antiga, porém, ao longo dos tempos, o seu desenvolvimento esteve várias vezes relacionado com a ficção, como na obra Frankenstein, de Shelley, afastando as pesquisas mais sérias. Projetos Importantes em Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 11 Entretanto, há algum tempo, a IA tem atraído a atenção para aplicações mais práticas, possibilitado o surgimento de projetos importantes na área, merecendo destaque: O projeto de computadores de 5ª geração do Japão; O projeto Alvey, da Inglaterra; O projeto Espirit, da comunidade europeia; O projeto Arranque, da Rússia e; O programa Darpa, dos EUA. Projetos Importantes em Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Teste clássico desenvolvido por Alan Turing, cujo propósito é determinar se uma máquina possui inteligência ao "nível humano". Neste teste, dois seres humanos, A e B, e um computador C, são colocados em um ambiente de forma que não haja comunicação entre A, B, C, a não ser através de um dispositivo do tipo terminal de computador. O Teste de Turing CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 12 O humano A representa o papel do interrogador e seu objetivo é descobrir, analisando as respostas de B e C, qual deles é o computador. Caso A não consiga determinar, com um mínimo de 50% de precisão, qual dos dois (B ou C) é o outro humano, e tal resultado seja confirmado por outras pessoas representando o papel de A e B, diz-se que o computador C passou pelo teste de Turing e, portanto, a máquina simula a inteligência humana. O QI da máquina C também pode ser obtido com este teste, sendo dado pela média dos QI’s das pessoas convencidas pelo programa sob teste. O Teste de Turing CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Embora o teste tenha sido proposto por Turing nos anos 50, as máquinas atuais ainda apresentam dificuldades para serem aprovadas pelo mesmo. Ao longo dos anos, surgiram vários programas que procuram apresentar um comportamento bastante humano, como é o caso do programa ELIZA, um dos primeiros programas propostos para ser aprovado no teste de Turing. ELIZA foi o primeiro software para simulação de diálogos, os chamados “chatbots”, os "robôs de conversação". O Teste de Turing CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 13 Trata-se de um programa projetado para se comportar como um psicanalista rogeriano, capaz de manter um diálogo muito interessante com os seus usuários. E se você tem facilidade com o inglês, acesse este link http://www.masswerk.at/elizabot/ e converse diretamente com a Eliza, em uma implementação desenvolvida em JavaScript! Outros exemplos de programas similares, mais recentes e mais eficazes são encontrados em: www.alicebot.org e www.inbot.com.br. Teste de Turing – Programa Eliza CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Teste de Turing – Programa Eliza CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 14 Você: Oi Ed, você gosta de esportes? Robô Ed: Sobre que esporte você quer conversar? Você: Futebol Robô Ed: Não sou muito ligado em futebol, mas acho um bate bola legal. Você: Você torce para algum time? Robô Ed: Torço pelo Brasil! E você? Você: O que você acha desta crise econômica mundial? Robô Ed: As crises econômicas costumam deixar as pessoas preocupadas, mas depois de algum tempo a economia vai se recuperando. Há coisas muito mais difíceis de se recuperar. Os danos feitos à natureza, por exemplo. Sabe quanto tempo uma reles latinha jogada no ambiente demora para se decompor? Teste de Turing – Diálogo Robô ED (segundo site) CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Uma importante questão, levantada por Turing é, se as máquinas podem realmente pensar? Para responder a esta questão é preciso entender no que consiste o processo de pensar. Muitas vezes este processo está apenas relacionado ao ato de resolver problemas que, geralmente, consistem de várias alternativas em que uma delas deve ser escolhida. Neste caso, os computadores podem ser usados empregando diferentes abordagens, como: Árvores de possibilidades (nem sempre viáveis) e; Heurísticas (estratégias para cortar caminho). Teste de Turing CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 15 De fato, a máquina possui várias capacidades que favorecem a construção da IA, como: Grande habilidade com operações matemáticas; Uso de linguagens de programação; Serem determinísticas e; Poderem realizar inferências de estados futuros. Teste de Turing CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICAPor outro lado, sempre surge a questão de que as máquinas só podem fazer aquilo para o que foram programadas, logo, não podem aprender, pensar ou criar. Porém, uma consideração importante é que as pessoas podem pensar, aprender, criar porque o seu programa biológico assim as dotou, inclusive com a capacidade de alterar o seu próprio programa. Então, um programa de computador também pode ser construído de modo a ter estas capacidades, incluindo: auto-análise, auto-diagnóstico, auto-correção e auto- aperfeiçoamento, levando, assim, ao aprendizado. Atualmente os pesquisadores têm dedicado menos esforço para construir máquinas capazes de serem aprovadas no teste de Turing, pois, parece mais interessante estudar os princípios básicos da inteligência do que reproduzir um ser inteligente. Com certeza, as várias experiências mal sucedidas do passado ainda contribuem para tornar as metas atuais mais realistas e, consequentemente, mais modestas. Teste de Turing CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 16 São estratégias que podem conduzir a solução de algum problema de maneira mais rápida que a investigação de todas as possibilidades de respostas. Um exemplo simples de uso de heurística pode ser aquele em que uma pessoa perdida em uma floresta procura encontrar água. Neste caso, ela sempre segue na direção das áreas mais baixas do terreno, pois, em geral, lagos e rios são encontrados nestes locais. Deste modo, a busca é acelerada, pois muitos locais deixam de ser procurados (no topo de um morro, em cima das árvores, em cima de uma pedra, etc). Embora o uso de uma heurística não garanta a solução e, muito menos, que a solução ótima seja encontrada, o uso de heurísticas se torna a única possibilidade em casos nos quais o número de possibilidades para resolver o problema se torna impossível de ser processado. Heurísticas CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Um exemplo de problema desta natureza é o jogo de Damas, para o qual, tem-se aproximadamente 100 x 1036 estados possíveis, o que torna a sua exploração completamente inviável. Então, os programas implementados testam alguns lances futuros (a mesma heurística usada pelas pessoas), avaliam resultados obtidos e executam a jogada que apresenta o maior ganho. Escolhas bem sucedidas são valorizadas, enquanto que as mal sucedidas são eliminadas, ou seja, os programas podem anotar as partidas vencidas juntamente com os lances que levaram a vitória, assim como as partidas perdidas juntamente com os lances que levaram a derrota, de modo a se obter também um aprendizado com as experiências. Com isto, além do programa contar com todas as estratégias construídas na sua programação inicial, ele também irá aprender novas estratégias, conforme vai disputando novas partidas. Heurísticas CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 17 Talvez, o desafio final da IA seja a implementação de uma característica muito importante das pessoas, embora, nem sempre bem desenvolvida em todas elas, que é o bom senso. Esta habilidade permitiria às máquinas entenderem o momento adequado para se contar uma piada, avaliar os diferentes contextos de uma mesma situação, ou entender diferentes sentidos para uma mesma resposta, por exemplo, observando a entonação usada pelas pessoas, no caso de frases pronunciadas com algum sarcasmo. Desafio final da Inteligência Artificial CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA A Inteligência Artificial (IA) surgiu na década de 50 com o objetivo de desenvolver sistemas para realizar tarefas que no momento são melhores realizadas por seres humanos do que por máquinas, ou não possuem solução algorítmica viável pela computação convencional. Uma das metas em IA é ter uma máquina que simule com exatidão as atividades da mente humana (Py - 2009). De acordo com o autor ela pode ser dividida em três áreas de pesquisa independentes: uma conhecida por processamento da linguagem natural, outra, pelo desenvolvimento de robôs inteligentes, e a terceira, através do desenvolvimento de programas que utilizem o conhecimento simbólico para simular o comportamento de especialistas humanos. O intuito principal desta última área é usar o conhecimento dos especialistas através de uma máquina que permita o armazenamento, sequenciamento de informações e a autoaprendizagem. Estas características definem um Sistema Especialista. O que são Sistemas Especialistas (SE)? CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 18 Os sistemas especialistas são uma subárea da Inteligência Artificial onde se aplica um conhecimento especializado sobre problemas difíceis do mundo real. Sistemas Especialistas são sistemas que solucionam problemas que são resolvíveis apenas por pessoas especialistas (que acumularam conhecimento exigido) na resolução destes problemas. O que são Sistemas Especialistas (SE)? CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Uma das técnicas de IA que mais possuem aplicações é a de sistemas especialistas, ou de sistemas baseados em conhecimentos. Diferentemente dos sistemas clássicos onde os dados de um problema são tratados sequencialmente para se obter um resultado, no sistema especialista existe um motor de inferência que utiliza os dados disponíveis e os conhecimentos armazenados na sua base para gerar novos dados de forma interativa até se chegar à solução do problema. Nestes sistemas, os conhecimentos necessários à solução de um determinado problema são obtidos e organizados em uma base de conhecimentos através de regras e/ou procedimentos. A obtenção desses conhecimentos ou competências, e a organização explícita dos mesmos através de regras são a parte mais difícil e consumidora de tempo no desenvolvimento de um SE [Waterman, 1986]. O motor de inferência é o coração dinâmico do SE. Este módulo contém um conjunto de algoritmos de busca para explorar a base de conhecimentos e gerar as conclusões e resultados desejados [Lavet, 1987]. Este motor de inferência é portanto um conjunto de regras de inferência ou raciocínio. CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 19 Observa-se que a estrutura do sistema especialista da figura A é bem parecida como modelo de tomada de decisão do ser humano apresentado na figura B. O que são Sistemas Especialistas (SE)? A B CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA Uma parte também muito importante de um SE é a sua interface com o usuário e com outros sistemas computacionais, onde são solicitadas novas informações e obtidos novos dados. O que são Sistemas Especialistas (SE)? CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 20 Os sistemas especialistas tentam, portanto incorporar nos programas algumas das características associadas ao pensamento e à inteligência humana, tais como raciocínio, memória, capacidade de decisão e planejamento. Eles têm sido aplicados com sucesso para organizar e disponibilizar uma grande quantidade de conhecimentos de certas áreas específicas. O que são Sistemas Especialistas (SE)? CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIAMECATRÔNICA ESTRUTURA BÁSICA DE UM SISTEMA ESPECIALISTA A estrutura básica para um sistema especialista, é constituída por três elementos fundamentais: base de conhecimento, motor de inferência e interface com o usuário, conforme pode ser observado na figura abaixo: CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA 23/04/2023 21 Base de Conhecimento/informações de diversas fontes A base do conhecimento não é uma simples coleção de informações. A tradicional base de dados com dados, arquivos, registros e seus relacionamentos estáticos é aqui substituída por uma base de regras e fatos e também heurísticas que correspondem ao conhecimento do especialista, ou dos especialistas do domínio sobre o qual foi construído o sistema. Esta base de regras e fatos interage com o usuário e com o motor de inferência, permitindo identificar o problema a ser resolvido, as possibilidades de solução e o processo de raciocínio e inferência que levam a conclusões sobre o problema submetido ao sistema. CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - Profº Ademir UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA MECATRÔNICA O Motor de Inferência O motor de inferência é um elemento essencial para a existência de um sistema especialista. É o núcleo do sistema. É por intermédio dele que os fatos e regras e heurística que compõem a base de conhecimento são aplicados no processo de resolução do problema . A capacidade do motor de inferência é baseada em uma combinação de procedimentos de raciocínios que se processam de forma regressiva e progressiva. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir 23/04/2023 22 Na forma de raciocínio progressivo, as informações são fornecidas ao sistema pelo usuário, que com suas respostas, estimulam o desencadeamento do processo de busca, navegando através da base de conhecimento, procurando pelos fatos, regras e heurísticas que melhor se aplicam a cada situação. O sistema continua nesta interação com o usuário, até encontrar a solução para o problema a ele submetido. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir O Motor de Inferência - Forma progressiva No modelo de raciocínio regressivo, os procedimentos de inferência dão-se de forma inversa. O sistema parte de uma opinião conclusiva sobre o assunto, podendo ser inclusive oriunda do próprio usuário, e inicia uma pesquisa pelas informações por meio das regras e fatos da base de conhecimento, procurando provar se aquela conclusão é a mais adequada solução para o problema analisado. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir O Motor de Inferência - Forma regressiva 23/04/2023 23 A Interface com o Usuário A Interface com o usuário final é talvez o elemento em que os desenvolvedores de sistemas especialistas dedicam mais tempo projetando e implementando. Os procedimentos heurísticos são informais. Um problema submetido a um sistema especialista é endereçado por estratégias de busca. O sistema sempre retém elementos de memória que permitam o encaixe e o desencadeamento com outra estratégia, sempre marcando o caminho percorrido. Para que isto ocorra, é necessário que a interface com o usuário seja bastante flexível. Assim, a interação entre sistema especialista e usuário conduz um processo de navegação, eficiente, na base de conhecimento, durante o processamento das heurísticas. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir A Interface com o Usuário A interface com o usuário flexível permite que o usuário descreva o problema ou os objetivos que deseja alcançar. Permite, ainda, que usuário e sistema adotem um modelo estruturado de consultas. Isto facilita o processo de recuperação do caminho percorrido pelo sistema em tentativas de solucionar o problema. Este caminho, denominado trace é muito importante, pois é a base de pesquisa para o desenvolvimento do processo de explanação. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir 23/04/2023 24 O processo de explanação � consiste na explicação, quando requerida pelo usuário, sobre o "porquê" e o "como" que o sistema chegou a determinada conclusão, rumo à solução do problema analisado. Neste momento, o sistema realiza um processo inverso de busca, percorrendo as trilhas utilizadas e marcadas durante a sessão de consulta e apresentando todos os argumentos que o levaram à solução apresentada. � Este processo é muito importante e proporciona ao usuário subsídios para julgar se adota ou não a solução apresentada pelo sistema especialista. � Ainda, pode-se considerar o processo de explanação como importante instrumento que poderá ser utilizado para o treinamento do usuário, uma vez que apresenta conceitos teóricos e aplicações práticas. � A interface com o usuário pode assumir formas variadas, dependendo de como foi implementado o sistema especialista. � De qualquer forma, a interface com o usuário procura tornar o uso do sistema fácil e agradável, eliminando-se as complexidades. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir EXEMPLOS DE SISTEMAS ESPECIALISTAS UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir 23/04/2023 25 ARQUITETURA PARA O SISTEMA ESPECIALISTA PARA GERENCIAMENTO DA INFORMAÇÃO (SEGI) Um sistema de gerenciamento da informação, deverá ser construído a partir da integração dos seus elementos básicos: interface com o usuário, base do conhecimento e motor de inferência, que podem ser visualizados no diagrama apresentado, na figura a seguir: UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir Diagrama de Contexto de um sistema especialista para gerenciamento de informações UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir 23/04/2023 26 Sistema Especialista para Consultório Médico UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir Sistema Especialista para Diagnóstico de falhas Internet (Utilizando software EXPERT SINTA) Expert SINTA é uma ferramenta visual para criação de sistemas especialistas. A arquitetura mais comum de sistemas especialistas é a que envolve regras de produção (production rules). Essas regras são simplesmente um conjunto de condições no estilo SE... ENTÃO..., com a possibilidade de inclusão de conectivos lógicos relacionando os atributos no escopo do conhecimento e o uso de probabilidades, como vemos no exemplo a seguir: SE carne = vermelha E cor preferida = tinto OU temperatura = ambiente ENTÃO melhor vinho = exemplo CNF 70; O Software Expert Sinta considera estas regras. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir 23/04/2023 27 SISTEMA PROPOSTO: DIAGNÓSTICO FALHAS CONEXÃO INTERNET Metodologia: Problemas na conexão com a internet ocorrem diariamente, e geralmente os usuários iniciantes e intermediários do computador ficam sem saber como resolver o problema. Proposta: orientar o usuário iniciante frente a situações extremamente simples para quem é da área de informática, onde normalmente seria desnecessária a intervenção de um técnico, mas que para estes usuários é um problema.E no caso de ser algo que sozinho este usuário não possa resolver, orientá-lo a procurar ajuda. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir Sistema Especialista para Diagnóstico de falhas Internet (Utilizando software EXPERT SINTA) SISTEMA PROPOSTO: DIAGNÓSTICO FALHAS CONEXÃO INTERNET Perguntas - Interfaces � O cabo está conectado? � Tem um triângulo amarelo no ícone da internet próximo a hora? � Aparece a mensagem: não foi possível se conectar? � Aparece a mensagem: acesso negado ao cache ou url invalida? � Você sabe o que é proxy? � Qual navegador você usa? � É só um site em específico que você não consegue acessar? � Execute a solução de problemas do Windows (botão direito no ícone que mostra a internet conectada->solução de problemas). Deu problema no IP? � Você sabe o que é IP? � Apareceu problema no DNS? � A Internet está lenta? � Você está fazendo download? � O seu problema foi questionado? UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir 23/04/2023 28 SISTEMA PROPOSTO: DIAGNÓSTICO FALHAS CONEXÃO INTERNET Variáveis �Univaloradas: cabo, conectividade, erro, acesso negado, proxy, site, problema ip, ip, dns, lenta, download e outro. �Multivalorada: navegador (chrome, ie, Firefox, outro) UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir Sistema Especialista para Diagnóstico de falhas Internet (Utilizando software EXPERT SINTA) SISTEMA PROPOSTO: DIAGNÓSTICO FALHAS CONEXÃO INTERNET Variável - objetivo A única variável-objetivo utilizada no sistema é diagnóstico, com os valores a seguir relacionados: conecte o cabo; ligue para o responsável de sua internet; altere o proxy; Chrome (configurações -> avançadas -> rede -> alterar proxy); IE (ferramentas>opções da internet->conexões- >configurações de lan); Firefox (editar->preferências- >avançado->rede); tente abrir com outro navegador; verifique se o ip não está fixo; chame um técnico; está lenta por causa o download. UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir Sistema Especialista para Diagnóstico de falhas Internet (Utilizando software EXPERT SINTA) 23/04/2023 29 SISTEMA PROPOSTO: DIAGNÓSTICO FALHAS CONEXÃO INTERNET Regras - Ao total do sistema foram utilizadas 15 regras relacionadas abaixo: UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA Controle e Automação – Profº Ademir
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