Aula 13

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SISTEMAS 
ESPECIALISTAS 
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Caracterizar as aplicações candidatas a sistemas especialistas.
 > Apresentar os domínios de aplicações de sistemas especialistas.
 > Reconhecer vantagens e limitações de sistemas especialistas. 
Introdução
Dentre os múltiplos avanços proporcionados pela evolução da tecnologia, certa-
mente a inteligência artificial (IA) está entre os mais relevantes nos últimos anos 
na sociedade, gerando grandes impactos na vida humana. A IA influenciou muitas 
áreas e continua contribuindo com seu crescimento, como o desenvolvimento de 
software, o aprendizado de máquina (machine learning), a robótica, dentre muitos 
outros ramos de atividades. Os sistemas especialistas (do inglês expert systems), 
foco do nosso estudo, representam uma vertente da IA.
Neste capítulo, você vai entender o que são sistemas especialistas, identifi-
cando quais podem ser suas aplicações. Além disso, terá uma visão abrangente 
das principais vantagens e desvantagens inerentes a esses sistemas.
Características 
e aplicações 
de sistemas 
especialistas
Wheslley Rimar Bezerra
Sistemas especialistas
A base do conhecimento humano é muito ampla e impossível de ser dominada 
por uma única pessoa ou por apenas um grupo específico. Se faz necessário, 
portanto, a especialização de profissionais nas mais diferentes áreas, visando 
evoluí-las, extraindo o que cada uma tem de melhor para benefício da sociedade.
No entanto, em questão de produtividade, uma pessoa, por mais ágil que 
seja, está condicionada e sujeita às limitações comuns aos humanos. Essas 
limitações dificultam a execução de um grande número de tarefas ao mesmo 
tempo, e ainda que alguém consiga cumpri-las quase simultaneamente, fica 
inviável manter a qualidade e assertividade em todas elas.
Desta forma, sistemas especialistas surgiram com o propósito de suavizar 
a carga de trabalho imposta às pessoas, adicionando agilidade, qualidade e 
alto nível de assertividade nessas tarefas. Na prática, um sistema especialista 
é um software dedicado a resolver problemas que seriam tratados apenas 
por pessoas conhecedoras de determinado ramo de atividade.
Badin, Bordignon e Agosti (2017) reforçam que os sistemas especialistas, 
como o próprio nome diz, representam sistemas dedicados a um conhecimento 
específico, atuando como se fossem um humano especialista em determinado 
assunto. Tais ferramentas podem ser desenvolvidas para atuar em diversas 
áreas, como medicina, educação, tecnologia, transporte, turismo, cultura, 
dentre muitas outras. Sendo assim, há uma infinidade de usos para elas.
Como os sistemas especialistas funcionam?
Antes de nos aprofundarmos nas aplicações de sistemas especialistas, ve-
jamos quais são as principais percepções da literatura em relação a essas 
ferramentas. O’Brien e Marakas (2013), por exemplo, afirmam que os sistemas 
que possuem como base fundamental o conhecimento representam uma das 
implementações mais práticas da IA nas empresas.
Guerra et al. (2020), por sua vez, destacam que um sistema especialista é 
modularizado, ou seja, dividido em componentes como base de conhecimento, 
máquina/motor de inferência e interface de usuário. Vamos entender cada 
um desses componentes a seguir:
 � Base de conhecimento — é o conjunto de fatos e informações adquiridos 
sobre determinada área, somado ao mecanismo que estrutura o raciocí-
nio de um especialista (expert). Essas informações são guardadas para 
serem utilizadas em momento oportuno pela máquina de inferência. 
Características e aplicações de sistemas especialistas2
Uma base de conhecimento pode ser representada de diversas formas 
em sistemas especialistas, como frames e raciocínio baseado em casos.
 � Máquina/motor de inferência — é o componente responsável pela in-
formação já processada que será enviada ao usuário, ou seja, a decisão. 
 � Interface de usuário — é o componente que interage diretamente com 
o usuário, conferindo-lhe o poder de enviar suas requisições ao motor 
de inferência. Além disso, é por meio da interface que o usuário poderá 
visualizar as respostas às suas solicitações.
Na Figura 1, é possível observar um exemplo de modelo de sistema espe-
cialista utilizado para análises de acessibilidade em textos.
Figura 1. Arquitetura de um sistema especialista para avaliação de acessibilidade em textos.
Fonte: Guerra et al. (2020, documento on-line). 
No exemplo, é possível observar como funciona a interação entre os usu-
ários, o sistema especialista e seus componentes e, por fim, o especialista. 
Podemos traduzir esse funcionamento em um passo a passo simplificado 
(GUERRA et al., 2020):
1. O usuário envia um arquivo em formato docx ou ePUB pela interface do sis-
tema especialista, para que a acessibilidade do documento seja analisada.
2. O arquivo é submetido a uma interface de programação de aplicativos 
(API), que faz a extração de parâmetros e devolve para o sistema tais 
parâmetros já extraídos.
Características e aplicações de sistemas especialistas 3
3. Esses parâmetros são salvos no formato JSON e são lidos pelo sistema.
4. Uma vez na máquina de inferência, as análises são feitas de acordo 
com os dados existentes na base de conhecimento.
5. Em seguida, após análise, o aplicativo retorna para o usuário em quan-
tas regras o arquivo inicial enviado pelo usuário foi analisado e em 
quantas ele passou. São exibidas ainda as informações relacionadas 
à quantidade de regras em que o arquivo foi reprovado.
Há ainda uma interface para o especialista efetuar as manutenções ne-
cessárias na base de conhecimento, de modo a garantir maior acurácia nas 
análises feitas pelo sistema.
As siglas ePub e docx representam formatos de arquivos digitais. O 
ePub é um formato muito utilizado em livros e revistas digitais. Já 
o docx é um formato para textos, geralmente processados no Microsoft Word.
Na Figura 2 é possível observar outro modelo, dessa vez mais gené-
rico, de como ocorre a comunicação dos componentes de um sistema 
especialista.
Figura 2. Componentes de um sistema especialista.
Fonte: O'Brien e Marakas (2013, p. 383).
Características e aplicações de sistemas especialistas4
Nesse exemplo, a estrutura simplificada é a seguinte:
1. O usuário faz sua solicitação por meio de um computador com um 
programa de interface de usuário.
2. A solicitação é encaminhada à máquina/motor/mecanismo de inferên-
cia, que faz suas consultas à base de conhecimento, processa as infor-
mações e retorna para o usuário uma resposta da análise dos dados.
Além disso, há outra interface, dessa vez para manutenções na base de 
conhecimento, que funciona assim:
1. O especialista se conecta ao computador que possui um Programa de 
Aquisição de Conhecimento e envia suas solicitações de alteração ou 
atualização da base de conhecimento. Aqui, ele pode submeter todas 
as alterações que achar importante para o sistema especialista.
2. O Programa de Aquisição de Conhecimento faz as alterações na base 
de conhecimento e retorna para o especialista uma mensagem de 
confirmação de alteração e/ou de atualização realizada.
Os dois modelos estruturais de sistemas especialistas aqui exem-
plificados são apenas exemplos e podem variar de acordo com a 
característica do ramo de atividade e do planejamento do software.
Segundo O’Brien e Marakas (2013), um sistema especialista assume o 
papel de consultor do usuário final, questionando o usuário sobre quais são 
suas necessidades. Em seguida, faz uma consulta na base de conhecimento 
a partir das informações passadas pelo usuário. Ao final, retorna com um 
raciocínio montado, explica-o ao usuário e o orienta na tomada de decisões.
Características das aplicações candidatas a sistemas 
especialistas
Mas quais são os critérios determinantes para que uma aplicação seja clas-
sificada como um sistema especialista? Para O’Brien e Marakas (2013), tais 
critérios podem ser definidos como domínio, especialidade, complexidade, 
estrutura e disponibilidade. Vejamos suas principais características:Características e aplicações de sistemas especialistas 5
 � Domínio — o campo exclusivo a que pertence o problema a ser solu-
cionado pelo sistema especialista, limitado e bem específico da área 
em que a aplicação deve ser atuante.
 � Especialidade — o problema que a aplicação irá resolver, e que seria 
naturalmente solucionado por um especialista, por meio de técnicas 
e insights que são comuns às pessoas que se dedicaram a estudar a 
área de conhecimento em questão.
 � Complexidade — o problema a ser solucionado pela aplicação requer 
uma análise profunda e minuciosa, uma vez que aplicações tradicionais 
não conseguiriam resolvê-la de maneira convencional.
 � Estrutura — os sistemas especialistas lidam com dados de todos os 
tipos. Em alguns momentos, esses dados podem estar desestruturados, 
incompletos, duplicados ou até mesmo conflitantes. Mesmo assim, a 
aplicação especialista conseguirá fazer análises por meio de inferência, 
obtendo os respectivos resultados.
 � Disponibilidade —os sistemas especialistas são desenvolvidos com o 
apoio de um profissional da área, bem como das pessoas que farão 
uso dos sistemas no dia a dia.
Desenvolvimento de sistemas especialistas 
e suas aplicações
Os sistemas especialistas são desenvolvidos em etapas (ou fases) bem de-
finidas, que geralmente apresentam a seguinte estrutura (KERSCHBAUMER, 
[2018?]):
1. Seleção do problema — nesta primeira etapa, o problema que o sistema 
tentará resolver deverá ser definido. Algumas direções podem ser 
tomadas para auxiliar nesta tomada de decisão:
 ■ o problema selecionado deve envolver algo que esteja afetando 
muitas pessoas, pois somente assim se justificaria a sua escolha;
 ■ a seleção do profissional especialista deve ser feita com muita 
atenção, afinal, as soluções que o sistema construirá serão baseadas 
na expertise do especialista;
 ■ define-se junto com o especialista qual será a acurácia esperada e 
aceitável pelo sistema especialista.
2. Aquisição de conhecimento — segundo Hidalgo (2015), a aquisição de 
conhecimento se dá por sua compreensão, organização, extração e 
Características e aplicações de sistemas especialistas6
estruturação, sendo então armazenado em uma base de conhecimento. 
Aqui ocorrem os seguintes passos:
 ■ reunião com o especialista, a fim de entender melhor a área de 
conhecimento e explanar o problema com maior profundidade;
 ■ seleção junto com o especialista de quais são as informações mais 
relevantes e que farão parte da base de conhecimento do sistema 
especialista.
3. Representação do conhecimento — o conhecimento que está arma-
zenado na base de conhecimento deve ser organizado em forma de 
regras ou scripts.
4. Codificação — etapa de desenvolvimento do sistema propriamente 
dito, em que os desenvolvedores iniciam a programação dos módulos, 
vinculando-os à base de conhecimentos.
5. Teste e avaliação — etapa em que o sistema deve ser testado com um 
determinado número de usuários para verificar se está atendendo às 
necessidades e se a base de conhecimento está consistente. Alguns 
pontos de atenção:
 ■ é importante que o especialista participe do processo de testes, 
a fim de atestar se as informações passadas pelo sistema estão 
coerentes com o problema a ser solucionado;
 ■ é o momento de colher feedback dos usuários do sistema, pois 
podem ser identificados problemas que passaram despercebidos 
na fase de codificação.
6. Implementação e manutenção — depois de tudo pronto, é chegado o 
momento de implementar o sistema oficialmente. Aqui, alguns cuidados 
devem ser tomados:
 ■ um treinamento deve ser marcado para que os usuários entendam o 
sistema não apenas de forma teórica, mas principalmente na prática;
 ■ a equipe de desenvolvimento também deve ser treinada para que 
possa efetuar as devidas manutenções, quando necessário;
 ■ é importante construir uma documentação para o sistema 
especialista.
Aplicação dos sistemas especialistas
São praticamente infinitas as possibilidades de aplicação de sistemas es-
pecialistas. Observe, a seguir, cinco categorias em que eles podem ser 
utilizados:
Características e aplicações de sistemas especialistas 7
 � Gerenciamento de decisões — nesta categoria encontram-se os sis-
temas que auxiliam no processo de tomada de decisão, baseando-
-se em fatos e informações que lhes são submetidas. São utilizados 
principalmente em áreas de gestão administrativa de empresas, pois 
podem ajudar em decisões importantes para o andamento da institui-
ção. Essas decisões podem afetar diretamente os recursos humanos 
e financeiros da empresa.
 � Diagnóstico/solução de problemas — nesta categoria encontram-se 
os sistemas que, por exemplo, com base em dados clínicos, podem 
auxiliar na identificação de diagnósticos para doenças, de acordo com 
os sintomas informados pelo paciente. Tais sintomas informados são 
comparados com o histórico de outros pacientes, que se encontram 
na base de conhecimento do sistema especialista. 
Embora esses sistemas ofereçam insumos suficientes para o diag-
nóstico e a identificação de quais medicamentos são mais indicados 
ao paciente, é importante que a decisão final ainda seja tomada pelo médico, 
que analisará o relatório dado pelo sistema e comunicará ao paciente quais 
devem ser os próximos passos no tratamento. Hidalgo (2015), afirma que a área 
médica foi uma das primeiras a receber os sistemas especialistas.
 � Projeto/configuração — nesta categoria encontram-se os sistemas 
utilizados em instalações e configurações de equipamentos. Eles têm 
a capacidade de definir quais são as melhores alternativas de software 
para determinado hardware, priorizando a melhor performance, ou 
ainda se determinado software é compatível ou não com um hardware.
 � Seleção/classificação — nesta categoria encontram-se os sistemas 
que, com base no conhecimento, ajudam o usuário a escolher um 
processo ou produto em detrimento de alternativas. Tais sistemas 
conseguem identificar se determinado processo apresenta riscos ao 
usuário, exibindo o grau de probabilidade do usuário sofrer alguma 
consequência por uma escolha errada.
 � Monitoramento/controle de processo — nesta categoria encontram-se 
os sistemas que gerenciam processos e equipamentos que atendem 
em larga escala. Eles conseguem medir o estado de funcionamento 
do equipamento, considerando ainda quando a máquina deve parar 
para manutenção.
Características e aplicações de sistemas especialistas8
No Quadro 1, são destacados alguns exemplos de usos de sistemas espe-
cialistas, de acordo com cada categoria citada anteriormente.
Quadro 1. Categorias de aplicação de sistemas especialistas
Categoria Onde utilizar
Gerenciamento de 
decisões
 � Análise de carteira de empréstimo
 � Avaliação de desempenho de funcionário
 � Apólice de seguros
 � Projeções demográficas
Diagnóstico/solução de 
problemas
 � Calibragem de equipamentos
 � Centrais de atendimento
 � Verificação de erros em software
 � Diagnósticos médicos
Projeto/configuração � Instalação de equipamentos
 � Redes de comunicação
 � Plano ideal de montagem
Seleção/classificação � Seleção de materiais
 � Verificação de fraudes
 � Classificação de informações
Monitoramento/controle 
de processo
 � Controle de equipamentos
 � Controle de estoque
 � Monitoramento da produção
 � Testes químicos
Fonte: Adaptado de O'Brien e Marakas (2013).
Vantagens, limitações e diferenças entre 
sistemas especialistas
Como toda e qualquer tecnologia em ascensão, os sistemas especialistas pos-
suem vantagens e desvantagens/limitações, que podem afetar o dia a dia de 
quem utiliza essas ferramentas. Dessa forma, vamos destacar a seguir as prin-
cipais vantagens, desvantagens e diferenças entre esses sistemas de software.
Vantagens
Uma das grandes vantagens de um sistema especialista é a disponibilidade. 
Diferentemente de um profissional da área, os sistemas especialistas estão 
Características e aplicações de sistemas especialistas 9
à disposição em todos os momentos, não passando porproblemas comuns 
aos seres humanos, como doenças, cansaço, incompatibilidade de perfil, 
motivação por questões éticas ou até mesmo a morte. Isso garante que esse 
tipo de ferramenta dedique-se em praticamente 100% do tempo na execu-
ção de suas tarefas, salvo em situações de manutenção programada, que o 
colocam em um estado de indisponibilidade temporária. Outras vantagens 
importantes são:
 � A tecnologia utilizada na construção de um sistema especialista pode 
ser aproveitada em diversas outras áreas do conhecimento, permitindo 
o surgimento de outros sistemas de mesmo porte.
 � Em geral, sistemas especialistas são de fácil manutenção, pois as regras 
de negócio são organizadas em um modelo compreensível ao profis-
sional especialista naquele conhecimento ao qual o sistema se propõe 
a atender, facilitando possíveis alterações na estrutura do software.
 � O nível de assertividade de um sistema especialista é alto, visto que 
sua base de conhecimento é oriunda de um grupo de pessoas especia-
lizadas naquela área de conhecimento. Sua performance, portanto, é 
muito elevada, superando o desempenho de um especialista humano.
 � Os sistemas especialistas, em geral, são rápidos e suas respostas 
apresentam grande confiabilidade, por serem bastante completas 
e estáveis, pois se baseiam no conhecimento de especialistas e no 
histórico de outros atendimentos.
 � São sistemas flexíveis, adaptando-se facilmente ao ambiente onde 
estão inseridos.
 � São sistemas estáveis, manuteníveis e possibilitam integração com 
outras ferramentas.
 � Não dependem de muitos profissionais no processo de interação.
Desvantagens
 � Quando um sistema especialista é mantido por muitos especialistas 
humanos que possuem vivências e experiências diferentes sobre de-
terminado assunto, pode ser que utilizem abordagens completamente 
diversas entre si, prejudicando a qualidade de respostas que o sistema 
repassa aos usuários.
 � Por ser um sistema especialista, seu conhecimento encontra-se limitado 
à sua área de atuação, não tendo em sua base conhecimentos de outras 
Características e aplicações de sistemas especialistas10
áreas. Isso acarreta certa fragilidade, sendo que conhecimentos gerais e 
até mesmo considerados mais simples não são abordados pelo sistema.
 � Muitos usuários, descrentes do poder da tecnologia, não confiam na 
forma como os sistemas especialistas tratam os problemas que lhes 
são apresentados. Assim, tais usuários podem preferir ser atendidos 
pelo próprio especialista da área.
 � Em raras ocasiões, é possível que o sistema especialista não dê uma 
resposta precisa, gerando algumas interpretações ambíguas e, por 
consequência, dependência de um especialista humano para que o 
problema seja de fato resolvido. Em geral, isso ocorre quando uma 
base de conhecimento não foi adequadamente completada pelos 
especialistas.
Embora existam desvantagens nos sistemas especialistas, certamente 
suas vantagens superam as expectativas, e na maioria dos casos só se tem a 
ganhar ao fazer uso desse tipo de software. Certamente, nos próximos anos 
os sistemas especialistas se tornarão cada vez mais presentes em nossas 
vidas. Quanto mais a IA evolui, mais “humanizadas” estão as percepções 
desses sistemas.
Diferenças
Algumas diferenças, contudo, são encontradas entre os sistemas especialistas 
e os sistemas convencionais. 
Sistema convencional
Software projetado com base em algoritmos, que possuem uma sequência 
finita e predefinida de processos. Por conseguinte, seu comportamento é 
totalmente previsto em código, ou seja, o resultado de suas operações está 
sempre dentro do esperado. Além disso, um sistema convencional trabalha 
da mesma forma sempre que é executado, processando os dados que lhes 
são imputados de maneira repetitiva.
De forma geral, um sistema convencional recebe um conjunto massivo 
de dados, os processa em larga escala e retorna respostas para o usuário 
por meio de uma interface. Contudo, esse processamento não requer o uso 
de IA, uma vez que o resultado do processamento estará sempre dentro do 
esperado pelo programador. Isso ocorre porque a lógica e regra de negócio 
do sistema é totalmente definida no código da aplicação.
Características e aplicações de sistemas especialistas 11
Sistema especialista
Software reconhecido por trabalhar com grandes bases de informações, 
ou seja, os insumos não são considerados simplesmente como dados, mas 
como conhecimento.
Geralmente, essas bases são oriundas dos próprios especialistas da área 
na qual o sistema atua. Ao contrário do que ocorre com os sistemas conven-
cionais, nos sistemas especialistas as respostas aos usuários são dadas após 
uma busca heurística ser realizada pelo software. Dessa forma, os resultados 
podem não seguir um padrão. Isso significa que a IA por trás de um sistema 
especialista tentará encontrar novas soluções aos problemas.
Nos sistemas especialistas, o conhecimento é abordado nas estruturas 
de dados e não nas instruções em si, fazendo com que o sistema se torne 
independente do conhecimento do domínio do problema. É importante 
deixar claro que um sistema especialista não é criado pelo especialista 
no assunto, e sim por um engenheiro do conhecimento, profissional res-
ponsável por traduzir o conhecimento do especialista em regras a serem 
adicionadas ao sistema por um desenvolvedor em alguma linguagem de 
programação.
Na prática, o engenheiro do conhecimento é um profissional da área de 
IA. Apesar de não ter o domínio sobre o conhecimento específico em que o 
sistema está sendo projetado para atuar, ele sabe como o conhecimento é 
estruturado e como deve ser implementado no sistema. Assim, suas percep-
ções são muito importantes, pois quanto maior a profusão de informações, 
regras e fatos definidos para o sistema, mais precisas serão suas respostas 
aos usuários.
Referências
BADIN, E.; BORDIGNON, M.; AGOSTI, C. Inteligência artificial aplicada ao ensino de 
expressões algébricas: sistema tutor inteligente PAT2Math. Unoesc & Ciência-ACET, 
v. 8, n. 1, p. 61–68, 2017. Disponível em: https://portalperiodicos.unoesc.edu.br/acet/
article/view/12666. Acesso em: 7 nov. 2020.
GUERRA, P. et al. Aplicativo mobile para avaliar a acessibilidade de objetos de apren-
dizagem utilizando um sistema especialista. Revista Educação Especial, v. 33, p. 1–26, 
2020. Disponível em: https://periodicos.ufsm.br/educacaoespecial/article/view/42711/
html. Acesso em: 7 nov. 2020.
HIDALGO, E. M. P. Método de aquisição de conhecimento para sistemas especialistas 
destinados à diagnose de falhas: aplicação de técnicas de análise de confiabilidade 
e de risco. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia) — Universidade de São Paulo, São 
Paulo, 2015. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-16112015-
112404/publico/Tese_ERICK.pdf. Acesso em: 7 nov. 2020.
Características e aplicações de sistemas especialistas12
KERSCHBAUMER, R. Sistemas especialistas. Santa Catarina: IFC, [2018?]. Disponível 
em: http://professor.luzerna.ifc.edu.br/ricardo-kerschbaumer/wp-content/uploads/
sites/43/2018/02/3-Sistemas-Especialistas.pdf. Acesso em: 7 nov. 2020.
O'BRIEN, J. A.; MARAKAS, G. M. Administração de sistemas de informação. 15. ed. Porto 
Alegre: AMGH, 2013.
Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos 
testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da 
publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas 
páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores 
declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou 
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Características e aplicações de sistemas especialistas 13