English
Italiano
Lietuvių
Polski
RomânăParte teórica
- O que é a Inteligência Artificial?
O mundo está em constante evolução e as coisas de que só ouvimos falar nos filmes de ficção científica já são uma realidade. Um dos conceitos mais famosos na Indústria 4.0 é a Internet das Coisas ( Internet of Things – IoT) e a Inteligência Artificial (IA).
A definição de Inteligência Artificial é interpretada de diferentes maneiras nos círculos académicos. O termo Inteligência Artificial foi usado pela primeira vez por John McCarty em 1956. Segundo ele, a inteligência artificial é uma ciência que inclui engenharia mecânica, especialmente programas inteligentes (McCarthy, 2007). Esta definição foi complementada pelo termo citado por Jack Copeland, que definiu inteligência artificial como a capacidade de um computador digital ou robot controlado por computador para realizar tarefas relacionadas com seres inteligentes (M. Warszycki, 2019). Por sua vez, de acordo com N. J Nilsson da Universidade de Stanford nos EUA, esta é uma questão que dá sentido aos métodos de conceção de máquinas inteligentes de tal forma que imitam a inteligência humana. (Nilsson, 2004).
Como podemos ver, todas as definições são ligeiramente diferentes, mas têm uma parte em comum porque a Inteligência Artificial é referida como um programa de computador ou uma máquina que funciona sob o controlo de um programa de computador. Em termos simples, a Inteligência Artificial é um sistema ou máquina que imita a inteligência humana ao executar várias tarefas e tem a capacidade de melhorar com base na informação recolhida.
A Inteligência Artificial já está presente na nossa vida quotidiana, mas espera-se que as suas futuras aplicações tragam enormes mudanças.
Figura 1. Tipos de Inteligência Artificial
Fonte: https://mc.ai/different-types-of-artificial-intelligence/
Tipos de Inteligência Artificial:
Tipo 1 – Com base nas Capacidades
- Inteligência Artificial Estreita (Fraca) (IAE) – aplica a IA apenas a tarefas específicas ou a tipos específicos de problemas. Concentra-se numa tarefa específica que pode ser melhor executada quando comparada com a dos seres humanos. Exemplos de inteligência artificial fraca: assistente de voz (por exemplo, Siri), tradutor automático (Google Translator, Deepl), autocondução de carros (Tesla), aplicações Smartphone, ferramentas de identificação de imagens, filtros de spam, etc. Nesta fase, a máquina não tem a capacidade de pensar, apenas executa um conjunto de funções pré-definidas.
- Inteligência Geral Artificial (IGA) – É um tipo de Inteligência que também é conhecida como a IA Forte. Todas estas são máquinas que têm a capacidade de pensar e que são capazes de tomar decisões tal como as pessoas. Atualmente não temos nenhum exemplo de uma IA forte, mas graças ao rápido desenvolvimento da tecnologia, em breve poderemos criar máquinas tão inteligentes como as pessoas. Estes sistemas terão muitas possibilidades, abarcando diferentes áreas. Serão capazes de reagir e improvisar tal como as pessoas perante cenários sem precedentes. Uma IA forte é vista pelos cientistas como uma ameaça à existência humana. Os cientistas temem que ela possa competir com as pessoas e, como resultado, substituí-las.
- Super Inteligência Artificial (SIA) – A SIA será o ponto mais alto de desenvolvimento da Inteligência Artificial e será a forma mais forte de inteligência alguma vez existente na Terra. Graças a um nível extremamente elevado de processamento de dados, memória e capacidade de decisão, as máquinas serão capazes de executar todas as tarefas melhor do que os seres humanos. Os cientistas temem que o aparecimento desta inteligência conduza à “Singularidade Tecnológica”, uma situação em que o desenvolvimento da tecnologia atinja uma fase descontrolada, resultando numa mudança inimaginável na civilização humana.
Figura 2: Inteligência Artificial baseada em Capacidades
Fonte: https://accilium.com/en/autonomous-driving-one-step-closer-to-artificial-intelligence
Tipo 2 – Com base na Funcionalidade:
- Máquina reativa – Máquinas que funcionam unicamente com base nos dados que possuem, tendo em conta apenas a situação atual. Este tipo de inteligência artificial não tem o poder da memória e, portanto, não é capaz de utilizar a informação previamente adquirida para obter melhores resultados no futuro. As máquinas reativas são o tipo mais antigo e mais básico de inteligência artificial. Como exemplo deste tipo de inteligência podemos considerar o supercomputador de xadrez, famoso por derrotar o campeão internacional Garry Kasparov no final dos anos 90. Este computador tem a capacidade de reconhecer e movimentar-se em torno do tabuleiro de xadrez, pelo que escolhe o melhor movimento possível para si próprio. No entanto, não é possível aprender com os seus movimentos anteriores.
- Memória Limitada – É um tipo de Inteligência Artificial que tem a sua própria memória e pode tomar decisões conscientes e melhoradas através do exame de dados passados. Esta Inteligência Artificial tem memória de curto prazo ou temporária e pode ser utilizada para armazenar experiências passadas e assim avaliar ações futuras. Exemplos deste tipo de inteligência são os automóveis com autocondução, que têm memória limitada e utilizam dados do passado recente para tomar decisões imediatas. Estes carros armazenam dados tais como localização GPS, velocidade de outros carros, identificação de civis que atravessam a estrada, semáforos, etc.
- Teoria da Mente – Este é um tipo avançado de inteligência que se encontra de momento na fase de investigação e a sua utilização está limitada aos laboratórios de investigação. Segundo os cientistas, esta categoria de máquinas desempenhará um papel fundamental na psicologia porque se centrará principalmente na inteligência emocional, de modo a compreender as crenças e pensamentos humanos. Com base na compreensão das mentes humanas, das suas emoções, etc. será capaz de mudar a sua própria resposta. A Teoria da IA da Mente ainda não foi totalmente desenvolvida, mas está a ser levada a cabo uma investigação intensiva neste campo. Um exemplo deste tipo de inteligência é o protótipo de robot desenvolvido pelo investigador Winston, que pode prever o movimento de outros robots e decidir qual o caminho a seguir para evitar colisões.
- IA autoconsciente – Este é o último tipo de inteligência artificial cuja existência é apenas hipotética e existe apenas em filmes de ficção científica. Este tipo de inteligência irá compreender e evocar emoções humanas, mas também terá a capacidade de ter as suas próprias emoções. Os cientistas acreditam que estamos a décadas ou mesmo séculos de implementar este tipo de inteligência artificial. Acreditam também que devemos ter cuidado com eles, porque as máquinas que atingem um estado de superinteligência podem ser um problema quando consideram a humanidade como uma ameaça potencial, o que pode resultar no fim da espécie humana na Terra.
Figura 3. Tipos de Inteligência Artificial baseada na Funcionalidade
Fonte: https://searchenterpriseai.techtarget.com/definition/AI-Artificial-Intelligence
Porque é que a inteligência artificial é importante na Indústria 4.0?
O progresso tecnológico, a automação e a robotização fazem com que as tecnologias digitais impulsionem a economia. A implementação da inteligência artificial pelas empresas exige que estas entrem na fase de digitalização. O uso de Inteligência Artificial numa empresa aumenta a produtividade e a eficiência. Isto deve-se ao facto de os processos ou tarefas que uma vez exigiram o envolvimento humano serem automatizados.
A Inteligência Artificial é vista como um elemento chave na transformação digital da sociedade e tornou-se uma prioridade na UE.
A introdução de soluções para criação de valor na indústria 4.0 requer inteligência artificial e indústria 4.0 para cooperar num processo em três fases (R. Poreda, 2019):
- Recolha de dados – A indústria é capaz de equipar as suas linhas de produção com sensores que irão recolher informação sobre o processo de produção (Internet das Coisas), o que é possível através da introdução de soluções de baixo custo que recolhem dados.
- Análise de dados – A quantidade de dados que é hoje recolhida por pessoas e computadores é enorme. A Inteligência Artificial permite a análise de inúmeras quantidades de informação, para que uma empresa seja capaz de identificar informação relevante e, ao mesmo tempo, gerar soluções que possam criar valor acrescentado. Os sistemas de Inteligência Artificial são utilizados em sectores como o marketing, o comércio eletrónico, mas estão a infiltrar-se cada vez mais no sector industrial.
- Ações – Tendo recolhido e analisado dados, podemos introduzir soluções que irão criar valor na indústria 4.0.
Figura 4, Fonte: https://pl.freepik.com/darmowe-wektory/tlo-twarzy-sztucznej-inteligencji_5513843.htm#page=1&query=Artificial%20Intelligence&position=1
Os benefícios da implementação da Inteligência Artificial:
– Maior segurança – A Inteligência Artificial permite a análise de dados históricos e dados de produção atuais. Um dos principais problemas que todas as empresas enfrentam são os acidentes no local de trabalho, que não só conduzem a danos para a saúde, mas também envolvem custos elevados. Ao analisar os dados, a Inteligência Artificial é capaz de identificar a sequência de incidentes, avisar sobre o risco de acidentes e intervir.
– Otimização da produção – A Inteligência Artificial é capaz de identificar o elemento de produção que vale a pena explorar e otimizar. Estes podem ser custos relacionados com o consumo de energia ou operação de máquinas menos eficientes para uma atividade específica.
– Predição – A Inteligência Artificial permite-lhe reconhecer a combinação de condições que causam falhas e analisar ações que lhe permitem evitá-las. Tudo é feito em tempo real, o que lhe permite reduzir o número de paragens e avarias não planeadas e aumentar o tempo de produção das máquinas, aumentando assim a produção.
– Introdução de novos produtos e soluções empresariais – A Inteligência Artificial permite o desenvolvimento de novas soluções e o surgimento de novas aplicações que se traduzem num aumento das receitas comerciais.
– Melhor tomada de decisões – Os sistemas que utilizam IA não têm os seus sentimentos, preconceitos e interpretações, ao contrário das pessoas, pelo que podemos ter a certeza de que as decisões tomadas pelos sistemas não são motivadas por emoções.
– Trabalho constante – Sistemas artificialmente inteligentes não se sentem cansados depois do trabalho, ao contrário das pessoas que precisam de descanso durante um certo período de tempo.
Segundo a revista Harvard Business Review, as empresas utilizam principalmente a Inteligência Artificial para detetar e prevenir intrusões, resolver problemas técnicos, limitar o trabalho de gestão da produção e avaliar as regras internas de cooperação com os fornecedores.
Figura 5 – Como as empresas à volta do mundo estão a utilizar a Inteligência Artificial
Fonte: https://hbr.org/2017/04/how-companies-are-already-using-ai
Como podemos usar a Inteligência Artificial na educação?
Uma das primeiras áreas de aplicação da inteligência artificial foi a medicina. Durante a última década, a implementação da inteligência artificial na educação foi baseada no raciocínio, planeamento e processamento linguístico. Um exemplo de IA na educação é o Intelligent Tutor Systems, que é um software informático concebido para simular o comportamento dos docentes e para dar a orientação apropriada. O software é capaz de acompanhar as fases de aprendizagem, diagnosticar conceitos errados e estimar a compreensão do problema por parte do utilizador. Outra vantagem deste software é que as tarefas são adaptadas ao aprendente ao nível adequado com conteúdo apropriado. Os programas que utilizam este software incluem Tabtor ou Carnegie Learning.
Utilização da Inteligência Artificial na educação:
Plataformas educativas
Muitas plataformas educacionais estão a investir cada vez mais em Inteligência Artificial para fornecer os cursos mais personalizados para os seus alunos. Estas plataformas permitem a criação de testes individuais, instruções e feedback. Com tais plataformas, os estudantes preenchem as suas lacunas de conhecimento.
O desenvolvimento atual da inteligência também permite a digitalização e análise das expressões faciais dos estudantes, com base nas quais, a plataforma pode alterar a lição/nível de acordo com as necessidades dos estudantes.
Aprendizagem global
Ao utilizar a Inteligência Artificial na educação, estudantes de todo o mundo têm a oportunidade de partilhar os seus conhecimentos. Isto é possível graças a cursos e programas de formação que estão disponíveis nas plataformas e dispõem de materiais de aprendizagem interativos dos melhores professores.
Assistentes de voz
Os assistentes de voz permitem-lhe utilizar diferentes materiais de aprendizagem sem comunicar com o professor. Permitem aos estudantes utilizar a plataforma em qualquer altura e em qualquer lugar. Exemplos: Apple Siri, Google Home
Conteúdo inteligente
Materiais educacionais tais como manuais digitais ou interfaces que são adaptados ao utilizador.
Em suma, existem muitas soluções baseadas na inteligência artificial que melhoram o campo da educação. Esta indústria é bastante promissora, devido às incríveis oportunidades de desenvolvimento.
Algumas aplicações educacionais que utilizam IA:
- Duolingo – uma das mais populares aplicações de aprendizagem de línguas. Oferece a possibilidade de conversação de texto com falantes nativos cujo papel tem sido assumido pela inteligência artificial. A utilização de robots de aprendizagem de línguas pode ser uma solução muito mais simples e menos stressante para os estudantes, porque estes não falam com uma pessoa real. A aplicação de chat de Inteligência Artificial está disponível nos smartphones iOS. O Bate-papo é possível em três línguas: espanhol, francês e alemão.
- Brainly – é uma comunidade educacional para aprendizagem mútua de perguntas e respostas. Estudantes e professores podem fazer perguntas sobre um tema que lhes interesse e obter respostas.
- iTalk2Learn – iTalk2Learn é um projeto interdisciplinar que combina conhecimentos de aprendizagem mecânica, modelação de utilizadores, sistemas inteligentes de aprendizagem, processamento de linguagem natural, psicologia educacional e educação matemática.
Que competências são necessárias para ensinar os alunos com o uso do conceito de Inteligência Artificial na sala de aula?
As principais competências necessárias para ensinar os estudantes com Inteligência Artificial são as competências digitais que se relacionam com o uso consciente e crítico das tecnologias digitais. Estas competências permitem a aquisição de informação, comunicação e resolução de problemas básicos em todos os aspetos da vida.
As competências digitais também significam a capacidade de utilizar conteúdos digitais, de utilizar a tecnologia de forma curiosa e aberta, de filtrar conteúdos digitais, de programar, de os disponibilizar e de adotar uma abordagem ética e responsável na utilização de ferramentas digitais.
Muitos professores estão convencidos de que os alunos não têm qualquer problema em utilizar as novas tecnologias, pelo que desistem de utilizar as TIC nas suas aulas, e isto pode também dever-se à rotina e habituação aos métodos tradicionais de ensino. Os professores que utilizam tecnologias modernas de forma eficiente e as aplicam nas aulas têm vantagens significativas e são capazes de desenvolver estas competências entre os seus alunos. Os professores que têm dificuldade em implementar a Inteligência Artificial no ensino podem beneficiar de workshops ou formação em linha, que são agora muito populares. Por exemplo, a equipa da IBM desenvolveu o sistema Edzia, que fornece aos professores informações comprovadas para que não tenham de procurar na Internet a resposta a uma pergunta que lhes interessa.
À luz da situação atual causada pela pandemia da COVID-19, é muito importante que os professores continuem a desenvolver competências digitais, o que facilita muito o seu trabalho com os jovens.
- Possíveis benefícios da utilização da Inteligência Artificial na educação
Nos últimos anos, foram feitas tentativas para introduzir tecnologias modernas na educação, nomeadamente através da introdução de livros escolares digitais, escolas com iPad nos Países Baixos e sistemas de tablets fechados nos Estados Unidos. No entanto, o potencial da inteligência artificial na educação ainda não foi plenamente explorado.
Cada estudante é diferente – têm diferentes capacidades, motivações, problemas e estilos de aprendizagem. O problema da educação atual é que o sistema educativo não está adaptado a esta diversidade e muitas vezes o potencial dos estudantes não é utilizado. Os professores que têm um tempo de aula limitado não são capazes de personalizar o processo de aprendizagem de cada aluno da sua turma, pelo que os algoritmos de IA serão muito úteis aqui.
A inteligência artificial pode proporcionar uma melhor experiência de aprendizagem, adaptando a aprendizagem às necessidades de cada estudante e assegurando o acesso universal aos estudantes. Pode também automatizar os sistemas de classificação e fornecer apoio adicional aos estudantes, dependendo das suas necessidades.
Graças aos recentes desenvolvimentos no campo da inteligência artificial, os computadores são capazes de executar tarefas complexas e o seu algoritmo é desenvolvido através da autoaprendizagem. Na educação, o sistema não é capaz de substituir o professor, mas pode melhorar as suas competências no processo educativo.
Vejamos como podemos aplicar a Inteligência Artificial na educação, como a Inteligência Artificial pode melhorar o processo educativo e que benefícios serão obtidos pelos estudantes e professores que a utilizam.
- Algoritmos que personalizam o processo de aprendizagem – Estes algoritmos são utilizados em muitas plataformas de e-learning e serviços educativos. Os módulos de personalização do ensino permitem-nos fazer corresponder os materiais educativos aos nossos interesses, perfil, formato ou histórico de formação anterior. Além disso, os algoritmos são capazes de analisar lacunas de competência e recomendar ações para as preencher.
- Educação a qualquer hora e em qualquer lugar – Os estudantes desempenham cada vez mais as suas tarefas utilizando os seus smartphones. Aplicações baseadas em Inteligência Artificial permitem a aprendizagem no seu tempo livre. Além disso, graças a algumas aplicações, os estudantes podem obter feedback em tempo real.
- Mentores Virtuais – Os mentores virtuais têm a capacidade de seguir o progresso dos alunos em tempo real.
Figura 7. Benefícios para os alunos
- Automatização dos processos de formação – as pessoas envolvidas na formação sabem muito bem quanto tempo leva a relatar e analisar dados para formação. Os algoritmos inteligentes podem monitorizar os relatórios dos utilizadores e analisar os dados que estes fornecem, pelo que vale a pena utilizá-los para que a pessoa responsável por esta tarefa possa fazer coisas mais criativas.
- A utilização de dispositivos de autoria – aparecem no mercado ferramentas que, com um pouco de ajuda humana, podem criar testes e mesmo formação online.
- Capacidade de detetar pontos fracos – Os cursos de formação ajudam a detetar lacunas nos conhecimentos dos estudantes.
- Criação automática de currículos – Os professores que utilizam Inteligência Artificial no processo de ensino não precisam de criar o currículo a partir do zero.
- Melhor envolvimento – Graças ao processo interativo de aprendizagem, os estudantes envolvem-se mais nas aulas.
Figura 8. Benefícios para a escolar e para os professores