Eng. Bruno Campagnolo de Paula

1
Centro de Engenharia de Sistemas Inteligentes
Inteligência Artificial e Suas Aplicações A
experiência do TECPAR

• Eng. Bruno Campagnolo de Paula
• campagnolo_at_tecpar.br / _at_bcp
• http//www.brunocampagnolo.com
• TECPAR / CESI
• Curitiba Paraná - Brasil

2
Objetivo e sumário

• Mostrar que o desenvolvimento de aplicações em IA
  é diferente da computação tradicional
• Contextualização da IA em geral
• Tendências de mercado e oportunidades na área de
  IA
• Apresentação do trabalho do CESI
• Aplicações nas áreas de
• Engenharia do Conhecimento
• Inteligência Artificial Distribuída
• Bioinformática
• IA aplicada a jogos (Game AI)
• Robótica.

3
TECPAR - Instituto de Tecnologia do Paraná
Empresa pública vinculada à Secretaria de Estado
da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior. É uma
instituição de pesquisa, desenvolvimento,
produção e prestação de serviços. ( est. 1940).
Missão Realizar pesquisa, desenvolvimento e
inovação, contribuindo para a sustentabilidade
tecnológica e social do país.
3
4
CESI Centro de Engenharia de Sistemas
Inteligentes
Objetivo Desenvolver projetos de PD em
Inteligência Artificial, orientados para
aplicações industriais, tecnológicas e
científicas complexas. Também desenvolver
projetos de Inovação Tecnológica na Agropecuária.
5
Inteligência Artificial
6
O que é Inteligência?
- Não existe uma definição geral e completa para
o que seja inteligência - É possível avaliar se
algum sistema (natural ou artificial) é ou não
inteligente - É possível determinar atributos
para que um sistema seja considerado inteligente.
7
Definição de Inteligência Artificial
Parte das Ciências da Computação que busca
simular ou emular o comportamento humano
inteligente em termos de processos
computacionais. Schalkoff, 1990
8
Classificação dos Sistemas Inteligentes
Classificação Russel Norvig 1995
9
Agente Inteligente
10
Evolução da Inteligência Artificial
11
Evolução da Inteligência Artificial
12
Diferenças da Computação Convencional
Computação convencional Inteligência Artificial
numérica simbólica
procedural declarativa
algorítmica heurística
12
13
Subdivisões da Inteligência Artificial

• Engenharia do conhecimento
• Processamento de linguagem natural
• Aprendizado automático
• Sistemas difusos
• Tutores inteligentes
• Planejamento automático
• Inteligência Artificial Distribuída / Sistemas
  Multi-Agentes

• - Computação evolutiva
• Raciocínio de senso comum
• Raciocínio Baseado em Casos
• - Mecanismos de memória
• - Mecanismos da afetividade
• - Robótica visão artificial
• Redes neurais
• Game AI
• IA em Bioinformática.

... ltlista não exaustiva!!!gt
14
Aplicações de Inteligência Artificial

• Engenharia, robótica, matemática
• Aero-espacial, militar
• Indústria
• Telecomunicações
• Arquitetura, direito, comércio, finanças, bolsa
  de valores
• Medicina, biologia (biologia molecular -
  bioinformática)
• Educação, jogos/entretenimento, literatura
• Gestão da informação, interface humano/máquina
• Produção agropecuária.

... ltlista não exaustiva!!!gt
15
A IA está cada vez mais próxima das pessoas
comuns!
16
SISTEMAS BASEADOS EM CONHECIMENTO Sistemas
Especialistas
17
Sistemas especialistas
Sistema desenvolvido, a partir do conhecimento de
um especialista humano, com o objetivo de
apresentar a mesma performance desse especialista
na solução de problemas em um domínio específico.

• Características ideais de um SE
• Conhecimento específico do domínio
• Técnicas de busca
• Análise heurística
• Processamento simbólico
• Capacidade de explicar seu raciocínio.

18
O conhecimento do especialista
19
Arquitetura básica de um Sistema Especialista

• Fatos
• Informações
• Conclusões

Memória de longo prazo (domínio do problema)
Memória de curto prazo (fatos e conclusões)
Estratégia de raciocínio
20
Desvantagens

• Tempo de desenvolvimento elevado
• Participação constante do especialista
• Sistema sem fim

Vantagens

• Preservação e distribuição do conhecimento e de
  soluções valiosas
• Obrigatoriedade de reunião de especialistas para
  criar definições de comum acordo
• Esclarecimento e explicitação de pontos de vista
  e experiências

Riscos

• Expectativa exagerada
• Falta de compreensão real do problema
• Conflitos entre especialistas
• Conhecimento em formação.

21
Ciclo de desenvolvimento de SEs
21
22
Aquisição do Conhecimento
Processo complexo e longo de extração do
conhecimento (experiência) de um especialista
humano em determinado domínio. (crítico para o
sucesso do projeto !!)
22
23
Representação do Conhecimento em Regras de
Produção
SE lt premissa 1 gt E lt premissa
2 gt ENTÃO lt conclusão A gt Um dos primeiros e mais
tradicionais modelos de representação do
conhecimento Bom nível de representação,
simples, de fácil aprendizagem, porém pouco
flexível. Modelo mais usado na construção de
sistemas especialistas.
23
23
24
Inputs VazaoInj Vazao total da agua de
injecao Particulas Numero de particulas em
suspensao O2galv Teor de oxigenio
ON-line medido por par galvanico
CorrLPR Taxa de corrosao medida por LPR
CorrRE Taxa de corrosao medida por resstencia
eletrica O2memb Teor de oxigenio
ON-line medido por membrana DeltaP
Perda de carga nos filtros BseqO2
Bomba de injecao de sequestrante de oxigenio
ON-OFF
If VazaoInj gt VazaoMin Then Planta
operando If VazaoInj lt VazaoMin Then PLANTA
FORA DE OPERACAO If Planta operando and PV12
OFF Then Planta injetando If Planta
operando and PV12 ON Then PLANTA EM
RECIRCULACAO
If Planta operando and Planta com problemas de
corrosao and Desaeradora dentro dos parametros
operacionais and BseqO2 OFF Then Sequestrante
de Oxigenio Alarme amarelo and BOMBA DE INJECAO
DE SEQUESTRANTE DESLIGADA and RELIGAR bomba de
injecao de sequestrante de Oxigenio
LABEL rec.injex.oxigenio "RELIGAR bomba de
injecao de sequestrante de Oxigenio"
24
24
25
25
25
26
Regras não são a única forma de representar o
conhecimento!
Tabelas
27
Regras não são a única forma de representar o
conhecimento!
Mapas mentais
Tendência!
28
Estudo de caso PETROBRAS
Sistemas Especialistas para monitoramento de
processos e controle da deterioração de
equipamentos ST-Monitor - Sistema especialista
para o monitoramento e controle da corrosão em
sistemas de topo de unidades de destilação de
petróleo (REPAR, 1994/2000/2007/2011).
28
29
Sistema Inteligente para apoio à cadeia
produtiva do leite
Inteligência Artificial ?? na cadeia do leite ?!?
29
30
Projeto GALAXIS Sistema Inteligente para apoio à
cadeia produtiva do leite Objetivo
geral Desenvolver um sistema inteligente, a
partir de técnicas de Engenharia do Conhecimento
(Inteligência Artificial), para análise de dados
e orientação aos produtores envolvidos na cadeia
do leite.
30
31
31
32
Pesquisa TECPAR Sistemas Especialistas Noctua
Ferramenta Colaborativa para Construção de
Conhecimento e Auxiliar Instigador
33
Noctua
Regras
Hiperglossário
34
Catalisador em Ação
Perfil
?
Etiquetas
Questionamentos
Regras
(LUGER, 2004)
35
Catalisador em Ação
Regra ?
Se luzes acendem (regra Y) motor está
recebendo combustível (regra X) Então ???
36
TECPAR/CESI, ICC/IBMP, PUCPR, UP
(Portugal) Inteligência Artificial aplicada em
Bioinformática
37
Aplicação de Inductive Logic Programming em
Bioinformática

• Descoberta de padrões em dados provenientes de
  microarranjos de DNA do Tripanossoma Cruzi
• A partir de um grupo de genes, gerar regras a
  partir de parâmetros externos à expressão gênica

REGRAS
38
Pesquisa TECPAR, UTFPR, PUCPR e
UTC/França CSCW-SD - Plataforma de Apoio ao
Trabalho Colaborativo no Desenvolvimento de
Software por Equipes Pequenas Inteligência
Artificial Distribuída Sistemas MultiAgentes
39
CSCW-SD
Agente Assistente Pessoal
(plataforma OMAS)
40
Pesquisa TECPAR Robótica Pesquisa em
sensores e atuadores
41
Robótica

• Sensores e atuadores são essenciais em IA
  Industrial
• Robôs móveis e estáticos (video)
• Projetos na área de eletrônica embarcada (digital
  e analógica)
• Controle de motores
• Consciência espacial (sensores híbridos)
• Dispositivos eletrônicos livres (Arduino).
• Dispositivos abertos e híbridos (Kinect /
  Sifteos).

42
Kinect
Projetor de Luz Infravermelha (invisível)
Câmera RGB (comum)
Câmera infravermelha
Motor
Conjunto de microfones
43
Kinect
Tendência!
44
Sifteo Cubes
Tendência!
45
Pesquisa TECPAR GameAI Inteligência
Artificial aplicada em Jogos
46
Multi-Moo

• Jogo sério para difusão de boas práticas de
  produção agropecuária
• Preocupação com higiene e saúde do rebanho
• Aplicação de planejamento baseado em casos para
  povoar o ambiente do jogo com agentes com
  comportamento similar ao humano
• Em um jogo, a ilusão da inteligência é mais
  importante que a inteligência
• Protótipo Web estará acessível em
  http//galaxisfarm.com
• Versão física (minigame real) está sendo
  trabalhada para uso em eventos

47
Multi-MooVe
48
Outros projetos, tendências e oportunidades

• Melhoramento de algoritmos de busca ou de cálculo
  usando uma arquitetura paralelizada
• Sistema inteligente de gestão integrada de
  alarmes e diagnóstico de falhas em redes de
  telecomunicações (COPEL)
• Estudos de novas possibilidades de sensores e
  atuadores.

49
Tendências a se observar!
Computação invisível e mais próxima do dia a dia
Interfaces com integração entre Duas ou mais telas
Integração entre homem e máquina
50
Para saber mais
Luger, G.F. Inteligência Artificial estruturas e
estratégias para a solução de problemas
complexos (4 edição). Bookman, 2004. Russell, S.,
Norvig, P. Artificial Intelligence A modern
approach. Prentice Hall, 1995. (2a. edição 2002)
(1a. edição em português 2004) Bittencourt, G.
Inteligência Artificial Ferramentas e teorias
(2a. edição). Editora da UFSC,
Florianópolis, 2001. Rezende, S.O. Sistemas
Inteligentes Fundamentos e aplicações. Manole,
São Paulo, 2003. Schalkoff, R.J. Artificial
Intelligence An engineering approach.
McGraw-Hill, Singapore, 1990. IEEE-CS
http//www.computer.org/portal/web/intelligent/hom
e AITopics http//www.aaai.org/AITopics/pwwiki.
phpAITopics/HomePage
51
Para saber mais
Campos, M.M., Saito, K. Sistemas Inteligentes em
Controle e Automação de Processos. Ed. Ciência
Moderna / Petrobras. Rio de Janeiro, 2004
52
Eng. Bruno Campagnolo de Paula campagnolo_at_tecpar.b
r _at_bcp http//www.brunocampagnolo.com CESI
Divisão de Inteligência Artificial TECPAR -
Instituto de Tecnologia do Paraná Curitiba
Paraná Brasil
52