How does artificial intelligence learn? - Briana Brownell

Tradutor: Victória Albuquerque Revisor: Leonardo Silva

Today, artificial intelligence helps doctors diagnose patients,

A inteligência artificial já ajuda médicos a diagnosticar pacientes,

pilots fly commercial aircraft, and city planners predict traffic.

pilotos a pilotar aeronaves comerciais, e urbanistas a prever o trânsito.

But no matter what these AIs are doing, the computer scientists who designed them

Mas não importa o que essas IAs estejam fazendo,

os cientistas que as criaram provavelmente não sabem exatamente como elas fazem isso.

likely don’t know exactly how they’re doing it.

This is because artificial intelligence is often self-taught,

Isso porque inteligências artificiais costumam ser autodidatas,

working off a simple set of instructions

trabalhando com um simples conjunto de instruções

to create a unique array of rules and strategies.

para criar um sistema único de regras e estratégias.

So how exactly does a machine learn?

Então como é que uma máquina aprende?

There are many different ways to build self-teaching programs.

Existem diversas maneiras de se desenvolver programas autodidatas,

But they all rely on the three basic types of machine learning:

mas todas elas se baseiam nos três tipos básicos de aprendizado de máquina:

unsupervised learning, supervised learning, and reinforcement learning.

aprendizado sem supervisão, com supervisão e por reforço.

To see these in action,

Para vê-los em ação,

let’s imagine researchers are trying to pull information

vamos imaginar que pesquisadores estejam tentando extrair informação

from a set of medical data containing thousands of patient profiles.

de um conjunto de dados médicos contendo centenas de fichas de pacientes.

First up, unsupervised learning.

Primeiro, aprendizagem sem supervisão.

This approach would be ideal for analyzing all the profiles

Essa abordagem seria ideal para analisar todas as fichas

to find general similarities and useful patterns.

para encontrar semelhanças gerais e padrões úteis.

Maybe certain patients have similar disease presentations,

Talvez alguns pacientes tenham sintomas parecidos,

or perhaps a treatment produces specific sets of side effects.

ou talvez um tratamento produza quadros específicos de efeitos colaterais.

This broad pattern-seeking approach can be used to identify similarities

Essa abordagem de procura de padrões pode ser usada para encontrar semelhanças

between patient profiles and find emerging patterns,

entre fichas de pacientes e achar padrões emergentes,

all without human guidance.

tudo isso sem orientação humana.

But let's imagine doctors are looking for something more specific.

Mas vamos imaginar que os médicos estejam buscando algo mais específico.

These physicians want to create an algorithm

Eles querem criar um algoritmo

for diagnosing a particular condition.

para diagnosticar uma doença em particular.

They begin by collecting two sets of data—

Eles começam coletando dois conjuntos de dados:

medical images and test results from both healthy patients

imagens médicas e resultados de exames tanto de pacientes saudáveis

and those diagnosed with the condition.

quanto dos diagnosticados com a doença.

Then, they input this data into a program

Então, eles inserem esses dados em um programa

designed to identify features shared by the sick patients

criado para identificar características em comum dos pacientes doentes

but not the healthy patients.

que não acometem os pacientes saudáveis.

Based on how frequently it sees certain features,

Com base na frequência com que vê certas características,

the program will assign values to those features’ diagnostic significance,

o programa atribui valores à significância dessas características para o diagnóstico,

generating an algorithm for diagnosing future patients.

gerando um algoritmo para diagnosticar futuros pacientes.

However, unlike unsupervised learning,

No entanto, diferente do que acontece na aprendizagem sem supervisão,

doctors and computer scientists have an active role in what happens next.

médicos e cientistas da computação têm um papel ativo no que acontece a seguir.

Doctors will make the final diagnosis

Os médicos vão realizar o diagnóstico final

and check the accuracy of the algorithm’s prediction.

e verificar a exatidão das previsões do algoritmo.

Then computer scientists can use the updated datasets

Então os cientistas podem usar o conjunto de dados atualizado

to adjust the program’s parameters and improve its accuracy.

para ajustar os parâmetros do programa e melhorar sua precisão.

This hands-on approach is called supervised learning.

Esta abordagem prática é chamada de aprendizagem supervisionada.

Now, let’s say these doctors want to design another algorithm

Agora, vamos supor que esses médicos queiram criar outro algoritmo

to recommend treatment plans.

para recomendar tratamentos.

Since these plans will be implemented in stages,

Já que esses tratamentos serão implementados em etapas,

and they may change depending on each individual's response to treatments,

e podem variar, dependendo da resposta de cada paciente a ele,

the doctors decide to use reinforcement learning.

os médicos decidem usar a aprendizagem por reforço.

This program uses an iterative approach to gather feedback

Esse programa usa uma abordagem de repetição para obter informações

about which medications, dosages and treatments are most effective.

sobre quais medicamentos, dosagens e tratamentos são mais efetivos.

Then, it compares that data against each patient’s profile

Então, compara os dados com a ficha de cada paciente,

to create their unique, optimal treatment plan.

para criar seu tratamento único e otimizado.

As the treatments progress and the program receives more feedback,

À medida que o tratamento avança e o programa recebe mais informações,

it can constantly update the plan for each patient.

ele pode atualizar constantemente o tratamento para cada paciente.

None of these three techniques are inherently smarter than any other.

Nenhuma dessas técnicas é mais inteligente do que a outra.

While some require more or less human intervention,

Enquanto algumas requerem mais ou menos intervenção humana,

they all have their own strengths and weaknesses

todas elas têm suas próprias forças e fraquezas.

which makes them best suited for certain tasks.

o que as torna mais apropriadas para certas tarefas.

However, by using them together,

No entanto, ao usá-las em conjunto,

researchers can build complex AI systems,

pesquisadores podem criar complexos sistemas de IA,

where individual programs can supervise and teach each other.

em que programas podem supervisionar e ensinar uns aos outros.

For example, when our unsupervised learning program

Por exemplo, quando o programa de aprendizado sem supervisão

finds groups of patients that are similar,

encontra grupos de pacientes similares,

it could send that data to a connected supervised learning program.

ele pode enviar os dados para um programa de aprendizado com supervisão.

That program could then incorporate this information into its predictions.

Esse programa pode, então, incorporar as informações em suas predições.

Or perhaps dozens of reinforcement learning programs

Ou talvez múltiplos programas de aprendizagem por reforço

might simulate potential patient outcomes

possam simular possíveis resultados de pacientes

to collect feedback about different treatment plans.

para coletar informações sobre diferentes tratamentos.

There are numerous ways to create these machine-learning systems,

Existem vários modos de criar sistemas com aprendizado de máquina,

and perhaps the most promising models

e talvez os modelos mais promissores

are those that mimic the relationship between neurons in the brain.

sejam aqueles que imitam a relação entre os neurônios no cérebro.

These artificial neural networks can use millions of connections

Essas redes neurais artificiais podem usar milhões de conexões

to tackle difficult tasks like image recognition, speech recognition,

para enfrentar tarefas difíceis como reconhecimento de imagem, de fala,

and even language translation.

e até mesmo tradução de idiomas.

However, the more self-directed these models become,

No entanto, quanto mais autodirigidos esses modelos se tornam,

the harder it is for computer scientists

mais difícil é para os cientistas

to determine how these self-taught algorithms arrive at their solution.

determinar como esses algoritmos chegaram às suas soluções.

Pesquisadores já estão tentando encontrar formas

Researchers are already looking at ways to make machine learning more transparent.

de tornar o aprendizado de máquina mais transparente.

But as AI becomes more involved in our everyday lives,

Mas enquanto a IA se torna mais presente em nossas vidas,

these enigmatic decisions have increasingly large impacts

essas decisões enigmáticas têm impactos cada vez maiores

on our work, health, and safety.

em nosso trabalho, saúde e segurança.

So as machines continue learning to investigate, negotiate and communicate,

Enquanto as máquinas continuam aprendendo, investigando, negociando e se comunicando,

we must also consider how to teach them to teach each other to operate ethically.

também temos de ensiná-las a ensinar as outras a operar eticamente.