How does artificial intelligence learn? - Briana Brownell

Tradutor: Pedro Ribeiro Revisora: Andreia Frazão

Today, artificial intelligence helps doctors diagnose patients,

Atualmente,

a inteligência artificial ajuda os médicos a fazer diagnósticos,

pilots fly commercial aircraft, and city planners predict traffic.

os pilotos a operar voos comerciais

e os planeadores urbanos a prever o trânsito.

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

Façam estas IA o que fizerem,

os cientistas informáticos que as desenvolveram

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

não sabem ao certo como elas fazem isto.

This is because artificial intelligence is often self-taught,

Isto acontece porque a inteligência artificial é autodidata:

working off a simple set of instructions

segue um simples conjunto de instruções

to create a unique array of rules and strategies.

para criar uma gama exclusiva de regras e estratégias.

So how exactly does a machine learn?

Como é que uma máquina aprende?

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

Há várias formas de construir programas autodidatas.

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

Estes dependem de três tipos básicos de aprendizagem automática:

unsupervised learning, supervised learning, and reinforcement learning.

aprendizagem desacompanhada, acompanhada e reforçada.

To see these in action,

Para as vermos em ação,

let’s imagine researchers are trying to pull information

imaginemos que investigadores querem extrair informação

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

de um conjunto de dados médicos que contém milhares de pacientes.

First up, unsupervised learning.

Primeiro, temos a aprendizagem desacompanhada.

This approach would be ideal for analyzing all the profiles

Esta abordagem seria ideal para analisar todos os perfis,

to find general similarities and useful patterns.

para encontrar semelhanças e padrões úteis.

Maybe certain patients have similar disease presentations,

Algumas doenças podem manifestar-se nos pacientes de forma diferente,

or perhaps a treatment produces specific sets of side effects.

ou alguns tratamentos podem produzir certos efeitos secundários.

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

É possível utilizar esta ampla busca por padrões

para identificar semelhanças entre perfis de pacientes

between patient profiles and find emerging patterns,

e encontrar padrões emergentes,

all without human guidance.

sem auxílio humano.

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

Mas imaginemos que os médicos procuram algo mais específico.

These physicians want to create an algorithm

Estes médicos querem criar um algoritmo para diagnosticar uma certa patologia.

for diagnosing a particular condition.

They begin by collecting two sets of data—

Começam por recolher dois conjuntos de dados:

medical images and test results from both healthy patients

imagens médicas e resultados de exames

tanto de pacientes saudáveis como de portadores da doença.

and those diagnosed with the condition.

Then, they input this data into a program

Depois, introduzem os dados num programa

designed to identify features shared by the sick patients

que identifica características partilhadas pelos doentes,

but not the healthy patients.

mas não pelos pacientes saudáveis.

Based on how frequently it sees certain features,

Com base na frequência com que deteta certas características,

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

o programa atribuirá valores à relevância médica das mesmas,

generating an algorithm for diagnosing future patients.

criando, assim, um algoritmo para diagnosticar futuros pacientes.

However, unlike unsupervised learning,

Contudo, ao contrário da aprendizagem não acompanhada,

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

aqui, os médicos e cientistas informáticos desempenham um papel ativo.

Doctors will make the final diagnosis

Os médicos farão o diagnóstico final

and check the accuracy of the algorithm’s prediction.

e verificarão a exatidão da previsão do algoritmo.

Then computer scientists can use the updated datasets

Os cientistas informáticos podem usar os dados atualizados

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

para ajustar os parâmetros do programa

e melhorar a sua exatidão.

This hands-on approach is called supervised learning.

Esta abordagem prática chama-se aprendizagem acompanhada.

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

Suponhamos que os médicos querem criar outro algoritmo,

to recommend treatment plans.

para recomendar planos de tratamento.

Since these plans will be implemented in stages,

Dado que a implementação destes planos será faseada,

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

e que poderão mudar, conforme a resposta do paciente aos tratamentos,

the doctors decide to use reinforcement learning.

os médicos optam pelo uso da aprendizagem reforçada.

This program uses an iterative approach to gather feedback

Este programa usa um método iterativo para recolher “feedback”

about which medications, dosages and treatments are most effective.

sobre os fármacos, doses e tratamentos mais eficazes.

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

Depois, compara os dados com os perfis dos pacientes,

to create their unique, optimal treatment plan.

criando um plano de tratamento personalizado e otimizado.

As the treatments progress and the program receives more feedback,

À medida que os tratamentos progridem e o programa recebe “feedback”,

it can constantly update the plan for each patient.

vai atualizando o plano de cada paciente.

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

Nenhuma destas três técnicas é melhor do que as outras.

While some require more or less human intervention,

Embora algumas requeiram menos intervenção humana,

they all have their own strengths and weaknesses

todas têm os seus prós e contras,

which makes them best suited for certain tasks.

tornando-as mais adequadas para certas tarefas.

However, by using them together,

Mas, se os investigadores as combinarem,

researchers can build complex AI systems,

podem construir sistemas de IA complexos,

where individual programs can supervise and teach each other.

onde os programas individuais se podem acompanhar e ensinar entre si.

For example, when our unsupervised learning program

Por exemplo, quando um programa de aprendizagem desacompanhada

finds groups of patients that are similar,

encontra grupos de pacientes semelhantes,

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

poderá enviar os dados para um programa de aprendizagem acompanhada.

That program could then incorporate this information into its predictions.

Esse programa poderá incorporar estas informações nas suas previsões.

Or perhaps dozens of reinforcement learning programs

Ou talvez dezenas de programas de aprendizagem reforçada

might simulate potential patient outcomes

possam simular os resultados dos pacientes,

to collect feedback about different treatment plans.

para recolher “feedback” sobre os planos de tratamento.

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

Há várias formas de criar estes sistemas de aprendizagem,

and perhaps the most promising models

e os mais promissores talvez sejam

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

aqueles que imitam a relação entre os neurónios e o cérebro.

These artificial neural networks can use millions of connections

Estas redes neurais artificiais conseguem usar milhões de ligações

to tackle difficult tasks like image recognition, speech recognition,

para resolver tarefas difíceis,

como o reconhecimento de imagens e da fala,

and even language translation.

e até tradução interlinguística.

However, the more self-directed these models become,

Contudo, quanto mais autónomos estes modelos se tornarem,

the harder it is for computer scientists

mais difícil será para os cientistas informáticos

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

determinar como estes algoritmos chegam às soluções.

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

Já há investigação centrada na introdução de maior transparência

na aprendizagem das máquinas.

But as AI becomes more involved in our everyday lives,

Mas, à medida que a IA se envolve no nosso quotidiano,

these enigmatic decisions have increasingly large impacts

estas decisões enigmáticas afetam cada vez mais

on our work, health, and safety.

o nosso trabalho, saúde e segurança.

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

À medida que as máquinas aprendem a investigar, a negociar e a comunicar,

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

temos de pensar sobre como ensiná-las a ensinarem-se umas às outras

a trabalhar eticamente.