O QUE SÃO REDES NEURAIS?

Para quem é iniciante e deseja aprender o que são redes neurais, compartilho com vocês um texto que encontrei na internet e que achei muito bom(TECMUNDO): 

Acompanhe. Boa leitura!!

Alipio Filho

A humanidade sempre desenvolveu máquinas para nos auxiliar. Elas aperfeiçoam nossa potência ou velocidade, reduzindo o tempo de trabalho ou aumentando nossa força. São poucas as máquinas que fazem o que o ser humano não faz, mas todas fazem o que fazemos de uma forma muito mais eficaz.

Recentemente, principalmente a partir da Terceira Revolução Industrial, com o desenvolvimento de computadores e a implantação de sistemas informatizamos no trabalho, muitos pesquisadores vêm desenvolvendo máquinas para nos ajudar a pensar melhor. Conseguimos até agora, com bastante eficácia, melhorar nossa força, nosso rendimento, nossa velocidade, mas mal arranhamos a capacidade de melhorar nossa inteligência. Isso acontece principalmente porque mal conhecemos como ela funciona.

Muitas pessoas defendem que a inteligência é fruto do pensamento lógico e desenvolveram vários sistemas lógicos diferentes, culminando na criação dos computadores. Outras pessoas defendem que a inteligência humana é fruto de como nosso cérebro é organizado. Esse grupo desenvolveu, na década de 1940 e 1950, a teoria das Redes Neurais.

Essas redes eram tão promissoras, que vários pesquisadores acharam que isso não daria certo ou esse modelo nunca alcançaria as previsões feitas até então. Durante mais de 20 anos, as pesquisas sobre redes neurais caíram em descrédito e mais ênfase foi dada à computação lógica conhecida e utilizada atualmente.

Porém, de um tempo para cá, principalmente devido ao avanço das neurociências, as pesquisas sobre redes neurais foram retomadas e muita coisa foi desenvolvida. Existem pesquisas, por exemplo, para o desenvolvimento de neurocomputadores. Para se entender melhor o que são as Redes Neurais e como seria os computadores baseados nelas, vale à pena conhecer como funcionam os neurônios.

O Comportamento dos Neurônios

Os neurônios são as células que formam o nosso cérebro. Elas são compostas basicamente por três partes: os dentritos, que captam informações ou do ambiente ou de outras células, o corpo celular ou Soma, responsável pelo processamento das informações, e um axônio, para distribuir a informação processada para outros neurônios ou células do corpo. Só que uma célula dificilmente trabalha sozinha. Quanto mais células trabalharem em conjunto, mais elas podem processar e mais eficaz torna-se o trabalho. Logo, para o melhor rendimento do sistema são necessários muitos neurônios.

Dos Neurônios às Redes Neurais

Foi pensando em como os neurônios trabalham que pesquisadores desenvolveram neurônios artificiais. Cada um tem dois ou mais receptores de entrada, responsáveis por perceberem um determinado tipo de sinal. Eles também possuem um corpo de processadores, responsável por um sistema de feedback que modifica sua própria programação dependendo dos dados de entrada e saída. Finalmente, eles possuem uma saída binária para apresentar a resposta “Sim” ou “Não”, dependendo do resultado do processamento.

Um neurônio artificial é capaz de um único processamento. Cada entrada recebe somente um tipo de sinal ou informação. Como um neurônio pode possuir várias entradas, então ele pode perceber diferentes sinais. Porém, ligar vários neurônios similares em rede, faz com que o sistema consiga processar mais informações e oferecer mais resultados.

Por exemplo, é possível criar um sistema para identificação de bananas e maças. Para tal, cria-se neurônios sensíveis a cor e forma. Os de cor percebem o amarelo e o vermelho. Os de forma percebem o redondo e o comprido. Cada neurônio, então, possui quatro entradas, uma para cada informação.

Para obter um melhor rendimento do sistema, cria-se uma rede em camadas: uma primeira camada com quatro neurônios (um para cada sinal de entrada), uma segunda camada oculta de processamento com três neurônios e uma camada de saída com dois neurônios, um para avisar quando é uma maça e outro para avisar quando é uma banana.

O segredo não está na arquitetura dessa rede, mas na forma como ela processa: Redes Neurais não rodam programas, elas aprendem!

O aprendizado das Redes Neurais

Não existe uma programação pré-definida dos neurônios artificiais, como existem nas portas lógicas utilizadas nos circuitos computacionais. Ao invés disso, eles possuem um sistema de feedback que modifica sua programação. Cada informação processada gera um peso, dependendo do resultado. Se for um acerto, ela ganha um ponto, se for um erro, ela perde meio ponto.

Dessa forma, a rede neural do exemplo acima testa várias vezes a percepção do objeto. A cada acerto, os neurônios envolvidos no processamento ganham um ponto e aquela rede é reforçada. A cada erro, esses neurônios perdem meio ponto. Dessa forma, o sistema cria a rotina de seguir o caminho com mais pontos sempre. Quanto mais tentativas, mais aprimorado fica o sistema, chegando, ao final de um processo de aprendizado, a executar tarefas quase sem erro algum.

A grande vantagem disso é que para executar tarefas, uma rede neural não precisa guardar instruções de comando e executá-las de forma lógica, como num computador tradicional. Ao invés disso, a rede aprende o que é preciso ser feito e executa a função. Dessa forma, uma mesma rede, se ela for capacitada com os neurônios necessários para tal, é capaz de executar várias funções diferentes, independente de espaço de memória.

Isso porque em uma mesma rede é possível criar várias regras diferentes. No exemplo acima, podemos ainda ensinar a rede a detectar bolas amarelas ou bastões vermelhos, utilizando os mesmos neurônios e as mesmas regras. A diferença é q precisaríamos capacitá-las com neurônios de saída extras para cada nova informação que queremos dela e outros neurônios ocultos para facilitar o processamento. Mas isso não implica em criarmos novas regras ou novas programações, somente em ensinar o sistema e executar novas funções utilizando a mesma rede existente.

Em sistemas mais elaborados, uma rede neural consegue aprender qualquer função que uma pessoa possa saber e não há limites para a quantidade de informação que ela possa processar.

Inteligência Artificial (IA)

As redes neurais são principalmente utilizadas para criar sistemas de inteligência artificial. Os computadores tradicionais podem fazer isso de forma simulada, mas sua principal função é seguir regras ou comandos oferecidos pelo usuário. Assim, a inteligência artificial gerada por computadores tradicionais são simulações de inteligência real, ou seja, apresentam respostas segundo regras e comandos de um programa pré-estabelecido.

Acontece que a verdadeira inteligência não é a capacidade de seguir regras, mas sim a capacidade de resolver problemas. Mais inteligente é o sistema que consegue resolver problemas diferentes de forma eficaz. Baseado nisso, temos então duas formas diferentes de inteligência artificial, ou IA, a simbólica e a conexionista.

A IA simbólica simula o comportamento inteligente. Ela é baseada em uma programação que indica quais respostas devem ser dadas diante de determinados comandos. Essa IA é a utilizada em programas “inteligentes”, como corretores ortográficos ou simuladores dos mais variados. A questão é que esses programas dificilmente aprendem coisas novas, somente se você incluir novas programações. Essa é a IA mais comum.

A IA conexionista simula a estrutura do cérebro, pois acredita-se que a inteligência está na forma de processar informação e não na informação processada. Como o sistema do cérebro é inteligente, usa-se tal modelo para desenvolver IA. Assim, os sistemas de IA baseados em redes neurais conseguem aprender com seus erros e executar diferentes processos, independente de instruções.

As Redes Neurais e o Perceptron

Não só pensando nisso, mas principalmente tentando desenvolver melhores formas de inteligência artificial, alguns pesquisadores começaram a estudar o funcionamento dos neurônios. Em especial, Frank Rosenblatt pesquisou a estrutura da retina humana. Ela é composta por vários neurônios sensoriais, responsáveis por perceber as cores e as formas. Cada um desses neurônios transmite uma resposta em rede para vários outros neurônios que então enviam suas informações para o cérebro para finalmente processá-las e transformá-las em imagens. Essa é a base de funcionamento dos neurônios artificiais, que levaram ao desenvolvimento do Perceptron.

O Perceptron foi à primeira máquina criada para processamento de informação feita sobre o sistema de redes neurais. Ele foi o primeiro sistema de processamento pequeno o suficiente para ser usado por uma pessoa, diferente dos computadores da época que ocupavam salas enormes com seus processadores. Ele foi considerada por muitos como o pai do computador pessoal.

Atualmente, o Perceptron é conhecido como a forma de processamento de informação baseado em redes neurais. Ele é construído com neurônios artificiais, formando redes de processamento. Uma rede dessas é chamada de Perceptron.

Diferenças entre Computador e Perceptron

A melhor forma de compreender a singularidade desse sistema é compará-lo ao computador. Talvez a característica mais marcante de um Perceptron seja que ele não executa programas, mas os aprende. Em um computador, instala-se instruções de comando que formam um programa. Em um perceptron, treina-o para executá-los. As informações não são gravadas, mas aprendidas.

Um computador funciona a partir da execução de operações lógicas, rodando programas que podem

er reduzidos à combinação de procedimentos de lógica booleana. Por sua vez, um perceptron é capaz de processos não-lógicos, comparações e transformações, pois seus sistema não é condicionado a um funcionamento lógico e linear.

Ao mesmo tempo, um perceptron é capaz de múltiplos processamentos e testes de hipóteses em paralelo, enquanto computadores funcionam com um processamento em cada circuito de cada vez. Isso faz com que a velocidade de processamento do perceptron seja muito maior do que a de um computador tradicional.

Finalmente, um computador está preso à sua programação. Ele só executa aquilo que foi programado. Enquanto isso, um perceptron pode perceber novas possibilidades, aprender com as tentativas e erros e apresentar novos resultados.

Conclusão

Sabe-se que nenhuma máquina é capaz de superar a inteligência humana. Muitas são capazes de vários processamentos por segundo, de calcular inúmeras possibilidades, mas nenhum computador é capaz de aprender com seus erros. Já os perceptrons nos mostram que podemos construir máquinas realmente inteligentes, capazes de aprender, de errar, de melhorar e principalmente, que não são presos a programações que podem falhar. O que limita uma máquina dessas é sua própria experiência.

Aliado a isso e ao uso de nanotecnologia, podemos esperar grandes avanços nos computadores e na forma como entendemos a mente humanao. O que virá disso tudo, só o futuro pode dizer.

A CASA DA MÃE JOANA

(*) Artigo publicado na minha coluna Gestão no Fato Amazônico (www.fatoamazonico.com)

Imagine uma família que por longos anos – pensemos algo em torno de 10, 15 ou 20 anos – conviveu com a falta de regras básicas de convivência em grupo. Nessa família, durante esses anos, não houve respeito, disciplina ou moralidade. Não houve regras ou limites para qualquer coisa. Todos podiam fazer tudo, sem barreiras. Predominava  a vontade pessoal. Ela era intocável. Inatingível. Interferência alheia? Nem pensar!!  Durante aqueles anos, nunca se falou em abusos ou excessos, uma vez que tudo era permitido.   

Os filhos chegavam e saiam de casa a hora que quisessem, inclusive os menores de idade. Não precisavam dar nenhuma satisfação aos pais. Dada a liberdade que gozavam,  também frequentavam a escola quando bem entendessem. Tinham o privilégio de escolher o dia para estudar. Se tivessem vontade de faltar às aulas, problema algum haveria. Nessas condições, as notas nos exames pouco importavam.   Não havia cobrança de bons desempenhos, de bom comportamento. Disciplina e respeito para com os professores e colegas de escola, ficavam para o segundo plano.  Eles sempre tinham o aval dos pais. “Sempre respeitamos o direito de livre arbitramento deles”, diziam os pais, com certo orgulho até.

O lazer também seguia a mesma linha. Podiam frequentar qualquer lugar, sem peias ou regulamentos; acompanhar-se de qualquer pessoa e tomar qualquer bebida. Fumar ou não fumar dependia apenas de uma decisão pessoal. Isso incluía drogas não lícitas. Não importava o que os pais pensassem ou deixassem de pensar. Eles, aliás, referendavam tudo o que os filhos faziam.  Sempre pautando-se pela plena liberdade de consciência, pela livre conduta e pela livre expressão do pensamento. Algo parecido com a tal Casa da Mãe Joana. Segundo a Wilkipédia, a expressão refere-se a lugar ou situação onde vale tudo, sem ordem, onde predomina a confusão, a balburdia e a desorganização.  

Eu poderia prosseguir no detalhamento do lifestyle dessa família, mas acredito que não  será preciso. As matizes aqui postas já nos dão uma ideia de como os integrantes dessa família fictícia se relacionavam entre si e com o mundo exterior. Evidentemente que aqui e ali houve uma certa dose de exagero na narrativa. Mas nada que comprometa o cenário que desejei retratar.  

Mudemos agora de trajetória.

Admitamos que os pais decidissem colocar regras nessa família. Não deixar as coisas tão soltas. Chegaram à conclusão que o melhor dos mundos não é todo mundo fazer o que deseja. Respeito e civilidade são importantes para a boa convivência. Funcionam como fertilizantes. Decerto que a tarefa não será das mais fáceis. É como domar um cavalo selvagem ou por o pé no freio de um veículo desgovernado. Haverá resistências. Muitas resistências. Recorrendo à gíria popular, se não houver pulso, estará fadada ao insucesso.

O maior problema será definir fronteiras. Fixar linhas divisórias onde elas nunca existiram. Estabelecer padrões de conduta outrora inimagináveis. Certamente que mudanças dessa envergadura promoverão choques violentos. Afinal, são condutas que perduram por anos a fio. Já estão enraizadas no seio familiar. Fazem parte da rotina. É lei entre as partes.

É mais ou menos essa a fase que estamos atravessando no Brasil. Por anos a fio, acostumamo-nos ao que era bom. Ou melhor, àquilo que julgávamos bom. Durante esse período, práticas foram consolidadas em nossa rotina como se dela fizessem parte. Isso ocorreu em vários redutos.

É fato: o Estado brasileiro é caro e pouco eficiente (para usar um eufemismo). Essa questão começou a chamar a atenção dos súditos, isto é, daqueles que carregam o peso desse Titã. Gasta-se muito, mas, principalmente, gastamos muito mal. Não temos a cultura do cuidado, do zelo, do balanceamento entre o custo e o benefício. É muito rarefeito no setor governamental o empreendedorismo. Planejamentos estratégicos ficam na gaveta ou são confeccionados apenas para satisfazer a uma exigência legal. Isso acontece também com muitos outros documentos públicos, como planos, programas e políticas públicas. O depoimento estarrecedor de Sérgio Cabral é uma prova cabal disso. Admitiu, sem meias palavras, que se elegeu unicamente para assaltar os cofres públicos. Como ele, tantos outros. Temos que banir essa corja de bandidos de nosso meio. Fazer uma limpeza. São lobos em pele de cordeiro que nada fazem e nunca fizeram pelo País.

Quer outro exemplo? Passemos em revista a realização da Copa do Mundo de 2014. Lá colheremos outros preciosos ensinamentos. Até hoje (e por muitos bons anos ainda) contabilizaremos os prejuízos. Obras faraônicas. Caras. Sem quase nenhuma utilidade. A Arena da Amazônia, por exemplo, consome mensalmente em torno de R$ 600 a R$ 700 mil reais de nosso precioso e mingado dinheiro para mantê-la. O custo-benefício? Não preciso comentar. Todos nós já sabemos.  E como ela, tantas outras espalhadas por esse País continental. Já pararam para pensar quanto desperdiçamos em obras inacabadas? Dinheiro que foi para o ralo, a serviço de uns poucos; guardado, muito bem guardado em malas cheinhas de dinheiro.   

Mas ao contrário do que pensamos o problema do setor público brasileiro não é exatamente o fato de ser caro. O problema é outro. Os serviços públicos prestados no Brasil são, com raríssimas exceções, de baixíssima qualidade (para usar um eufemismo). Saúde, educação e segurança pública são os mais criticados. Alemanha e Canadá também dão boas mordidas na renda de seus súditos. Possuem, como nós, altas cargas tributárias. A diferença é que lá o peso da carga é mais do que compensado pela qualidade dos serviços prestados. Lá há compromisso com o cidadão.

Sou servidor público, ingressei por concurso público em todos os cargos por onde passei, assim como no que estou atualmente. Diariamente, testemunho o dinheiro público sendo jogado fora, privilegiando alguns em detrimento de outros. E não é somente o alto escalão que adota essa prática. Isso acontece em todos os escalões governamentais. Consulte-se, por exemplo, o teor da Emenda Constitucional nº 47/2005, responsável por incluir o § 12 no art. 37 da Constituição Federal, e tirem suas próprias conclusões. Veja o antes e o depois dessa Emenda constitucional. O impacto nos gastos de pessoal no setor público, mormente nos estados que a adotaram. No ano passado foram pelo menos sete unidades federativas estaduais a decretarem estado de  calamidade financeira? Coincidência?

São privilégios que nos acostumamos a conviver. Privilégios transvestidos de “direito adquirido”, muitos, aliás, ainda sem preencherem os requisitos legais. Vejam só. Lutamos por algo que ainda nem faz parte de nosso patrimônio jurídico. Como se já fizesse. Não queremos que ninguém mude o curso da trajetória, pois o limite da linha de chegada já fora pintada por nós mesmos, muito antes de nós a alcançarmos. Se alguém afastar um pouco mais a linha de chegada, obrigando-nos a correr um pouco mais, é um Deus nos acuda!! Xingam, gritam, deturpam!! Como disse uma amiga minha: “no Brasil, somos individualistas. Ninguém tem espírito do coletivo. Se eu quero que algo melhore é para atender à minha casta e ponto final”. O Brasil carece de gente comprometida com o público, com a coisa pública.  

É também como eu disse certa vez numa rede social: nós, cidadãos brasileiros, queremos ter o que os países de primeiro mundo entregam a seus cidadãos, mas não estamos dispostos a pagar o preço. Tudo pode mudar, mas deixa meu pedaço comigo. Eis o retrato do Brasil na atualidade. Vejam o que está acontecendo quando alguém ousa falar em Reforma da Previdência no Brasil. São imediatamente devorados.  Para o exercício de 2019 o déficit previdenciário federal será de 303 bilhões de reais. Esse buraco será fechado com recursos do orçamento fiscal. São 303 bilhões que poderiam ter outro destino, como a construção de rodovias no País, fomentando a criação e a circulação de riqueza.

Há debates acirrados que colocam em dúvida esse déficit. Inclusive, há Relatório de Comissão no Congresso Nacional que afirma não existir déficit algum. Que um dos vilões do atual déficit previdenciário se chama Desvinculações da Receita da União, responsável por desvincular 500 bilhões de reais da Previdência Social, no período de 2005 e 2014. De fato,  a prevalecer esses números, desaparece o déficit. Entretanto, para além do déficit (ou não déficit) previdenciário, há outras questões importantes que precisamos enfrentar. Existem distorções gravíssimas na própria legislação previdenciária que precisam ser revistas e que, direta ou indiretamente, oneram os cofres públicos previdenciários. Quer um exemplo? O abono previdenciário. Sou servidor público e sou contra esse instituto. É uma fonte a menos que a previdência do setor público deixará de contabilizar. Agora imagine quantos servidores públicos pelo Brasil afora adquirem o direito à aposentadoria, mas optam por ficar no serviço público estimulados, talvez, na maior parte das vezes, pelo tal do abono de permanência. Para quem não sabe a coisa funciona mais ou menos assim: quem reuni condições de se aposentar e prefere continuar trabalhando, deixa de contribuir para a previdência do setor público. Outra forma de abonar é compensando o valor descontado mediante um crédito no mesmo valor. Não estou aqui fazendo coro contra os servidores públicos. Muito pelo contrário. Eu também sou servidor público. O que ressalto é uma grande distorção nas contas públicas que, a meu sentir, precisa ser revisto. Acontece que não queremos revê-lo, pois isso mexe com o meu pedaço. É o tal do espírito de individualidade que vigora neste País.  Portanto, o problema não se resume ao déficit previdenciário. Como disse anteriormente, o setor público brasileiro gasta muito e também gasta muito mal. Se pretendemos mudar nossa trajetória é preciso revermos o quadro que temos hoje. E aqui há várias frentes para serem abertas. Do contrário, não iremos a lugar algum. Nem Bolsonaro, nem Haddad, nem qualquer um que assuma o comando deste País vai mudar qualquer coisa. Por um simples motivo: nós não queremos mudar. O pior cego é aquele que não quer enxergar.     

Acostumo-nos com um Estado paternalista, que atende a todos os nossos desejos, sem limites, sem peias ou regulamentos. Uma casa da mãe Joana.

Que Deus tenha misericórdia de todos nós.

Alipio Reis Firmo Filho

Conselheiro Substituto – TCE/AM