O que é Aprendizado Profundo?

Introdução ao Aprendizado Profundo

O aprendizado profundo é uma versão avançada do aprendizado de máquina(Machine Learning) que usa uma grande quantidade de dados para treinar um modelo de IA. A principal diferença é que o aprendizado de máquina usa algoritmos para analisar dados, enquanto o aprendizado profundo usa o conceito de hierarquia como base para seus algoritmos. Simulando a forma como o cérebro humano opera, o aprendizado profundo cria uma rede neural artificial composta por funções matemáticas. Através de treinamento extenso, cálculos complexos são realizados, permitindo que o sistema lide com dados não estruturados e faça julgamentos que imitam o comportamento humano.

Como o Aprendizado Profundo Funciona?

O aprendizado profundo funciona usando redes neurais artificiais, que são estruturas em várias camadas que analisam dados por meio de camadas de cálculos, permitindo que padrões complexos sejam identificados e previsões precisas sejam feitas.

Vamos pegar o exemplo de uma criança aprendendo a reconhecer pássaros em imagens. O pai aponta para o pássaro na imagem e faz o som correto. A criança então tenta imitar o som, que é corrigido pelo pai até que a criança entenda a palavra. Esse processo de aprendizado é semelhante ao funcionamento das redes neurais artificiais.

Uma rede neural artificial consiste em várias camadas, incluindo a camada de entrada, a camada oculta e a camada de saída, cada uma com seus próprios pesos e variáveis. Os nós em cada camada analisam diferentes características da imagem. Por exemplo, a camada mais baixa analisa o contraste de pixels brancos e pretos, enquanto a segunda camada distingue linhas com base nos dados da primeira camada. Ao calcular funções não-lineares em várias camadas, a camada de saída gera o valor final, que é a classificação e o reconhecimento da imagem.

Como esses tipos de redes neurais exigem várias camadas de neurônios para o processamento de dados, elas precisam ser comparadas camada por camada para operar, o que torna a complexidade computacional relativamente alta. É por isso que o aprendizado profundo é associado ao conceito de “profundidade”.
Diagram of a simple artificial neural network with input, hidden, and output layers

Por que o Aprendizado Profundo é Importante?

O aprendizado profundo existe desde a década de 1980, mas só nos últimos anos é que os processadores de alto desempenho e os avanços em hardware melhoraram significativamente a velocidade e a eficiência computacional, tornando possível analisar grandes e complexos dados por meio do aprendizado profundo. Esta tecnologia está evoluindo continuamente, e pesquisadores e cientistas de dados estão utilizando programas de aprendizado profundo para reconhecimento de fala, imagem e texto para impulsionar indiretamente várias aplicações de IA que vemos em nosso cotidiano.

Quais são as Aplicações do Aprendizado Profundo?

O aprendizado profundo é uma tecnologia popular de IA com várias aplicações, incluindo reconhecimento de fala, processamento de linguagem natural e reconhecimento de imagens.
Speech recognition icon: a black head outline on a white background

Reconhecimento de Fala

O principal objetivo do reconhecimento de fala é permitir que os computadores entendam a fala humana e a convertam automaticamente em texto, seguido da execução de tarefas com base no sinal de fala. Aplicações comuns de reconhecimento de fala incluem recuperação de documentos por fala, entrada de dados, navegação por fala e controle de dispositivos internos (controlar a temperatura de um termostato, ligar/desligar luzes, gerenciar sistemas de segurança doméstica, etc.).

Globe icon representing languages

Processamento de Linguagem Natural

O processamento de linguagem natural (PLN) é um ramo da IA que ajuda os computadores a entender e interpretar a linguagem humana. As aplicações de PLN já estão profundamente incorporadas em nossas vidas diárias. Por exemplo, assistentes virtuais como o Siri da Apple e o Alexa da Amazon reconhecem comandos dos usuários por meio de reconhecimento de fala e fornecem respostas correspondentes com base nas informações da conversa, permitindo que os usuários gerenciem eficazmente seus assuntos pessoais. À medida que os dispositivos de IoT se tornam mais amplamente utilizados, assistentes inteligentes estão sendo usados no local de trabalho para tarefas como gravação de conferências e fornecimento de atendimento ao cliente automatizado por meio de chatbots.

icon representing image recognition

Reconhecimento de Imagens

O principal objetivo do reconhecimento de imagens é permitir que os computadores extraiam informações de imagens e vídeos, permitindo que compreendam os dados por meio de aprendizado profundo e auxiliem os humanos a fazer julgamentos baseados em dados. O reconhecimento de imagens é uma área crescente no aprendizado profundo, com várias aplicações como detecção de defeitos em produtos, imagens médicas, reconhecimento facial e reconhecimento de placas de veículos.

Benefícios do Aprendizado Profundo para Usuários Industriais Finais

O aprendizado profundo oferece vantagens transformadoras para indústrias que buscam melhorar a eficiência operacional, a qualidade do produto e os processos de tomada de decisão. Ao utilizar redes neurais artificiais, o aprendizado profundo ajuda os usuários industriais a enfrentar desafios complexos que os sistemas tradicionais de automação frequentemente não conseguem resolver. Abaixo estão alguns benefícios chave:

Controle de Qualidade Aprimorado

Modelos de aprendizado profundo se destacam na detecção de defeitos em produtos ao analisar grandes quantidades de dados de imagem. Esses modelos podem identificar falhas sutis em materiais ou componentes, garantindo maior qualidade do produto e reduzindo desperdícios.

Manutenção Preditiva

Ao analisar dados de sensores, o aprendizado profundo pode prever falhas de equipamentos antes que elas ocorram. Isso permite que os fabricantes realizem manutenção de forma proativa, reduzindo o tempo de inatividade e melhorando a eficiência operacional.

Eficiência de Produção Melhorada

Sistemas de visão alimentados por aprendizado profundo podem realizar tarefas de classificação, como separar produtos com base em forma, tamanho ou textura. Esse nível de automação acelera as linhas de produção e minimiza a intervenção humana.

Integração Avançada de Robótica

O aprendizado profundo permite que os robôs se adaptem a ambientes não estruturados por meio de melhor visão e capacidades de tomada de decisão. Isso é particularmente benéfico para tarefas como coleta aleatória em caixas, montagem e manuseio de materiais.

Tomada de Decisão em Tempo Real

O aprendizado profundo permite a análise em tempo real de fluxos complexos de dados, capacitando as indústrias a tomar decisões mais rápidas e baseadas em dados no chão de fábrica.

Segurança do Trabalhador Melhorada

O aprendizado profundo pode ser usado para monitorar ambientes perigosos e garantir a segurança dos trabalhadores, detectando condições inseguras ou identificando quando os protocolos de segurança não estão sendo seguidos.

Resumo do Aprendizado Profundo

O aprendizado profundo é um subconjunto avançado do aprendizado de máquina que imita o cérebro humano, utilizando redes neurais artificiais para processar grandes quantidades de dados. Ao contrário do aprendizado de máquina tradicional, que depende de algoritmos predefinidos, o aprendizado profundo se destaca em lidar com dados não estruturados e identificar padrões complexos. Suas principais aplicações, incluindo reconhecimento de fala, processamento de linguagem natural e reconhecimento de imagens, estão impulsionando avanços movidos por IA em várias indústrias. Para os usuários industriais, o aprendizado profundo permite um controle de qualidade aprimorado, manutenção preditiva, integração avançada de robótica e tomada de decisão em tempo real, melhorando a eficiência operacional e a qualidade do produto. À medida que a tecnologia de aprendizado profundo continua a evoluir, ela desempenha um papel cada vez mais crítico na formação de inovações impulsionadas por IA em várias indústrias.
Graphic of a human brain with the definition of deep learning: 'Machine learning based on artificial neural networks' displayed next to it