Treine uma Máquina para Reconhecer Objetos

Os alunos utilizarão o Teachable Machine para criar um pequeno modelo de classificação de imagens. O projeto deverá comparar o comportamento do modelo quando recebe exemplos variados e quando recebe exemplos muito semelhantes.

Passo a Passo para Execução

  1. Abrir o Teachable Machine e escolher a criação de um projeto de imagens.
  2. Criar duas classes com nomes relacionados a objetos seguros para uso escolar, como 'Lápis' e 'Borracha'.
  3. Usar objetos físicos ou imagens autorizadas para reunir exemplos.
  4. Produzir exemplos com diferentes posições, distâncias e fundos.
  5. Treinar o modelo.
  6. Testar imagens novas que não tenham sido utilizadas durante o treinamento.
  7. Registrar quais previsões foram corretas e quais foram incorretas.
  8. Criar uma segunda rodada de treinamento usando exemplos muito parecidos entre si.
  9. Testar novamente com exemplos diferentes e comparar o comportamento.
  10. Conversar sobre como variedade dos dados pode influenciar a capacidade de generalização do modelo.
  11. Criar uma terceira classe e repetir o experimento.
  12. Fazer uma previsão antes de cada teste para que a criança compare sua expectativa com o resultado da máquina.
  13. Evitar o uso de rostos, nomes, documentos ou qualquer dado pessoal nas imagens utilizadas.
  14. Registrar uma conclusão com as expressões 'dados de treino', 'modelo', 'classificação' e 'teste'.
  15. Compartilhar somente o resultado pedagógico necessário para a aula.

Comentários

No Teachable Machine, os alunos conseguem ver uma versão simples do ciclo usado em muitos projetos de Aprendizado de Máquina: reunir exemplos, treinar e testar. O Quick, Draw! oferece outra experiência interessante porque uma rede neural tenta identificar desenhos feitos pela própria criança. Em ambos os casos, o computador não recebe uma lista completa de regras sobre cada desenho ou objeto; ele trabalha com padrões aprendidos. Isso ajuda a perceber por que uma IA pode acertar uma situação e falhar em outra.

O Classificador de Cartões

Os alunos formarão um sistema de classificação humano. Uma equipe será responsável por apresentar exemplos ao 'computador' e outra deverá tentar descobrir quais características aparecem nesses exemplos. Depois, o grupo receberá casos novos e verificará se o padrão identificado realmente funciona.

Materiais Necessários

  • 40 cartões com desenhos variados de animais, objetos e alimentos
  • Cartões de exemplo previamente selecionados para duas categorias
  • Cartões surpresa que não tenham aparecido durante a primeira etapa
  • Duas caixas identificadas somente como 'Categoria A' e 'Categoria B', sem revelar inicialmente a regra
  • Folhas de observação para registrar características percebidas
  • Quadro branco para reunir as hipóteses das equipes
  • Canetas coloridas
  • Lápis e borracha
  • Cartões de 'Treino', 'Teste' e 'Resultado'
  • Crachás de 'Treinador', 'Modelo' e 'Avaliador'
  • Envelope para separar os exemplos de treinamento dos exemplos de teste
  • Cartões de reflexão com perguntas sobre acertos e erros

Passo a Passo da Execução

  1. Perguntar se uma criança consegue aprender a reconhecer uma bicicleta depois de observar muitas bicicletas diferentes.
  2. Explicar que Aprendizado de Máquina é uma técnica em que um sistema utiliza exemplos para encontrar padrões úteis para uma tarefa.
  3. Diferenciar programação baseada em regras e aprendizado baseado em dados: em um caso, alguém escreve explicitamente a regra; no outro, o sistema ajusta um modelo a partir de exemplos.
  4. Entregar à equipe de treinamento vários cartões já classificados.
  5. Pedir que os alunos observem características comuns sem receber a regra diretamente.
  6. Permitir que a equipe formule uma hipótese sobre o que separa as duas categorias.
  7. Apresentar cartões novos e solicitar uma classificação baseada na hipótese.
  8. Registrar cada previsão antes de revelar a categoria verdadeira.
  9. Comparar acertos e erros.
  10. Retirar alguns exemplos do primeiro conjunto e verificar se o padrão continua funcionando.
  11. Adicionar exemplos diferentes e discutir como eles podem ajudar o modelo a lidar com situações novas.
  12. Criar propositalmente um conjunto de treinamento muito parecido entre si e testar um exemplo visualmente diferente.
  13. Discutir por que quantidade não é tudo: exemplos variados e representativos também são importantes.
  14. Separar claramente os conceitos de dado de treinamento, dado de teste, previsão e erro.
  15. Pedir que cada equipe imagine uma situação real em que uma máquina precise reconhecer ou classificar alguma coisa.
  16. Encerrar mostrando que Inteligência Artificial é uma área ampla e que Aprendizado de Máquina é apenas uma das formas utilizadas para construir sistemas capazes de aprender padrões a partir de dados.

Conexão Computacional

Inteligência Artificial é um campo da Computação que reúne técnicas para construir sistemas capazes de realizar tarefas que normalmente exigem algum tipo de inteligência humana, como reconhecer padrões, interpretar linguagem ou fazer previsões. Aprendizado de Máquina é uma dessas técnicas. Em vez de o programador escrever todas as respostas possíveis, ele fornece dados e um método de aprendizado que permite ao sistema construir um modelo. A criança pode imaginar um aluno treinando para reconhecer diferentes tipos de folhas: quanto mais exemplos diferentes e bem escolhidos ele observa, melhor consegue reconhecer uma folha nova. Na vida real, ideias semelhantes aparecem em reconhecimento de imagens, filtros de mensagens, recomendações, tradução automática e ferramentas de análise. Mesmo assim, uma IA pode errar, porque seu resultado depende dos dados, do modelo e da situação em que foi utilizada.