Como a IA aprende: 5 tipos de aprendizado de máquina e suas aplicações

O aprendizado de máquina (Machine Learning – ML) está revolucionando a tomada de decisões em diversos setores, da saúde e recursos humanos até finanças. Reconhecimento de imagem, processamento de linguagem natural (PNL) e carros autônomos são apenas alguns exemplos de suas aplicações.

Mas o crescente impacto do ML tem seus desafios. Os dados usados para treinar esses sistemas são coletados por humanos, propensos a erros e vieses. Mesmo um modelo de ML bem treinado pode gerar resultados negativos se aplicado em contextos inadequados.

É por isso que diversificar o uso de inteligência artificial (IA) e ML é crucial para a competitividade. Cada tipo de algoritmo de ML possui capacidades únicas para diferentes tarefas. Vamos explorar os cinco principais tipos e suas aplicações.

O que é Aprendizado de Máquina?

O aprendizado de máquina é um subconjunto da ciência da computação, ciência de dados e inteligência artificial que permite que sistemas aprendam e melhorem a partir de dados, sem necessidade de programação adicional.

Em vez de instruções explícitas, os modelos de ML usam algoritmos e modelos estatísticos para realizar tarefas com base em padrões e inferências a partir de dados. Ou seja, o ML usa dados de entrada para prever saídas, atualizando-as continuamente conforme novos dados chegam.

Tipos de Aprendizado de Máquina

1. Aprendizado Supervisionado: O Mestre e o Aluno (Supervised machine learning)

Imagine um professor experiente guiando seu aluno. No aprendizado supervisionado, a IA segue essa mesma lógica, aprendendo com exemplos já rotulados, como se estivesse em uma sala de aula virtual.

Nessa modalidade, a IA recebe um conjunto de dados com exemplos já classificados e rotulados. Por exemplo, em um sistema que classifica imagens de animais, a IA recebe fotos com rótulos (“gato”, “cachorro”) e aprende a identificar as características distintivas de cada animal.

O aprendizado supervisionado é essencial para tarefas como:

• Reconhecimento de objetos (ex: reconhecimento facial)
• Tradução automática
• Diagnóstico médico

2. Aprendizado Não Supervisionado: O Explorador Desbravando o Desconhecido (Unsupervised machine learning)

Em contraste com o aprendizado supervisionado, o aprendizado não supervisionado coloca a IA em um território inexplorado, como um explorador desbravando o desconhecido. Sem rótulos pré-definidos, a IA precisa desvendar padrões e estruturas por conta própria.

Imagine uma ferramenta de agrupamento de clientes que identifica grupos com características em comum, como preferências de compra ou comportamento online, sem a necessidade de rótulos pré-definidos. Essa modalidade é crucial para tarefas como:

• Análise de dados
• Segmentação de mercado
• Descoberta de padrões em grandes conjuntos de dados

3. Aprendizado por Reforço: Aprender Através da Tentativa e Erro (Reinforcement learning)

Imagine um robô aprendendo a andar: ele tenta diferentes movimentos, recebe recompensas por se mover na direção correta e é penalizado por cair. Essa é a essência do aprendizado por reforço, onde a IA aprende através da tentativa e erro, interagindo com o ambiente e recebendo recompensas ou penalidades por suas ações.

Nessa modalidade, a IA interage com um ambiente dinâmico e recebe feedback positivo ou negativo para suas ações. Essa modalidade é fundamental para tarefas como:

• Robótica
• Controle de sistemas
• Otimização de processos

4. Aprendizado Semi-Supervisionado: O Equilíbrio Entre o Conhecido e o Desconhecido (Semi-supervised learning)

No aprendizado semi-supervisionado, a IA aprende com um conjunto de dados misto, contendo exemplos rotulados e não rotulados. Imagine um sistema que classifica imagens de animais: ele recebe algumas fotos com rótulos (“gato”, “cachorro”) e outras sem rótulos.

O sistema usa os exemplos rotulados para aprender características distintivas dos animais e, em seguida, tenta identificar essas características nas imagens não rotuladas. Essa modalidade é útil quando rotular todos os dados é impraticável ou dispendioso.

5. Aprendizado Auto-Supervisionado: Extraindo Conhecimento de Dados Não Rotulados (Self-supervised machine learning)

O aprendizado auto-supervisionado (SSL) permite que modelos de IA aprendam a partir de dados não rotulados, dispensando a necessidade de enormes conjuntos de dados anotados ou rotulados manualmente.

Os algoritmos de SSL, também chamados de aprendizado preditivo ou por pretexto, aprendem uma parte da entrada a partir de outra, gerando automaticamente rótulos e transformando problemas não supervisionados em supervisionados. Essa abordagem é particularmente valiosa em tarefas como visão computacional e Processamento de Linguagem Natural (PNL), onde o volume de dados rotulados necessários para treinar modelos pode

Leia também: