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SISTEMAS DE APRENDIZAGEM
Prof. Willian P. Amorim

Questões Importantes
• O que é a aprendizagem ? • Porquê aprender ?

• A aprendizagem é mesmo possível ?
▫ Pode um algoritmo prever o futuro?

• A aprendizagem é uma questão de estatísticas?

O Que é a Aprendizagem ?
 A psicologia costuma definir a aprendizagem como uma mudança relativamente permanente no conhecimento ou nocomportamento produzido pela experiência. A aprendizagem
considera então a aquisição de informação e conhecimentos, de habilidades, de hábitos, de atitudes e de crenças (as mudanças

físicas do amadurecimento não é considerado aprendizagem)
Gonzalez-Perez, J.; Criado M.J. Psicologia de la Educacion para una Enseñansa Prática (2003)

O Que é a Aprendizagem ?
• Memorizar qualquer coisa;

•Aprender factos através da observação e
exploração; • Melhorar capacidades cognitivas e/ou motoras através da prática; • Organizar novo conhecimento em representações gerais.

Uma definição mais computacional
 Herb Simon, uma figura histórica importante na Inteligência Artificial e Economia, deu-nos a seguinte definição de Aprendizagem:

◦ Aprendizagem denota mudanças no sistema que sãoadaptativas no sentido em que permitem ao sistema fazer a tarefa ou as tarefas tiradas da mesma população mais

eficientemente e mais eficazmente da próxima vez.
X

Então como aprender?
 A Indução
O bocado de pão 1 estava saboroso quando eu o comi. O bocado de pão 2 estava saboroso quando eu o comi. … O bocado de pão 100 estava saboroso quando eu o comi.
Então, todos os bocados de pãoestarão saborosos quando eu os comer. (David Hume resumiu assim o raciocínio por Indução)

Indução
• Qualquer matemático abomina o raciocínio anterior. • Então porque é que a indução é aceitável ? ▫ Um Exemplo  Quando perguntado se o Sol vai nascer amanhã, a nossa resposta natural é: Sim, porque o Sol sempre nasceu todos os dias. ▫ Para um cientista, a resposta não é satisfatória, mas para ocomum dos mortais, é suficiente saber que o Sol sempre nasceu todos os dias para “aprender” que ele vai nascer amanhã.

Tipos de Aprendizagem
• Existem diversos tipos de problemas relacionados com a aprendizagem de Máquinas.

▫ ▫ ▫ ▫

Aprendizagem Supervisionada Clustering (agrupamento) ou não supervisionado Reforço (Reinforcement) Semi-supervisionado

Aprendizagem Supervisionado
• Dadoum conjunto de pares de entrada/saída, encontrar uma

regra que nos permita prever a saída associada a cada nova
entrada.

• Por exemplo: Imaginemos que nos é dado os pesos e
comprimentos de um grupo de trutas, e os pesos e comprimentos de um grupo de carpas. O trabalho do sistema de

aprendizagem supervisionada seria encontrar uma regra que
permitisse prever, dado o comprimento e opeso de um peixe, se este era uma truta ou uma carpa.
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Clustering
• Outro tipo de problema comum de aprendizagem é o agrupamento.

• Dado um conjunto de exemplos, mas sem uma
classificação predefinida destes, o objectivo é agrupar os exemplos dados em “conjuntos naturais”.

Um exemplo de Clustering
 Neste caso, é-nos dada as descrições de um grupo de animais diferentes em termos dassuas características (comprimento, peso, se tem cabelos ou não, etc.). A tarefa agora é dividi-los em grupos, possivelmente numa hierarquia de grupos que “faça sentido”.  O que torna o clustering diferente da aprendizagem supervisionada é que não lhe é dito á partida, que grupos de animais devemos ter. Apenas que o sistema deve encontrar um agrupamento natural.

Aprendizagem por Reforço
• Umagente interagindo com o mundo faz observações, age, e é recompensado ou castigado. Deverá ser capaz de escolher acções de maneira a maximizar o número de recompensas. • Este problema de aprendizagem é mais familiar à maioria de nós porque envolve a aprendizagem de capacidades motoras, como aprender a andar ou a andar de bicicleta.

Aprendizagem por Reforço
• É diferente da aprendizagem...
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