Como um computador é capaz de aprender por meio da matemática

Por Edgard Pimentel

Seja uma camiseta que monitora riscos de um ataque cardíaco, seja  um espremedor de batatas ou mesmo uma chave de fenda, toda ferramenta tem dois lados: um diz respeito às habilidades para usá-la, o outro, às competências para criá-la. Quando o assunto é inteligência artificial, o mesmo se aplica: existem diversas formas de utilizá-la. Já do lado da criação e aperfeiçoamento, a protagonista é clara: estamos falando da matemática.

Vamos começar com uma questão muito simples para entender como a matemática viabiliza a inteligência artificial: a atribuição de um rótulo a alguns objetos. Na área da saúde, por exemplo, é fundamental distinguir imagens que indicam um paciente saudável daquelas que sugerem alguma anormalidade. Ou seja, trata-se de rotular uma imagem como saudável ou não saudável. 

Outro exemplo tem a ver com o tráfego online de usuários de internet, quando queremos classificar páginas visitadas na web. Por exemplo, anúncios personalizados requerem entender quais produtos interessam a uma determinada pessoa (livros, sapatos, brinquedos, passagens aéreas). Para tal, é útil rotular os sites visitados pelo usuário.

Mas aqui há uma questão fundamental. O volume de dados a serem classificados é gigantesco, e contar com mão de obra humana é tremendamente caro, além de eventualmente inviável. A solução? Basta ensinar a tarefa a um computador. Simples, não? Só que tem um pequeno detalhe: como um computador aprende a rotular? Essa difícil pergunta ocupa espaço importante, seja no panorama científico, seja nas conversas com meu amigo e colaborador José Miguel Urbano, caminhando pelo campus da Universidade de Coimbra.

O aprendizado semi-supervisionado é uma das estratégias. Algumas imagens, com seus respectivos rótulos, são mostradas a um computador. A partir desta fração representativa, cria-se uma regra que a máquina passa a aplicar sozinha àquelas sem rótulo. Mas, de novo: como criar essa regra? Uma resposta está nas equações diferenciais parciais (que chamaremos EDPs).

Leia o texto completo no blog Ciência Fundamental, na Folha de S.Paulo