{"id":2593,"date":"2021-01-26T14:57:09","date_gmt":"2021-01-26T14:57:09","guid":{"rendered":"https:\/\/vea.it\/?p=2593"},"modified":"2021-01-26T15:10:08","modified_gmt":"2021-01-26T15:10:08","slug":"machine-learning-deep-learning-sistemi-di-visione-artificiale","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/vea.it\/pt\/sistemas-de-visao-artificial-de-aprendizagem-aprofundamento-de-maquinas\/","title":{"rendered":"Aprendizagem Mec\u00e2nica e Aprendizagem Profunda em Sistemas de Vis\u00e3o Mec\u00e2nica"},"content":{"rendered":"<p>Os sistemas de vis\u00e3o mec\u00e2nica est\u00e3o fazendo cada vez mais uso das tecnologias Machine Learning, Deep Learning e Neural Network. O significado destes termos nem sempre \u00e9 claro para todos. Contudo, n\u00e3o cometa o erro de considerar estas tecnologias como a solu\u00e7\u00e3o para resolver qualquer problema de vis\u00e3o. \u00c9 melhor conhecer os limites para poder utilizar estas tecnologias da melhor maneira.<\/p>\n\n\n\n<p><em>por Fabio Rosi<\/em><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Intelig\u00eancia artificial em sistemas de vis\u00e3o<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Primeiro eu faria uma explica\u00e7\u00e3o r\u00e1pida dos termos e princ\u00edpios de opera\u00e7\u00e3o. Pref\u00e1cio isto dizendo que o que se segue \u00e9 uma grande simplifica\u00e7\u00e3o desta ci\u00eancia complexa, com termos que nem sempre s\u00e3o cientificamente apropriados.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Aprendizagem de M\u00e1quina, Aprendizagem Profunda e Redes Neurais<\/strong> fazem todos parte da grande fam\u00edlia de<strong>Intelig\u00eancia Artificial<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p>O <strong>Aprendizagem de M\u00e1quina<\/strong> (em italiano <strong>Aprendizagem autom\u00e1tica<\/strong>) s\u00e3o um conjunto de algoritmos para aprender informa\u00e7\u00e3o e gerar decis\u00f5es a partir de um conjunto de dados de aprendizagem sem utilizar modelos matem\u00e1ticos ou estat\u00edsticos pr\u00e9-determinados.<\/p>\n\n\n\n<p>Na pr\u00e1tica, em sistemas de vis\u00e3o mec\u00e2nica que utilizam a aprendizagem de m\u00e1quinas, normalmente fornece ao algoritmo uma s\u00e9rie de imagens de defeitos para que estes sejam posteriormente reconhecidos como tal.<\/p>\n\n\n\n<p>Esta a\u00e7\u00e3o \u00e9 chamada de <strong>Aprendizagem supervisionada <\/strong>e \u00e9 o tipo de aprendizagem mais utilizado em sistemas de vis\u00e3o mec\u00e2nica deste tipo. Os dados de aprendizagem de entrada (as imagens dos defeitos e a informa\u00e7\u00e3o relacionada com a sua caracteriza\u00e7\u00e3o) s\u00e3o seleccionados manualmente, ou seja, supervisionados. Toda esta informa\u00e7\u00e3o \u00e9 \"digerida\" pelo algoritmo de tal forma que identifica uma regra geral que lhe permite encontrar os defeitos catalogados nas imagens que ver\u00e1 de tempos em tempos.<\/p>\n\n\n\n<p>Uma esp\u00e9cie de caixa m\u00e1gica que aprende com as imagens das falhas e fornece um julgamento sobre a imagem que voc\u00ea est\u00e1 vendo naquele momento.<\/p>\n\n\n\n<p>Na nossa caixa m\u00e1gica est\u00e3o alguns <strong>redes neurais<\/strong>ou seja, algoritmos capazes de aprender, um pouco como a mente humana. Em 2019, at\u00e9 29 tipos b\u00e1sicos de <strong>redes neurais<\/strong>5 destes s\u00e3o definidos como <strong>Profundo.<\/strong> A principal diferen\u00e7a entre um <strong>rede neural simples<\/strong> e um <strong>rede neural profunda<\/strong> est\u00e1 no n\u00famero de camadas intermedi\u00e1rias ocultas. A rede neural simples tem apenas uma camada intermedi\u00e1ria, ao contr\u00e1rio da rede neural profunda que tem mais de uma, cada camada corresponde a um n\u00edvel diferente de abstra\u00e7\u00e3o do \"racioc\u00ednio\".<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image is-style-default\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" width=\"602\" height=\"226\" src=\"https:\/\/vea.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/deep-learning.png\" alt=\"aprendizagem profunda\" class=\"wp-image-2584\" srcset=\"https:\/\/vea.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/deep-learning.png 602w, https:\/\/vea.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/deep-learning-300x113.png 300w, https:\/\/vea.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/deep-learning-16x6.png 16w, https:\/\/vea.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/deep-learning-500x188.png 500w\" sizes=\"(max-width: 602px) 100vw, 602px\" \/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p>O <strong>Aprendizagem profunda<\/strong>A elabora\u00e7\u00e3o das informa\u00e7\u00f5es realizadas por uma rede neural profunda, ou seja, a elabora\u00e7\u00e3o das informa\u00e7\u00f5es realizadas por uma rede neural monocamada, d\u00e1 freq\u00fcentemente resultados mais confi\u00e1veis do que aqueles realizados por uma rede neural monocamada.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Vantagens e desvantagens da aprendizagem mec\u00e2nica em sistemas de vis\u00e3o mec\u00e2nica<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Machine Learning e Deep Learning s\u00e3o duas palavras que t\u00eam sido muito usadas ultimamente no ambiente da Ind\u00fastria 4.0. Independentemente dos aspectos \"da moda\" dos dois termos, devemos compreender se estas tecnologias podem ser utilizadas de forma rent\u00e1vel.<\/p>\n\n\n\n<p>A resposta a esta pergunta depende do tipo de aplica\u00e7\u00e3o do sistema de vis\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n<p>Vejamos as principais vantagens.<\/p>\n\n\n\n<ul><li>A simplicidade de implementa\u00e7\u00e3o a n\u00edvel operacional \u00e9 a principal vantagem. Na verdade, \u00e9 suficiente inserir as imagens dos defeitos cada vez que eles ocorrem.<\/li><li>Ap\u00f3s uma aprendizagem consp\u00edcua, a rede \"profunda\" permite ter resultados bastante precisos mesmo em condi\u00e7\u00f5es de ru\u00eddo de informa\u00e7\u00e3o, o que no caso de sistemas de vis\u00e3o por computador significa reflexos, pe\u00e7as sujas, varia\u00e7\u00e3o de luz do ambiente, etc.<\/li><li>Sempre ap\u00f3s um aprendizado formado por in\u00fameros casos, o \"aprendizado profundo\" \u00e9 capaz de reconhecer um defeito generalizado tamb\u00e9m sem ter adquirido previamente a amostra.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Agora vamos olhar para as desvantagens.<\/p>\n\n\n\n<ul><li>O que antes cham\u00e1vamos de caixa m\u00e1gica, \u00e9 g\u00edria para <strong>Caixa Preta<\/strong>. O problema da Caixa Negra reside no facto de n\u00e3o nos permitir conhecer a regra que envolve a escolha entre o bem e o mal. Este \u00e9 frequentemente um grande problema que torna o \"aprendizado profundo\" pouco confi\u00e1vel em muitos casos, por isso \u00e9 prefer\u00edvel us\u00e1-lo em aplica\u00e7\u00f5es onde a seguran\u00e7a do resultado n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1ria.<\/li><li>Para que a l\u00f3gica do Deep Learning funcione bem, voc\u00ea precisa de uma quantidade significativa de informa\u00e7\u00e3o. Em algumas aplica\u00e7\u00f5es, mais de 1000 imagens n\u00e3o s\u00e3o suficientes para criar uma regra suficientemente fi\u00e1vel.<\/li><li>N\u00e3o tendo uma l\u00f3gica objectiva de elabora\u00e7\u00e3o baseada num modelo matem\u00e1tico ou estat\u00edstico, a \u00fanica forma de garantir uma boa probabilidade de reconhecimento do defeito \u00e9 fornecer \u00e0 rede neural todos os casos poss\u00edveis de defeito em todas as posi\u00e7\u00f5es, profundidades, formas e colora\u00e7\u00f5es poss\u00edveis, e em alguns casos a combina\u00e7\u00e3o destas informa\u00e7\u00f5es \u00e9 gigantesca. Se de facto uma determinada forma n\u00e3o est\u00e1 catalogada, \u00e9 f\u00e1cil que o sistema n\u00e3o a reconhe\u00e7a. Pode acontecer, por exemplo, que enormes defeitos n\u00e3o sejam detectados simplesmente porque uma s\u00e9rie de pequenos ou m\u00e9dios defeitos foram catalogados.<\/li><li>Estas l\u00f3gicas n\u00e3o permitem garantir a fiabilidade no tempo, mesmo em defeitos que antes eram reconhecidos como tal. Isto porque a l\u00f3gica neural n\u00e3o acumula a informa\u00e7\u00e3o, mas a \"absorve\", na verdade diz-se que \"acumulam a experi\u00eancia\" e n\u00e3o os dados. Assim, \u00e0 medida que damos novas informa\u00e7\u00f5es, informa\u00e7\u00f5es antigas tendem a ser \"dilu\u00eddas\" no processo. Esta \"dilui\u00e7\u00e3o\" n\u00e3o \u00e9 uma caracter\u00edstica puramente negativa porque aperfei\u00e7oa a aprendizagem. Infelizmente, no entanto, n\u00e3o se pode ter a certeza da repetibilidade da avalia\u00e7\u00e3o do sistema de vis\u00e3o a n\u00e3o ser bloqueando o processo de aprendizagem.<\/li><li>Um dos principais problemas adv\u00e9m do processo de aprendizagem supervisionada. Na verdade, considerando a quantidade de informa\u00e7\u00e3o a ser fornecida \u00e0 rede \"profunda\", o erro humano de fornecer um dado errado, ou seja, um defeito que n\u00e3o \u00e9 um defeito ou vice-versa, pode acontecer. A rede neural tem a capacidade de esconder esta aquisi\u00e7\u00e3o errada, tornando dif\u00edcil, se n\u00e3o imposs\u00edvel, a pesquisa desta anomalia. O resultado \u00e9 um aumento na falta de confiabilidade do sistema.<\/li><li>A aprendizagem supervisionada suficiente para que a rede neural funcione adequadamente tem, muitas vezes, custos que n\u00e3o justificam a opera\u00e7\u00e3o, especialmente em rela\u00e7\u00e3o ao grau de confiabilidade alcan\u00e7ado.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p><strong>Solu\u00e7\u00e3o VEA para Aprendizagem Autom\u00e1tica em Sistemas de Vis\u00e3o<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Testes realizados em alguns dos nossos clientes mostraram que as tecnologias de Aprendizagem Profunda s\u00e3o muito boas porque s\u00e3o capazes de catalogar eficazmente um bom n\u00famero de falhas, mas s\u00e3o dispendiosas de gerir e n\u00e3o conseguem ultrapassar o n\u00edvel de fiabilidade que os actuais algoritmos propriet\u00e1rios da \"l\u00f3gica h\u00edbrida\" t\u00eam. Na verdade, os actuais algoritmos VEA em \"l\u00f3gica h\u00edbrida\" s\u00e3o hoje mais funcionais, mais r\u00e1pidos de implementar e acima de tudo mais fi\u00e1veis e control\u00e1veis do que uma rede neural \"profunda\".<\/p>\n\n\n\n<p>Algoritmos em \"l\u00f3gica h\u00edbrida\", desenvolvidos desde 2007 pela VEA, j\u00e1 adotam uma aprendizagem supervisionada pr\u00e9-definida, parcialmente baseada em rede neural, mas adotando l\u00f3gicas estat\u00edsticas e matem\u00e1ticas para fortalecer sua estabilidade.<\/p>\n\n\n\n<p>Os \u00faltimos tipos de redes neurais profundas, juntamente com a crescente capacidade de elabora\u00e7\u00e3o dos processadores, apresentam no entanto v\u00e1rias vantagens. A solu\u00e7\u00e3o, portanto, \u00e9 minimizar as desvantagens.<\/p>\n\n\n\n<p>Da\u00ed a tecnologia propriet\u00e1ria <strong>Aprendizagem por M\u00e1quina Regulamentada<\/strong>. \u00c9 um conjunto de algoritmos h\u00edbridos formados por dois conjuntos de l\u00f3gica distintos.<\/p>\n\n\n\n<p>O primeiro grupo de \"aprendizagem\" \u00e9 formado por L\u00f3gicas de Aprendizagem Profunda que aprendem a hist\u00f3ria dos defeitos, abstraindo os conceitos.<\/p>\n\n\n\n<p>O segundo grupo \"supervis\u00e3o\" \u00e9 formado por l\u00f3gicas h\u00edbridas capazes de avaliar se o resultado do grupo \"aprendizagem\" \u00e9 suficientemente confi\u00e1vel, no caso oposto os resultados das l\u00f3gicas de \"supervis\u00e3o\" s\u00e3o tomados como refer\u00eancia.<\/p>\n\n\n\n<p>O uso complementar das duas l\u00f3gicas tem dado at\u00e9 agora excelentes resultados sem perder a confiabilidade.<\/p>\n\n\n\n<p>Al\u00e9m disso, o n\u00edvel de abstrac\u00e7\u00e3o da l\u00f3gica de Aprendizagem Profunda \u00e9 t\u00e3o elevado que permite a constru\u00e7\u00e3o de \"pacotes\" de aprendizagem pr\u00e9-constitu\u00eddos, evitando longas e dispendiosas sess\u00f5es de aprendizagem \u00e0s custas do cliente.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Os sistemas de vis\u00e3o mec\u00e2nica est\u00e3o fazendo cada vez mais uso das tecnologias Machine Learning, Deep Learning e Neural Network. 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