Redes Neurais

Reconhecimento facial, detecção de fraudes em cartões de crédito, sistemas de controles robóticos... O que está por trás disso?

Redes neurais são um contexto de grande importância na área da computação atual, já que o crescimento do volume de dados exigiu que metodologias fossem aprimoradas para explorar toda a gama de oportunidades. Apesar de estar ganhando mais espaço nesse novo cenário, a primeira aparição dessa tecnologia foi em 1943 com a modelagem de uma rede neural simples com circuitos elétricos por Warren McCulloch e Walter Pitts. Já em 1975 surgiu o conceito de rede neural multicamada com Kunihiko Fukushima criando um sistema computacional capaz de resolver problemas com comportamentos que se assemelhassem ao cérebro humano. Contudo, com o passar dos anos a abordagem sofreu alterações passando de uma análise restrita ao comportamento biológico para algo mais amplo.

Contudo, você deve estar pensando nesse momento “entendi que é importante para a computação, mas o que é uma rede neural e como ela interfere na minha vida?”, então calma que a gente te explica.

Vamos começar com um exemplo:

Suponha que você é um investidor que diariamente realiza compras e vendas de ações na bolsa de valores. Porém, apesar de todo seu conhecimento, é impossível você prever exatamente como as ações se comportarão no dia seguinte e isso dificulta um planejamento específico de compras e vendas. Agora imagine que te ofereçamos um sistema inteligente com a capacidade de prever os preços das ações com 70% de precisão.

Você aceitaria?

Acredito que sua resposta para a pergunta anterior tenha sido sim. Dessa maneira, apresentamos a vocês uma aplicação real de redes neurais.

“Redes neurais têm a capacidade de identificar anomalias. No futuro, poderemos usá-las para oferecer aos médicos uma segunda opinião – por exemplo, confirmar um diagnóstico de câncer ou dizer qual é o problema do paciente. E seremos capazes de fornecer essas segundas opiniões mais rápido e com maior precisão.” Leigh Ann Herhold, Cientista de Dados e Consultora Zencos

Entretanto, ainda não explicamos exatamente como essa tecnologia funciona.

O propósito básico das redes neurais é processar um grande volume de dados de maneira similar ao cérebro humano. Nosso cérebro é capaz de realizar múltiplos processos de maneira simultânea e tomar decisões com base na aprendizagem, então o objetivo é criar um esquema de processamento capaz de armazenar conhecimento baseado em aprendizagem e disponibilizá-lo para aplicação. Além disso, são baseados no funcionamento dos neurônios e no processo de sinapse.

Sendo assim, são criados algoritmos com finalidades específicas, que podem se adaptar a mudanças nas entradas de dados para gerar o melhor resultado possível, sem a necessidade de modificação dos critérios de saída de dados.

Uma boa maneira de entender o processo em questão é fazendo uma analogia direta com sua fonte de inspiração. Por ser baseado no funcionamento dos neurônios podemos relacioná-los a função matemática que coletará e classificará as informações, esses neurônios conectados formam camadas de nós interconectados – como no cérebro humano – e cada camada possuí sua função específica. A camada de entrada é responsável pela coleta de padrões, por outro lado, a camada de saída é responsável pela classificação ou pelos sinais de saída para os padrões mapeados e por fim as camadas ocultas ajustam as ponderações de entrada até que o erro obtido seja aceitável para o problema. A figura abaixo traz uma representação gráfica simples de como seria a organização de uma rede neural.

Algumas aplicações típicas de redes neurais são: detecção de fraudes em cartões de crédito, processamento de linguagem natural, sistema de controle robóticos, visão computacional e filtragem de redes sociais.

Vale ressaltar que redes neurais vão muito além do que foi explicado acima, porém o objetivo desse post era fazer uma breve introdução desse tema que é tão amplo e complexo.

Se você gostou do tema e sentiu curiosidade de ver uma aplicação na prática, recomendo você tirar um tempinho para brincar com a ferramenta de identificação de imagem, som e poses da Teachable Machine. Nesse site você poderá entrar com sons e imagens padrões e ele os reconhecerá para você! Se gostar conta para a gente nas nossas redes sociais!

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