Reconhecimento de Padrões

Reconhecimento
de Padrões
André Tavares da Silva
[email protected]
Método de Avaliação (a definir)
• Duas provas dissertativas (sem consulta)
• Apresentação e discussão de artigos científicos
• Trabalhos práticos (individuais):
– Implementação utilizando qualquer linguagem de
programação
– Artigo descrevendo o problema, a abordagem
utilizada na solução e os resultados obtidos
– Apresentação para a turma (15 minutos)
• Seminário (individual, 45 minutos de
apresentação e 15 minutos de discussão)
Ementa oficial
• Técnicas de aprendizado de máquina e
reconhecimento de padrões.
• Redução de dimensionalidade.
• Descritores.
• Classificadores.
Conteúdo programático (plano)
1. Fundamentos do aprendizado e reconhecimento de padrões
2. Redução de dimensionalidade
3. Seleção e combinação de descritores
4. Agrupamento e aprendizado supervisionado
5. Classificação de padrões e regressão de funções
6. Seleção e fusão de classificadores
7. Clustering
8. Avaliação de técnicas de classificação e testes estatísticos
9. Técnicas para reconhecimento de padrões
Apresentação - Alunos
• Nome
• Graduação e pós-graduação (se for o caso)
• Experiência profissional e didática (programador, bolsista
de IC, professor, etc)
• Porque estás cursando / pretende cursar a disciplina
(e curso)?
• Qual a linha de pesquisa que pretende atuar?
• Qual será o tema de sua dissertação? (orientador)
• Porque escolheste cursar esta disciplina?
• O que você espera da disciplina?
Apresentação - PROFESSOR
O que são padrões?
• Para o ser humano, padrões são
informações sensoriais correlacionadas no
tempo e/ou no espaço
• Dados não correlacionados são
considerados como “ruído”
• O cérebro é uma máquina especializada em
identificar, detectar e prever padrões
• Os padrões permitem que o cérebro possa
aprender e generalizar
Padrões e categorias
• Classificar é identificar padrões, i.e., verificar que um
padrão pertence a determinada categoria
• O ser humano está sempre classificando (rotulando) as
coisas
• Isto não pode ser evitado pois é a categorização é a base de
funcionamento do cérebro:
– A FFA (Fusiform Face Area), por exemplo, é a parte do
sistema visual humano responsável por classificar
(identificar) rostos e fica na na área occipitotemporal (ou
área Brodmann 37/fusiform gyrus ) parte do cortex temporal)
– Sem generalização o ser humano teria que “decorar”
Padrões e categorias
• Categorias não existem no mundo real, elas são
invenções humanas:
– frio, morno, quente
– rio, lago, lagoa, laguna, estuário, mar, oceano
– planeta, satélite, asteróide, estrela
• Em todos os exemplos acima, um ou mais atributos
fazem com que se determine a categoria
• A categorização também pode levar ao preconceito e a
discriminação, especialmente quando uma determinada
amostra difere muito da média da população
Padrões e categorias
• Como as categorias são criações humanas, suas
fronteiras são sempre arbitrárias
– Casos extremos são fáceis de resolver, mas os casos
intermediários são mais complicados
– Diferentes pessoas podem atribuir o mesmo objeto a
diferentes categorias
• Muitas vezes em ciência se perde tempo simplesmente
tentando determinar se um objeto pertence a
determinada categoria
• Mas o mundo natural não possui apenas categorias
discretas – normalmente são variáveis contínuas
Categorias
Padrões e o cérebro
• Como a categorização é uma definição
predominantemente humana, veremos alguns
exemplos relacionados a nosso cérebro.
– Prosopagnosia
– Sinestesia
– Apofenia
– Pareidolia
Prosopagnosia
• Prosopagnosia em grego: "prosopon" = "cara",
"agnosia" = "inabilidade de reconhecer (também
conhecida como cegueira para feições) era, até
muito recentemente, tratada como uma desordem
rara da percepção da face, na
qual a habilidade de reconhecer
os rostos está danificada,
embora a habilidade de
reconhecer objetos pudesse
estar relativamente intacta.
Sinestesia
• Do grego syn (união ou junção) e esthesia (sensação)
• É a relação de planos sensoriais diferentes: Por exemplo,
o gosto com o cheiro, ou a visão com o tato.
– "Vamos respirar o ar verde do outono"
• respirar = olfato / verde = visão (cores)
– "Sempre havia, ao amanhecer, uma cor estridente no
horizonte" (Giuliano Fratin)
• cor = visão / estridente = audição
– “E um doce vento, que se erguera, punha nas folhas
alagadas e lustrosas um frémito alegre e doce.” (Eça
De Queiros)
Sinestesia
Apofenia
• Um termo proposto em 1959 por Klaus
Conrad para o fenômeno cognitivo de
percepção de padrões ou conexões em
dados aleatórios. É um importante fator na
criação de crenças supersticiosas, da crença
no paranormal e em ilusão de ótica.
Pareidolia
• A pareidolia é um fenômeno psicológico que
envolve um estímulo vago e aleatório, geralmente
uma imagem ou som, sendo percebido como algo
distinto e com significado. É comum ver imagens
que parecem ter significado em nuvens,
montanhas, solos rochosos, florestas, líquidos,
janelas embaçadas e outros tantos objetos e
lugares. A palavra pareidolia vem do grego para,
que é junto de ou ao lado de, e eidolon, imagem,
figura ou forma. Pareidolia é um tipo de apofenia.
Pareidolia
Pareidolia
Pareidolia
Pareidolia
Pareidolia
Quincy?
Teste de Rorschach
Biomorfos (crenças)
Game-of-life
Ilusão de Ótica
A interpretação de um padrão depende do
contexto, da base de conhecimento e
consequentemente, do observador.
Ilusão de Ótica
A orientação das imagens afeta o reconhecimento
Ilusão de Ótica
A orientação das imagens afeta o reconhecimento
Ilusão de Ótica
A orientação das imagens afeta o reconhecimento
As figuras acima são somente riscos no papel. É o cérebro
que reconhece os padrões a partir de indícios.
O que você vê na imagem abaixo?
O que você vê abaixo?
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Resposta:
Reconhecimento de Padrões
• Nesta disciplina será visto como o reconhecimento de
padrões pode ser útil em aplicações computacionais para
resolver problemas práticos:
– Sistemas especialistas
– Que necessitam conhecimento para a tomada de decisão
– Esta decisão depende de informações incompletas,
imprecisas e ruidosas
• Exemplos:
– Identificação de pessoas, localização de desmatamento
através de fotos de satélite, identificação de comportamentos
suspeitos, busca de objetos, etc.