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ATIVIDADES PRÁTICAS
SUPERVISIONADAS
8ª. Série
Inteligência Artificial
Ciência da Computação
A Atividade Prática Supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de
ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de etapas, acompanhadas pelo
professor, e que tem por objetivos:
 Favorecer a autoaprendizagem do aluno.
 Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo seu aprendizado.
 Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.
 Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas para o exercício
profissional.
 Promover a aplicação da teoria na solução de situações que simulam a
realidade.
 Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem
Para atingir estes objetivos, a ATPS propõe um desafio e indica os passos a
serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução.
Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida
profissional.
AUTORIA:
Thiago Salhab Alves
Faculdade Anhanguera de Santa Bábara
Ciência da Computação – 8ª Série – Inteligência Artificial
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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES
Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências
e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir.
 Conehecer os aspectos teóricos, científicos, e tecnológicos relacionados à computação.
 Ter competência e compromisso com a utilização de princípios e ferramentas que
otimizem o processo de desenvolvimento e implementação de um projeto.
 Identificar, analisar, documentar e solucionar problemas e necessidades passíveis de
solução via computação.
 Compreender a importância de se valorizar o usuário no processo de interação com
sistemas computacionais.
Produção Acadêmica




Relatório de Resolução de Problemas na Etapa 1.
Relatório de Aquisição do Conhecimento na Etapa 2.
Relatório de Modelagem de Análise de Conhecimento na Etapa 3.
Relatório Final na Etapa 4.
Participação
Para a elaboração dessa atividade, os alunos deverão previamente organizar-se em
equipes com um número de participantes definida pelo professor e entregar seus nomes,
RAs e e-mails ao professor da disciplina. Essas equipes serão mantidas durante todas as
etapas.
DESAFIO
A Inteligência Artificial é uma ciência recente com início logo após a Segunda Guerra
Mundial com o nome definido em 1956. Atualmente, a Inteligência Artificial abrange uma
enorme variedade de subcampos, desde áreas de uso geral até tarefas específicas como jogos
de xadrez, demonstração de teoremas matemáticos, criação de poesia e diagnóstico de
doenças.
De acordo com Luger (2004), a Inteligência Artificial (IA) pode ser definida como o
ramo da Ciência da Computação que trata da automação do comportamento inteligente.
Esse desafio contempla o desenvolvimento de dois sistemas, sendo um Agente de
Solução de Problemas, utilizando as técnicas de mecanismo de busca e heurística aceitável; e
um Sistema Especialista, para o qual será necessário utilizar as técnicas de aquisição e
representação do conhecimento.
O Agente de Solução de Problemas deve resolver o problema de um viajante que
pretende se deslocar de uma cidade A (Arad) para uma cidade B (Bucharest). Para o
deslocamento há vários caminhos a serem percorridos e o agente deve, através da heurística
(técnica que melhora a eficiência de um processo de busca), escolher o melhor caminho a
seguir.
O Sistema Especialista deve se comportar como um especialista humano e a equipe
deve utilizar as técnicas para aquisição de conhecimento, representação do conhecimento e
implementação do sistema especialista.
Thiago Salhab Alves
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Objetivo do Desafio
Elaborar dois sistemas de informação, sendo um Agente de Solução de Problemas e um
Sistema Especialista.
Livro Texto da Disciplina
A produção desta ATPS é fundamentada no livro-texto da disciplina, que deverá ser
utilizado para solução do desafio:
RUSSELL, Stuart J.. Inteligência Artificial. 2ª Ed. Rio de Janeiro: Campus, 2004.
ETAPA 1 (tempo de realização: 5 horas)
 Aula-tema: Resolução de Problemas: Tipos de Problemas e Representação de
Problemas. Mecanismos de Busca, Heurística Aceitável e Algoritmo A*.
Essa atividade é importante para poder desenvolver um agente de resolução de
problemas, identificando os componentes, os mecanismos de busca, definindo a heurística
para o agente e implementando o agente de resolução de problemas através da linguagem de
programação C.
Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Fazer um estudo sobre a Estrutura de Dados: Grafos e sua implementação através da
linguagem de programação C. Fazer um estudo do material chamado Grafos e suas
Aplicações,
2011.
Disponível
em:
<https://docs.google.com/document/d/1sCfPz1RJI4LTpPBMvf9qRB_jykDssqzh8Sh9bBQwHk/edit?hl=en#>. Acesso em: 13 ago. 2011.
Passo 2 (Equipe)
Determinar para o agente de Solução de Problemas os seguintes componentes:









Formulação do Objetivo
Problema
Estado Inicial
Ações
Espaço de Estados
Caminho
Teste do Estado Objetivo
Custo do Caminho
Estado Final.
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Para determinar esses componentes, considerar o mapa de estados da Figura 1 a seguir.
Figura 1 – Mapa de Estados
Fonte: RUSSEL, Stuart J.. Inteligência Artificial. 2.ed. Rio de Janeiro: CAMPUS, 2004.
Considerar as seguintes informações para o Agente de Solução de Problemas:
 O objetivo do agente de solução de problemas é viajar da cidade inicial Arad e chegar
até a cidade final Bucharest.
 O custo do caminho é a distância acumulada entre as cidades.
Passo 3 (Equipe)
Fazer a proposta de uma função heurística para que o agente possa escolher o melhor
caminho para se deslocar da cidade de Arad até Bucharest. A heurística é uma técnica que
melhora a eficiência de um processo de busca. Ela é como um guia turístico, apontando para
direções normalmente interessantes. Uma heurística pode levar um algoritmo de busca a
uma solução ótima ou, levá-lo a não conseguir encontrar uma solução. Uma função heurística
é uma função que mapeia descrições do estado de um problema até medidas de
conveniência, normalmente representadas como números. Os aspectos do estado do
problema que são considerados, o modo como esses aspectos são avaliados e os pesos
atribuídos a aspectos isolados são escolhidos de forma a que o valor da função heurística em
um determinado nó no processo de busca forneça a melhor estimativa possível sobre se o nó
está ou não no caminho desejado para uma solução.
Passo 4 (Equipe)
Implementar em Linguagem C o problema apresentado na Figura 1 apresentada. O
programa deve permitir:
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



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Cadastrar as Cidades
Cadastrar as distâncias entre as cidades
Determinar os possíveis caminhos entre uma cidade A até uma cidade B
Determinar, através da função heurística, o melhor caminho entre uma cidade A até
uma cidade B.
Ao término dos quatro passos, o grupo deve reunir todas as informações em um único
documento chamado Relatório do Agente de Resolução de Problemas e entregá-lo ao
professor da disciplina.
ETAPA 2 (tempo de realização: 5 horas)
 Aula-tema: Representação do Conhecimento: Representação Lógica e Regras de
Produção. Aquisição de Conhecimento: Introdução. O Processo de Aquisição de
Conhecimento e Linguagens usadas no Processo de Aquisição.
Essa atividade é importante para iniciar o processo de aquisição de conhecimento para
o desenvolvimento do Sistema Especialista, identificando o modelo organizacional, modelo
da aplicação, entrevistas para a aquisição de conhecimento e a análise de custo benefício.
Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Escolher um sistema especialista a ser desenvolvido seja para um sistema Desktop, sistema
Web ou sistema Móvel. Para a etapa de Aquisição do conhecimento, determinar:
1. Aquisição do Conhecimento
1.1. Modelo Organizacional
1.1.1. Tipo da Organização
1.1.2. Principais Problemas Enfrentados
1.2. Modelo da Aplicação.
Para realizar a Aquisição do Conhecimento é utilizada a metodologia KADS
(Knowledge Analisys and Desing of Systems) para a construção de sistemas especialistas. Essa
metodologia afirma que sistemas especialistas são processos estruturados de
desenvolvimento de sistemas com um ciclo de vida especificado e estágios definidos.
O Quadro 1 apresenta um exemplo de Sistema Especialista com as etapas da Aquisição do
Conhecimento:
Sistema Especialista: Sistema Especialista de Academia de Exercícios Físicos
1. Aquisição do Conhecimento
1.1. Elaborar Modelo Organizacional
1.1.1. Tipo da Organização
A organização é uma Academia de Atividade Física que tem por finalidade proporcionar uma
melhora na qualidade de vida e saúde de seus frequentadores, buscando oferecer atividades variadas
para todas as idades e gostos.
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As atividades físicas oferecidas pela academia são: natação, hidroginástica, ginásticas aeróbicas,
ginástica localizada, musculação e artes marciais.
1.1.2. Principais problemas enfrentados
Grande procura por atividades esportivas.
Dúvidas de futuros praticantes na escolha de uma atividade física.
Dificuldades em estar auxiliando o futuro praticante na escolha certa.
Receios dos profissionais pela não adaptação dos praticantes.
Preocupações dos profissionais para com a satisfação dos praticantes.
1.2.
Elaborar o Modelo de Aplicação
Ajudar o aluno e especialista na escolha da atividade física correta, mediante uma análise feita através
de perguntas pelo sistema.
Quadro 1 – Sistema Especialista com etapas da aquisição do conhecimento
Passo 2 (Equipe)
Fazer para o Sistema Especialista proposto, as entrevistas não estruturadas, semiestruturadas
e estruturadas com o especialista do sistema escolhido para obtenção das informações
referentes à especialidade a ser atendida. Dessa forma, determinem:
1.1. Tópicos Envolvidos no Modelo de Aplicação:
1.1.1. Entrevistas.
Uma das técnicas de obtenção de conhecimento de um especialista é através da
Entrevista. As entrevistas podem ser:
 Não Estruturada
 Semiestruturada
 Estruturada.
Uma entrevista não estruturada dá mais controle da entrevista ao especialista do que
ao Engenheiro de Conhecimento1. Faz do Engenheiro de Conhecimento mais um ouvinte que
um entrevistador. Pode ser utilizada para buscar conceitos gerais sobre o domínio de
conhecimento. O Quadro 2 apresenta um exemplo de entrevista não estruturada.
Quais são os objetivos de uma academia de exercícios físicos?
Os objetivos de uma academia de exercícios físicos são proporcionar uma melhora na
qualidade de vida e saúde de seus frequentadores, buscando oferecer atividades variadas para todas
as idades e gostos.
A academia também tem por finalidade oferecer atividades para todas as pessoas, objetivando
uma forma de distração, relaxamento, principalmente para pessoas que tiveram um dia conturbado
de trabalho.
Quadro 2 – Entrevista Não Estruturada
1
Engenheiro de Conhecimento: pessoa que deve estar envolvida em todas as fases do desenvolvimento do sistema.
Responsável pela elicitação, análise e representação do conhecimento
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Uma entrevista Semiestruturada possui perguntas mais detalhadas e as respostas do
Especialista devem ser analisadas com maior rigor. O Quadro 3 apresenta um exemplo de
entrevista Semiestruturada.
Que tipo de alimentação deve ser adotado para a prática de cada atividade física?
Para todas as atividades físicas citadas, devemos adotar uma alimentação adequada capaz de
repor as energias, as vitaminas e os sais minerais perdidos.
Os especialistas recomendam uma dieta balanceada com 50 a 60% de carboidratos (massas,
cereais, frutas, verduras e legumes), 15 a 30% de proteínas (carne, aves, peixes, ovos e frutos do mar) e
o restante de gorduras (manteiga e bacon).
É importante tomar muito líquido, tais como água, sucos em geral, pois mantêm as
quantidades de sais minerais, vitaminas e nutrientes que são eliminados com a respiração.
Quadro 3 – Entrevista Semiestruturada
A entrevista Estruturada demanda do Engenheiro de Conhecimento e do Especialista
um nível mais alto de conhecimento sobre a área do domínio. O Engenheiro de
Conhecimento pergunta continuamente por explicações, consequências e justificativas de um
mesmo conceito, até que o conceito esteja claramente definido. O Quadro 4 apresenta um
exemplo de entrevista Estruturada.
Como a natação vai ajudar a desenvolver o sistema cardiorrespiratório?
A natação ajuda a desenvolver o sistema cardiorrespiratório, porque para nadar a pessoa
depende dos músculos do corpo e esses músculos irão fazer com que a pessoa se movimente. Para
isso, é necessário gerar energia, queimando glicose, carboidratos e utilizando O2.
A natação fará com que aumente a captação de O2 e isso faz com que desenvolva os
brônquios, pulmões e alvéolos, aumentando assim a resistência.
Esse aumento de consumo de O2 faz com que o coração aumente o volume de sangue bombeado,
chegando mais rápido aos músculos.
Quadro 4 – Entrevista Estruturada
Passo 3 (Equipe)
Fazer uma análise do Custo e Benefício do desenvolvimento do Sistema Especialista,
considerando os seguintes itens:
1.2. Análise de Custo e Benefício:
1.2.1. Linguagem
1.2.2. Sistema Gerenciador de Banco de Dados
1.2.3. Equipe de Desenvolvimento
1.2.4. Compra de Equipamentos
1.2.5. Instalação de Software.
Passo 4 (Equipe)
Reunir todas as informações em um único documento chamado Relatório de Aquisição do
Conhecimento e entregá-lo ao seu professor.
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ETAPA 3 (tempo de realização: 5 horas)
 Aula-tema: Aquisição de Conhecimento: Introdução. O Processo de Aquisição de
Conhecimento e Linguagens usadas no Processo de Aquisição.
Essa atividade é importante para realizar
a
modelagem
da
análise
do
conhecimento através da Análise de Discurso, Dicionário de Conhecimento, Camada de
Domínio e Inferência e Representação por Regras.
Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Fazer as atividades a seguir.
1. Fazer a Análise de Discurso da entrevista Semiestruturada realizada com o Especialista e
reunir as informações na seguinte estrutura de tópicos:
2. Modelagem de Análise do Conhecimento:
2.1. Análise de Discurso.
Uma das técnicas para a análise de conhecimento através de dados verbais transcritos
é a Análise de Discurso. Consiste em dividir o conhecimento verbal em partes que
correspondam a frases que expressem algum conhecimento. Essa transcrição é normalmente
resultado de uma entrevista feita com o especialista. O objetivo da Análise de Discurso é
obter uma representação mais detalhada do domínio do conhecimento.
2. Fazer a leitura do documento: Análise de Discurso, 2011. Disponível
<https://docs.google.com/document/d/1SJNv2kENziYdDlzLNxFUs0x8jfvKF4HlsFj0T3WpYM/edit?hl=en#>. Acesso em: 13 ago. 2011.
em:
Passo 2 (Equipe)
Fazer as atividades a seguir.
1. Fazer a leitura do documento: Dicionário de Conhecimento, 2011. Disponível em:
<https://docs.google.com/document/d/1sq7NrOWqo8ZpCDnGTKII3eJr5PmRkcOFIC72nE62xl
c/edit?hl=en#>. Acesso em: 13 ago. 2011.
O Dicionário de Conhecimento é o local no qual o conhecimento é definido, ou seja, o
significado dos conceitos da área de conhecimento é explicado. Deve conter todos os
conceitos que serão utilizados no sistema especialista. O dicionário ajuda o Engenheiro de
Conhecimento a esclarecer dúvidas a respeito do domínio do problema.
2. Elaborar o Dicionário de Conhecimento com os significados dos conceitos da área de
conhecimento do Sistema Especialista escolhido. Reunir as informações na estrutura de
tópicos abaixo:
2.2. Dicionário de Conhecimento.
Passo 3 (Equipe)
Fazer as atividades a seguir.
Thiago Salhab Alves
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1. Fazer a Camada de Domínio e a Camada de Inferência para o Sistema Especialista
escolhido, considerando os seguintes itens:
2.3. Camada de Domínio
2.4. Camada de Inferência.
O Modelo de Especialidade é composto da Camada de Domínio e Camada de
Inferência. A Camada de Domínio é formada pelos conceitos do campo do conhecimento
utilizados e pelos relacionamentos entre esses conceitos. A Camada de Inferência é composta
por metaclasses, que descrevem o papel do conhecimento no processo de resolução do
problema. Como metaclasses tem-se as Observações que são transformadas em Evidências
que são verificadas pelas Hipóteses e que geram as Soluções.
2. Ler, para melhorar o entendimento da Camada de Domínio, o documento: Modelo de
Especialidade
–
Camada
de
Domínio,
2011.
Disponível
em:
<https://docs.google.com/document/d/1YHmn2E8YWbWHzM0R0JnHmhgs4dEJF7KIDa77pw
52q5E/edit?hl=en#>. Acesso em: 13 ago. 2011.
3. Ler, para melhorar o entendimento da Camada de Inferência, o documento: Modelo de
Especialidade
–
Camada
de
Inferência,
2011.
Disponível
em:
<https://docs.google.com/document/d/1e0Kx64DU-UbeSLNi5knBLL1VsnkhDrOLgDyInwDNpg/edit?hl=en#>. Acesso em: 13 ago. 2011.
Passo 4 (Equipe)
Fazer as atividades a seguir.
1. Fazer a Representação por Regras para o Sistema Especialista escolhido, considerando o
seguinte item:
2.5. Representação por Regras.
Uma das formas mais amplamente utilizadas para representar o conhecimento do
domínio da aplicação de Sistemas Especialistas é com um conjunto de regras de produção.
As regras são simplesmente um conjunto de condições no estilo SE... ENTÃO..., com a
possibilidade de inclusão de conectivos lógicos, relacionando os atributos no escopo do
conhecimento e uso de probabilidades.
2. Ler
o
documento
Representação
por
Regras,
2011.
Disponível
em:
<https://docs.google.com/document/d/1ksOU1Nq6BiD3VTeyp32B4vUqNROcaPS2WBQYwnlbEc/edit?hl=en#>. Acesso em: 13 ago. 2011.
3. Reunir todas as informações em um único documento chamado Relatório de Modelagem
de Análise de Conhecimento e entregar ao seu professor.
ETAPA 4 (tempo de realização: 5 horas)
 Aula-tema:
Sistemas
Especialistas:
Desenvolvimento de Aplicativo.
Conceitos.
Sistemas
Especialistas:
Essa atividade é importante para poder desenvolver o Sistema Especialista em que foi
determinada e modelada a análise do conhecimento do sistema.
Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.
Thiago Salhab Alves
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PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Fazer a implementação do Sistema Especialista escolhido, utilizando a linguagem
determinada pela equipe. O Sistema Especialista deve ter uma base de conhecimento
formada por Fatos e Regras e se comportar como um Especialista na tomada de decisões. Um
Sistema Especialista é um programa de computador que representa e raciocina com
conhecimento de alguma especialidade com o objetivo de resolver problemas e fornecer
recomendações.
Passo 2 (Equipe)
Elaborar o Relatório Final do Sistema Especialista que deve reunir em um único documento
as etapas de Aquisição de Conhecimento, Modelagem de Análise do Conhecimento e
Implementação.
Padronização
O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as
normas da ABNT, com o seguinte padrão (exceto para produções finais não textuais):

em papel branco, formato A4;

com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm;

fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta;

espaçamento de 1,5 entre linhas;

se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com
um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas;

com capa, contendo:

nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina;

nome e RA de cada participante;

título da atividade;

nome do professor da disciplina;

cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.
Para consulta completa das normas ABNT, acesse a Normalização de Trabalhos Acadêmicos
Anhanguera.
Disponível
em:
<http://issuu.com/normalizacao/docs/normaliza____o_de_trabalhos_acad__m>.
Acesso
em: 13 maio 2014.
Thiago Salhab Alves