IA nas Ciências Ambientais

O que é inteligência artificial? Como ela pode ser utilizada na Engenharia Ambiental?

Com certeza você já ouviu falar sobre Inteligência Artificial (IA). Viu ela em filmes de ficção científica e histórias sobre sociedades futurísticas. Ela é definida como a incorporação da inteligência humana em maquinas. Robôs/Maquinas que pensam como Humanos!

Embora pareça algo de um futuro distante, não pense que a inteligência artificial esteja tão longe… na verdade, ela esta presente desde os meados de 1950. Sim, há muito tempo já temos pesquisadores pensando o que seria inteligência artificial.

O termo Inteligência Artificial foi cunhado pelo o cientista da computação John McCarthy em 1956 ao escrever uma proposta de pesquisa. Nesta proposta, McCarthy apresentava como aspectos da inteligência artificial: Computadores automáticos; Redes neurais; Auto-melhoramento; Abstração; entre outros.

Poderíamos voltar ainda mais longe, na Grécia Antiga, onde filósofos pensavam num procedimento (ou seja, num algoritmo) para diferenciar aquilo que é bom do que é ruim. Em outras palavras, uma máquina inteligente. Inteligência Artificial.

Mas vamos nos ater nos anos atuais. Veja o exemplo abaixo do Cozmos, um pequeno robô capaz de representar emoções utilizando inteligência artificial.

Grande parte das técnicas de inteligência artificial se baseiam em treinamento e validação. Utilizando o exemplo do Cozmo, conforme você vai interagindo e jogando com ele, ele aprende. Isso é o que chamamos de treinamento.

O pequeno robô vai, então, utilizar esses estímulos passados e repeti-los conforme situações semelhantes futuras. E esse seria a validação (e aprofundando-se um pouco mais, dentro da pesquisa/academia, é necessário avaliar se as respostas dadas estão corretas).

Algumas técnicas utilizadas são:

  • Sistemas baseados em Regras;
  • Redes Neurais Artificiais;
  • Sistemas Fuzzy (Difusa);
  • Algoritmos Genéticos;
  • Inteligência Coletiva; e
  • Maquinas de Vetores Suporte.

E há muitas outras, pois estas técnicas podem ser combinadas, criando técnicas híbridas. Por exemplo, o trabalho de Hosein Shekofteh e colaboradores, da Vali-e-Asr Universidade de Rafsanjan (Irã), desenvolveram um algoritmo híbrido combinando o algoritmo de organização de colonias de formigas (Ant Colony Organization) com um sistemas de inferência adaptativos neuro-difusos (Adaptive Network-based Fuzzy Inference System) para selecionar os melhores parâmetros para determinar a capacidade de troca catiônica em solos.

Se buscarmos Inteligência Artificial no Google, teremos em torno de 87 milhões de resultados. O mesmo temor no Google Scholar nos traz mais de 2 milhões de resultados/artigos científicos.

Serena H. Chen e colaboradores da Universidade Nacional da Austrália publicaram um artigo levantando vários usos dessas técnicas para modelagem de sistemas ambientais, lembrando que sistemas ambientais são complexos, tornando-os objetos perfeitos para pesquisas com inteligência artificial.

Dentro das aplicações levantadas por Serena, temos suporte à decisão; modelagem de sistemas estuarinos; gerenciamento de estação de tratamento de esgoto; monitoramento da qualidade do ar; avaliação de impactos ambientais; classificação de imagens de satélite; distribuição de poluentes em águas subterrâneas; mudanças do uso do solo; calibração de modelos ambientais… E a lista é extensa.

Podemos utilizar a inteligência artificial para prever áreas susceptíveis à inundações, conforme demonstra o trabalho de Mahayt S. Tehrany e colaboradores da Universidade Putra Malaysia. Nele, Mahayt avaliou se a combinação das técnicas maquinas de vetores suporte e peso de evidência forneceria bons resultados para a previsão de áreas susceptíveis à inundações.

Também podemos utilizar tais técnicas para avaliar se determinadas áreas foram, de fato, recuperadas. Esse foi o trabalho de Manfred Kaufmann e colaboradores da Universidade de Zurich. Eles utilizaram lógica fuzzy (difusa) para avaliar a qualidade física de solos que passaram por um processo de remediação.

Você já viu que as aplicações são inúmeras e tais tecnologias já são utilizadas por nós sem nos darmos conta (se você usa Windows 10 e Iphone, saiba que o Cortana  e o SIRI são assistentes digitais baseados em inteligência artificial, como o Cozmos lá em cima).

E de forma geral, tais técnicas estão nos auxiliando a compreender os sistemas ambientais, a extensão dos nossos impactos e proporcionando ferramentas para melhorar nossas decisões.



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Author: Fernando BS

Engenheiro Ambiental e de Segurança do Trabalho. Atua nas áreas de recuperação ambiental, geoprocessamento e ciência do solo. Busca soluções utilizando softwares como ArcGIS, R e MATLAB.

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