Inteligência artificial: Tornar a caixa preta da IA ​​compreensível, compreensível e explicável com IA explicável (XAI), mapas de calor, modelos substitutos ou outras soluções

🕳️🧩 Black-Box AI: (ainda) falta de transparência na tecnologia moderna

A chamada “caixa negra” da inteligência artificial (IA) representa um problema significativo e atual. Mesmo os especialistas enfrentam frequentemente o desafio de não serem capazes de compreender completamente como os sistemas de IA tomam as suas decisões. Esta falta de transparência pode causar problemas significativos, especialmente em áreas críticas como a economia, a política ou a medicina. Um médico ou profissional médico que depende de um sistema de IA para diagnosticar e recomendar terapia deve ter confiança nas decisões tomadas. No entanto, se a tomada de decisões de uma IA não for suficientemente transparente, surgem incertezas e potencialmente falta de confiança – em situações em que vidas humanas podem estar em risco.

O desafio da transparência 🔍

Para garantir a plena aceitação e integridade da IA, é necessário superar uma série de obstáculos. Os processos de tomada de decisão da IA ​​devem ser concebidos para serem compreensíveis e compreensíveis para as pessoas. Atualmente, muitos sistemas de IA, especialmente aqueles que utilizam aprendizagem automática e redes neurais, baseiam-se em modelos matemáticos complexos que são difíceis de compreender para leigos, mas muitas vezes também para especialistas. Isto leva a ver as decisões da IA ​​como uma espécie de “caixa preta” – você vê o resultado, mas não entende exatamente como isso aconteceu.

A procura de explicabilidade dos sistemas de IA está, portanto, a tornar-se cada vez mais importante. Isto significa que os modelos de IA não só precisam de fornecer previsões ou recomendações precisas, mas também devem ser concebidos para revelar o processo de tomada de decisão subjacente de uma forma que os humanos possam compreender. Isso geralmente é chamado de “IA explicável” (XAI). O desafio aqui é que muitos dos modelos mais poderosos, como redes neurais profundas, são inerentemente difíceis de interpretar. No entanto, já existem inúmeras abordagens para melhorar a explicabilidade da IA.

Abordagens para explicabilidade 🛠️

Uma dessas abordagens é a utilização de modelos de substituição ou os chamados “modelos substitutos”. Esses modelos tentam aproximar o funcionamento de um sistema complexo de IA por meio de um modelo mais simples e mais fácil de entender. Por exemplo, uma rede neural complexa poderia ser explicada usando um modelo de árvore de decisão, que é menos preciso, mas mais compreensível. Esses métodos permitem que os usuários tenham pelo menos uma ideia aproximada de como a IA chegou a uma decisão específica.

Além disso, há esforços crescentes para fornecer explicações visuais, por exemplo através dos chamados “mapas de calor”, que mostram quais os dados de entrada que tiveram uma influência particularmente grande na decisão da IA. Este tipo de visualização é particularmente importante no processamento de imagens, pois fornece uma explicação clara de quais áreas da imagem a IA prestou especial atenção para tomar uma decisão. Estas abordagens ajudam a aumentar a fiabilidade e a transparência dos sistemas de IA.

Áreas importantes de aplicação 📄

A explicabilidade da IA ​​é de grande relevância não só para as indústrias individuais, mas também para as autoridades reguladoras. As empresas dependem de que os seus sistemas de IA não só funcionem de forma eficiente, mas também trabalhem de forma legal e ética. Isto requer documentação completa das decisões, especialmente em áreas sensíveis como finanças ou saúde. Reguladores como a União Europeia já começaram a desenvolver regulamentos rigorosos sobre a utilização de IA, especialmente quando utilizada em aplicações críticas de segurança.

Um exemplo de tais esforços regulatórios é o regulamento da UE sobre IA apresentado em abril de 2021. O objetivo é regular o uso de sistemas de IA, especialmente em áreas de alto risco. As empresas que utilizam IA devem garantir que os seus sistemas são rastreáveis, seguros e livres de discriminação. Especialmente neste contexto, a explicabilidade desempenha um papel crucial. Somente se uma decisão de IA puder ser compreendida de forma transparente é que possíveis discriminações ou erros poderão ser identificados e corrigidos numa fase inicial.

Aceitação na sociedade 🌍

A transparência é também um factor chave para a ampla aceitação dos sistemas de IA na sociedade. Para aumentar a aceitação, a confiança das pessoas nestas tecnologias deve ser aumentada. Isto aplica-se não apenas aos profissionais, mas também ao público em geral, que muitas vezes é cético em relação às novas tecnologias. Incidentes em que os sistemas de IA tomaram decisões discriminatórias ou erradas abalaram a confiança de muitas pessoas. Um exemplo bem conhecido disso são algoritmos que foram treinados em conjuntos de dados distorcidos e posteriormente reproduziram vieses sistemáticos.

A ciência tem demonstrado que quando as pessoas compreendem o processo de tomada de decisão, estão mais dispostas a aceitar uma decisão, mesmo que esta seja negativa para elas. Isto também se aplica aos sistemas de IA. Quando a funcionalidade da IA ​​é explicada e tornada compreensível, é mais provável que as pessoas confiem nela e a aceitem. No entanto, a falta de transparência cria uma lacuna entre aqueles que desenvolvem sistemas de IA e aqueles que são afetados pelas suas decisões.

O futuro da explicabilidade da IA ​​🚀

A necessidade de tornar os sistemas de IA mais transparentes e compreensíveis continuará a aumentar nos próximos anos. À medida que a IA continua a espalhar-se por cada vez mais áreas da vida, será essencial que as empresas e os governos sejam capazes de explicar as decisões tomadas pelos seus sistemas de IA. Esta não é apenas uma questão de aceitação, mas também de responsabilidade legal e ética.

Outra abordagem promissora é a combinação de humanos e máquinas. Em vez de depender inteiramente da IA, um sistema híbrido em que especialistas humanos trabalhem em estreita colaboração com algoritmos de IA poderia melhorar a transparência e a explicabilidade. Num sistema deste tipo, os humanos poderiam verificar as decisões da IA ​​e, se necessário, intervir se houver dúvidas sobre a correcção da decisão.

O problema da “caixa preta” da IA ​​deve ser superado ⚙️

A explicabilidade da IA ​​continua a ser um dos maiores desafios no campo da inteligência artificial. O chamado problema da “caixa negra” deve ser ultrapassado para garantir a confiança, a aceitação e a integridade dos sistemas de IA em todas as áreas, desde as empresas à medicina. As empresas e as autoridades enfrentam a tarefa de desenvolver soluções de IA não apenas poderosas, mas também transparentes. A plena aceitação social só pode ser alcançada através de processos de tomada de decisão compreensíveis e compreensíveis. Em última análise, a capacidade de explicar a tomada de decisões da IA ​​determinará o sucesso ou o fracasso desta tecnologia.

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Uma tentativa de explicar a IA: como funciona a inteligência artificial e como é treinada? – Imagem: Xpert.Digital

O funcionamento da inteligência artificial (IA) pode ser dividido em várias etapas claramente definidas. Cada uma dessas etapas é crítica para o resultado final que a IA oferece. O processo começa com a entrada de dados e termina com a previsão do modelo e possível feedback ou rodadas de treinamento adicionais. Essas fases descrevem o processo pelo qual passam quase todos os modelos de IA, independentemente de serem simples conjuntos de regras ou redes neurais altamente complexas.

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