AMBIENTE DE MODELAGEM E TESTE DE REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

REJANE FROZZA, MATHEUS HENRIQUE KIST

Resumo


Inspirado na biologia, o conceito de Redes Neurais Artificiais (RNA) surgiu como uma forma de simular o aprendizado em máquinas, imitando o funcionamento e a estrutura do sistema nervoso central do ser humano. Técnicas de RNAs são utilizadas para resolver problemas que, dentre os principais, envolvem reconhecimento de padrões, como reconhecimento de fala, som, imagens e escrita. Além de reconhecimento de padrões, as RNAs são utilizadas para problemas que envolvam agrupamento, ou clusterização, de padrões, como, por exemplo, para resolver problemas na área de mineração de dados ou para identificar o perfil de usuários em sistemas de recomendação. Existem simuladores que permitem a modelagem e a simulação de RNAs e que foram pesquisados e estudados como referencial para este trabalho. É preciso na modelagem de uma RNA definir parâmetros como: número de neurônios, número de camadas, conexões entre os neurônios e funções para o processamento da rede. A maioria dos simuladores tem uma proposta unicamente científica, limitando-se à construção e simulação da rede neural apenas a partir do próprio simulador, sem fornecer a opção de utilizar as redes neurais modeladas em outra aplicação. Outros simuladores são mais robustos e possuem sua própria API (Application Programming Interface, que é um conjunto de bibliotecas desenvolvidas em uma linguagem específica e que possuem a finalidade de disponibilizar rotinas e padrões do sistema aos programadores para que estes as utilizem em forma de serviço), porém limitados quanto à linguagem disponível e/ou ao escopo de aplicação. Este trabalho possui como objetivo principal desenvolver um ambiente de modelagem e teste de Redes Neurais Artificiais (ferramenta) para uso acadêmico e de pesquisa. Tal ambiente visa fornecer uma interface de fácil uso, tanto para desenvolvedores experientes quanto para profissionais de qualquer área de atuação que possuam o mínimo de conhecimento sobre RNAs. Além deste ambiente, é proposta a criação de uma API para as linguagens de programação Java e .NET que utilize as RNAs modeladas, de forma que o usuário possa aplicar livremente em seu próprio sistema ou aplicação a RNA desejada. A arquitetura do modelador de RNA é constituída pelo módulo de modelagem, que proporciona ao usuário a capacidade de estruturar sua própria rede neural; módulo de teste e execução, que possibilita ao usuário o treinamento de sua rede neural e também o teste em reconhecimento de padrões; módulo de exportação, com o objetivo de armazenar a RNA modelada para transporte e/ou futuro uso dentro da ferramenta e de utilizar a RNA modelada para uso em outro sistema; e o módulo de exemplos, que tem o objetivo de demonstrar o uso das RNAs e da ferramenta. Atualmente as APIs Java e .NET se encontram em desenvolvimento e em breve serão utilizadas para validar a sua funcionalidade. Posteriormente, a interface de modelagem será desenvolvida e testada por usuários, que validarão seu funcionamento através de testes de usabilidade por tarefas. Neste teste algumas tarefas são destinadas ao usuário e este deve ser capaz de realizá-las com o mínimo de dificuldade possível. Acredita-se que a disponibilidade desta ferramenta e de suas APIs auxilie pesquisadores e desenvolvedores na modelagem de soluções para seus problemas de pesquisa baseadas em RNAs.


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