Como uma máquina aprende a reconhecer um gato? Um jogo de cartas de "ensinar a máquina" para crianças de 8 a 12 anos

O celular junta num álbum todas as fotos do seu gato. Seu filho ou sua filha pergunta: "Como ele sabe que isso é um gato?". Ninguém deu ao celular uma regra do tipo "orelha pontuda e bigode significa gato". O que aconteceu foi que mostraram à máquina uma quantidade enorme de imagens já marcadas como "gato" ou "não é gato", e ela descobriu sozinha o que elas tinham em comum. Essa forma de aprender se chama aprendizado de máquina.

Este artigo apresenta um jogo de cartas com desenhos em que seu filho ou sua filha, de 8 a 12 anos, faz o papel da máquina. No fim, a criança vai entender como uma máquina aprende com exemplos e, principalmente, por que às vezes ela erra.

As máquinas aprendem com exemplos etiquetados

Existem duas maneiras de fazer uma máquina distinguir gatos de cachorros:

Escrever regras: um programador detalha tudo, como "orelha pontuda e bigode significa gato". É difícil, porque tem gato de orelha dobrada, cachorro de orelha pontuda e foto de gato de costas.
Deixar a máquina aprender: as pessoas reúnem muitas imagens, cada uma com uma etiqueta, ou seja, o nome correto dela ("gato" ou "cachorro"). A máquina olha para elas várias vezes e vai ajustando o jeito de adivinhar até acertar a maioria. Depois, diante de uma imagem nova e sem etiqueta, ela dá um palpite.

A máquina não entende o que é um gato. Ela só encontra as características que costumam aparecer junto da etiqueta "gato" nos exemplos que já viu. Bons exemplos levam a bons palpites; exemplos ruins levam a palpites ruins. O jogo a seguir permite que seu filho ou sua filha veja isso com as próprias mãos.

Preparando as cartas

Você vai precisar de cerca de 20 pedaços de cartolina do tamanho de uma mão, canetinhas coloridas e alguém para ser o "professor" (normalmente você).

Em cada carta, desenhe um gato ou um cachorro bem simples. Faça-os diferentes: orelhas pontudas ou caídas, com bigode ou sem, pelo laranja, preto, branco ou pintado, rabo comprido ou curto.
Escreva a etiqueta "gato" ou "cachorro" no verso de cada carta.
Separe as cartas em dois grupos: umas 12 cartas de aprendizado e o restante como cartas de teste. Seu filho ou sua filha ainda não vê as de teste.

Os desenhos não precisam ficar bonitos. Um pouco tortos é até melhor, porque as máquinas de verdade também lidam com fotos borradas e desalinhadas.

O jogo: seu filho ou sua filha é a máquina

Rodada 1: aprender. A criança vira cada carta de aprendizado, olha o desenho e confere a etiqueta no verso. Pode ir anotando o que percebe, como "gatos costumam ter bigode" ou "cachorros costumam ter orelha caída". Esse é o jeito dela de adivinhar, igual ao que uma máquina descobre depois de aprender.

Rodada 2: o teste. Mostre cada carta de teste com o desenho virado para cima. A criança diz "gato" ou "cachorro" e explica por quê. Vire a carta para conferir e conte os acertos.

Rodada 3: aprender mais. As cartas que a criança errou passam para o grupo de aprendizado, e ela ajusta o jeito de adivinhar. Joguem de novo com algumas cartas de teste novas. Em geral, a pontuação sobe. As máquinas de verdade também aprendem assim: corrigem onde erraram e repetem muitas e muitas vezes.

Depois de cada rodada, pergunte: "O que mais ajudou você a acertar? O que te enganou?"

Quando a máquina aprende a coisa errada

A melhor parte é ensinar mal de propósito para ver o que acontece. Tentem uma coisa de cada vez:

Poucos exemplos: mostre só três cartas de aprendizado e passe para o teste. A criança vai adivinhar mais no olho e errar mais.
Exemplos todos parecidos: faça todos os gatos do grupo de aprendizado serem pretos e todos os cachorros serem laranja. Quando aparecer um gato laranja no teste, é bem possível que ela diga "cachorro". O palpite "preto significa gato" combina com as cartas de aprendizado, mas não com o mundo real.
Aprender algo que não importa: desenhe todos os cachorros em pé na grama verde e todos os gatos sentados numa cadeira. No teste, desenhe um gato na grama. Ela diz que é um cachorro? As máquinas de verdade às vezes cometem esse tipo de erro também, prestando atenção no fundo em vez de no animal.
Etiquetas erradas: troque escondido as etiquetas de duas cartas de aprendizado. A criança vai ver os palpites dela saírem do rumo.

Toda vez, digam juntos em voz alta: o problema não está na "máquina" (seu filho ou sua filha), e sim nos exemplos que ela recebeu.

Por que bons exemplos importam

Com o jogo, a criança pode concluir por conta própria algumas coisas em que quem constrói máquinas que aprendem sempre precisa pensar:

Exemplos suficientes: quanto mais exemplos, menos a máquina precisa adivinhar às cegas.
Variedade suficiente: os exemplos precisam ter todo tipo de pelo, formato e fundo, para a máquina não se prender a algo irrelevante.
Etiquetas corretas: etiqueta errada ensina errado, e a máquina não tem como perceber.
Alguém conferindo: a máquina pode parecer muito segura e mesmo assim estar errada, por isso as pessoas ainda precisam checar.

Com crianças de 10 a 12 anos dá para ir além: as máquinas que reconhecem voz, letra de mão ou rostos também aprendem com exemplos. Se os exemplos deixam de fora certo tipo de voz ou de letra, a máquina vai se sair pior com ele. Por isso, quem constrói essas máquinas precisa escolher os exemplos com cuidado e de forma justa.

Essas idades são só uma referência aproximada, e cada criança é diferente. Crianças de 6 e 7 anos também podem curtir as rodadas 1 e 2 com menos cartas.

Encontrar o que as coisas têm em comum e separá-las em grupos é o que a criança faz neste jogo e o que a máquina faz ao aprender. No Dologi, os quebra-cabeças "Separe nas caixas" do tema Matemática pedem que a criança coloque os objetos na caixa certa por uma característica, como o número de pontinhos de um dado. A diferença é que a criança entende por que está separando assim.

Resumindo

As máquinas aprendem olhando muitos exemplos com etiqueta e encontrando o que eles têm em comum, para poder adivinhar os novos.
O jogo de "ensinar a máquina" com cartas de gatos e cachorros permite que a criança faça o papel da máquina: aprender, testar e aprender mais.
Poucos exemplos, exemplos todos parecidos ou etiquetas erradas fazem a máquina adivinhar errado.
As máquinas não entendem como as pessoas, então bons exemplos e alguém conferindo continuam importando.