A Inteligência Artificial é por um lado uma ciência, que procura estudar e compreender o fenômeno da inteligência e por outro um ramo da engenharia, na medida em que procura construir instrumentos para apoiar a inteligência humana. A I.A. é inteligência como computação, tenta simular o pensamento dos peritos e os nossos fenômenos cognitivos.

No entanto, a I.A. continua a ser a procura do modo como os seres humanos pensam, com o objetivo de modelar esse pensamento em processos computacionais, tentando assim construir um corpo de explicações algorítmicas dos processos mentais humanos. É isto o que distingue a I.A. dos outros campos de saber, ela coloca a ênfase na elaboração de teorias e modelos da Inteligência como programas de computador.


A robótica é ciência que estuda a construção de robôs. Ela envolve várias outras disciplinas como: engenharia mecânica e elétrica, inteligência artificial, engenharia eletrônica, física entre outras.

Podemos encontrar robôs de diversas formas, que são utilizados em diversas atividades. Temos por exemplo, robôs submarinos que exploram o fundo do mar, robôs viajantes do espaço como o pequeno robô móvel Sojourner, que desbravou o solo marciano, robôs médicos que auxiliam em operações delicadas, até o relógio pode ser considerado um tipo de robô.

Na verdade, o robô humanóide perfeito que vemos nos filmes, ainda é um sonho distante perseguido pelos cientistas no mundo todo. Existem sim atualmente robôs que simulam diversas atividade humanas, mas ainda estão longe do ideal.

Existem quatro Leis para a Robótica:

• "Um robô não pode causar mal à humanidade nem permitir que ela própria o faça".

• Um robô não pode ferir um ser humano, por omissão, permitir que um ser humano sofra algum mal.

• Um robô deve obedecer às ordens que lhe sejam dadas por sereshumanos, exceto nos casos em que tais ordens contrariem a primeira lei.

• Um robô deve proteger sua própria existência e a de outros robôs, desde que tal proteção não entre em conflito com a primeira e a segunda lei.

A imaginação humana parece que sempre compreendeu a inteligência artificial e a robótica como áreas complementares, tanto na literatura de ficção como no cinema, haja vista os vários exemplos que podemos citar, como a empregada robô “Rosie” do desenho animado e “Os Jetsons”, os robôs de aspecto mecânico como o do “Perdidos no Espaço”, “Eu, Robot” de Isaac Asimov e os robôs quase humanos como o robômenino do filme “Inteligência Artificial”, o robô que queria ser gente em “O Homem Bi-centenário” ou o robô-tripulante “Data” de “Jornada nas Estrelas – A Nova Geração”, que vem equipado com “implantes neurais” e “chips de emoção”episódios da série). Podemos incluir também os robôs não tão óbvios como o HAL de “2001, Uma Odisséia no Espaço”, que tem como seu “corpo” a própria nave que se desloca com uma tripulação humana rumo a Júpiter.

Cientistas e engenheiros de computação começam a desenvolver robôs cada vez mais admiráveis, e enquanto os filósofos debatem-se em detalhes conceituais, os engenheiros aperfeiçoam os algoritmos de reconhecimento de voz e de fala, os algoritmos de reconhecimento de padrões e visão computacional, desenvolvem “agentes robóticos autônomos e inteligentes”, dotam-nos de “mentes artificiais” que seguem modelos desenvolvidos nas ciências cognitivas e apresentam protótipos de robôs humanóides capazes de andar e subir escadas, robôs dotados de emoções artificiais, capazes de inferir o estado emocional de seres humanos e imitar-lhes o comportamento, robôs de entretenimento capazes de interagir com seres humanos e alterar seu comportamento, aprendendo os hábitos de seus donos e reagindo a eles ou emergir uma linguagem artificial, por meio da interação entre robôs.

Abaixo segue os métodos utilizados para a implementação de sistemas “inteligentes” em robótica, segundo a Inteligência artificial:

• Sistemas Especialistas (SE):

Definição do que significa Sistema: "Conjunto de elementos, materiais ou idéiais, entre os quais se possa encontrar ou definir alguma relação".
Definição do que significa Especialista: "Pessoa que se consagra com particular interesse e cuidado a certo estudo. Conhecedor, perito".
Sistemas Especialistas significam então sistemas desenvolvidos a partir do conhecimento de pessoas consideradas especialistas em determinado assunto.
Exemplo: Em 1966, o professor do MIT (Massachussets Institute of Technology), Joseph Weizenbaum, criou o software Eliza.

• Lógica Nebulosa (Fuzzy):

O conceito "fuzzy" pode ser entendido como uma situação onde não podemos responder simplesmente "Sim" ou "Não", pois os conceitos são vagos, imprecisos e mesmo conhecendo as informações necessárias sobre a situação, dizer por exemplo "talvez", "quase", etc, se torna mais apropriado.
Considerando, por exemplo, informações como "homens altos" , "dias quentes" ou "vento forte". Nada existe que determine exatamente qual a "altura", "temperatura" ou "velocidade" que podemos considerar como limites para tais informações. Se considerarmos como alto todos os homens com mais de 1,90m, então um homem com 1,88m não seria "alto" e sim "quase alto".
A primeira publicação sobre lógica "fuzzy" data de 1965 e seu autor foi seu autor foi Lotfi Asker Zadeh , ele criou a lógica "fuzzy" combinando os conceitos da lógica clássica e os conjuntos de Lukasiewicz, definindo graus de pertinência.
Devido ao desenvolvimento e as inúmeras possibilidades práticas dos sistemas "fuzzy" e ao grande sucesso comercial de suas aplicações, a lógica "fuzzy" é considerada hoje uma técnica "standard" e tem uma ampla aceitação na área de controle de processos industriais.

• Algoritmos Genéticos (AG’s)

Algoritmos Genéticos foram desenvolvidos por John Holland, University of Michigan (1970’s) com o objetivo de:

1. Entender os processos adaptativos dos sistemas naturais;
2. Projetar sistemas artificiais (software) que possuíssem a robustez dos sistemas naturais.

• Redes Neurais Artificiais (RNA’s):

As origens das redes neurais artificiais remontam no desejo de construir artefatos capazes de exibir comportamento inteligente.

• Robos Móveis:
  

Os robôs móveis podem ser empregados numa grande variedade de tarefas, do transporte de peças em uma indústria até à exploração de locais perigosos, como águas profundas, áreas radioativas, crateras de vulcões, ambientes espaciais e mesmo outros planetas. Um robô móvel é livre para se mover em todas as direções. Portanto, sua controlabilidade exige um maior grau de interação com o ambiente, o que inclui o sensoreamento de variáveis de ambiente e eventualmente a detecção do resultado das ações do próprio robô.

Robôs móveis são hoje objeto de intensa atividade de pesquisa, principalmente devido à complexidade inerente em seu funcionamento, que transformam os robôs móveis em um grande laboratório para a inteligência artificial, considerando-se a facilidade com que os mesmos podem ser testados em simuladores.

Dentre os robôs móveis mais utilizados por pesquisadores do mundo todo, estão os robôs Khepera e os robôs Lego .





O avanço do nível de inteligência dos robôs, além da inteligência de insetos, levou ao surgimento dos primeiros robôs humanóides. Nessa transição, a robótica baseada em comportamentos não mais dava conta de servir como arquitetura completa do sistema. Nesse sentido, a mesma foi desenvolvida dando origem à chamada robótica cognitiva.

Para o desenvolvimento destes robôs diversas considerações foram necessárias, pois para que uma criatura artificial com uma forma semelhante à humana pudesse ter um comportamento comparável ao de um ser humano, diversas habilidades a serem desenvolvidas seriam necessárias.

Diversos foram os desafios no sentido de desenvolver nos robôs capacidades de coordenar movimentos dos olhos com a cabeça e o corpo, correlacionar sons ambientes a coordenadas espaciais referentes à origem do som, além da coordenação de um grande número de atuadores motores com graus de liberdade redundantes e a necessidade de evitar danos tanto ao próprio corpo como a eventuais seres humanos, em seu raio de movimentação.

Houve também os seguintes desafios: desenvolver uma movimentação guiada por visão artificial, a identificação do próprio movimento, uma interação compatível com o ambiente, reflexos auto-protetores, estratégias de apanhar objetos sem os modelos geométricos pré-definidos e geração de trajetória em tempo real diante das mudanças ocorridas no ambiente.

Supondo que estes robôs devessem interagir com as pessoas, outras características precisariam ser abordadas: como a detecção de faces, a distinção de vozes humanas com relação a outros sons, o contato visual, o entendimento para onde um ser humano está apontando, responder adequadamente ao fato de se manter ou perder o contato visual, além de outras convenções sociais de comunicação entre seres humanos.

Os pesquisadores do MIT chegaram à conclusão de que 4 fatores da inteligência humana poderiam ser apontados como fundamentais para se orientar a pesquisa em robôs humanóides: o desenvolvimento incremental da inteligência, a interação do robô com seu ambiente, a interação social do robô e a integração multi-modal.

Com relação ao desenvolvimento incremental da inteligência, observou-se que a inteligência humana funciona por meio de um processo em que novas habilidades e competências são sucessivamente adquiridas, durante a evolução e o desenvolvimento de uma criança. Assim, o mesmo deveria orientar as pesquisas em robótica. O robôs deveriam interagir com o ambiente e evoluir seu grau de conhecimento e aprendizagem

Portanto para o desenvolvimento de robôs humanóides, mais importante do que o aspecto humano, que se tenta imitar, para tornar a interação com outros humanos uma experiência mais agradável, é o contato físico direto com o mundo, por meio de sensores e atuadores. Em um sistema “incorporado”, as representações internas podem ser lastreadas em interações sensório-motoras com o ambiente. Assim, o mundo pode ser visto como uma extensão da memória interna do robô, e este pode servir-se dele para armazenar marcas e sinais que podem ser importantes em seu raciocínio. Mas interagir somente com o mundo pode não ser suficiente para o desenvolvimento da inteligência, pois é também por meio da interação social que os seres humanos se desenvolvem. Dessa forma, as pesquisas com robôs humanóides deveriam se pautar na interação com seres humanos para aumentar as habilidades dos robôs. Seria necessário que os robôs pudessem reconhecer e distinguir seres humanos de outras partes do ambiente, de tal forma a focalizar sua atenção nestes. Mais do que isto os robôs devem ser capazes não somente de reconhecer seres humanos, mas devem ser capazes de estimar onde se encontra a atenção destes seres humanos. Isso inclui desde a criação e manutenção do contato visual, a estimativa para onde estamos olhando, até a capacidade de reconhecer que estamos apontando para determinados objetos ou partes do ambiente. Trata-se de um problema complicado, mas muito importante para que uma interação adequada possa existir.

Nas pesquisas desenvolvidas pelo MIT, os primeiros passos têm surgindo nesse sentido, criando-se algoritmos de busca de faces e olhos em imagens, bem como sistemas que visam imitar gestos humanos, perpetrados por um instrutor que o robô tenta imitar.

E finalmente a busca do desenvolvimento de integração multi-modal envolvendo os 5 diferentes sentidos: visão, audição, olfato, paladar e tato.

Robô Cog:


O robô “Cog” é um dos mais famosos robôs humanóides, desenvolvido pelo MIT.

Ele é um robô capaz reproduz um torso humano com cabeça. Tem 21 graus de liberdade, visando aproximar seus movimentos dos movimentos humanos, e uma grande variedade de sistemas sensoriais, integrando sinais visuais, vestibulares, auditivos e táteis.

Por trás do controle computacional do Cog, existe uma rede heterogênea de diversos tipos diferentes de processadores operando diferentes níveis de uma hierarquia de controle, desde pequenos microcontroladores para o controle de juntas, até redes de DSPs (digital signal processors) para o processamento áudio-visua e o “cérebro” do Cog passou por um grande número de revisões.

O Cog foi utilizado em diversos experimentos de atenção compartilhada, interação social, imitação de comportamentos, reprodução de movimentos de braço, torso e cabeça de forma a reproduzir com a máxima fidelidade os movimentos humanos, além de outras tarefas cognitivas humanas. Foi ainda utilizado como plataforma de testes para verificar teorias sobre a mente.


Um outro exemplo de robô humanóide são os robôs H6 e H7, desenvolvidos pela Universidade de Tóquio e o JSK Laboratory.

A construção do primeiro protótipo foi concluída em junho de 2000, pela Aircraft and MechanicalSystems Division das Kawada Industries, Inc. O protótipo possuia uma altura de 1370mm, um comprimento de 590mm, e um peso de 55kg, incluindo-se aí 4kg de baterias.

Tinha 35 graus de liberdade: 6 para cada perna, 1 para cada pé (junta do dedo), 7 para cada braço, 1 para cada garra, 2 para o pescoço e 3 para cada olho. As juntas eram movidas por motores DC, e o controle efetuado por um PC industrial com um dual Pentium III – 750 MHz rodando RT-Linux, utilizado para implementar um controle servo em tempo real e compensação de balanço, bem como um sistema de visão 3D de alto nível e um algoritmo de planejamento de movimento.

O sistema possui uma conexão de rede wireless ethernet.

O H6 e o H7 foram utilizados principalmente em pesquisas sobre: o design e implementação de sistemas operacionais de tempo real para robôs inteligentes, a geração de padrões de movimentação de pernas em robôs bípedes, visão 3D e visão 3D de profundidade, processamento de imagens 3D e planejamento de movimento.



Robôs Waseda:

Os robôs desenvolvidas no Humanoid Robotics Institute da Waseda University no Japão, tais como os os robôs falantes e os robôs flautistas, são outra série de robôs humanóides que ficaram bastante famosos.

Os robôs falantes, começando com o WT-1 e atualmente no WT-5, tentam reproduzir o movimento vocal humano por meio de órgãos artificiais, com pulmões artificiais e cordas vocais, lábios, cavidade nasal e pálato, com um total de 15 graus de liberdade.

Os robôs flautistas começaram a ser desenvolvidos a partir de 1990, com o intuito de estudar a coordenação necessária para a tarefa de tocar flauta.

Essa tarefa envolve a coordenação entre os lábios, pulmões, cabeça, braços, dedos e língua, que são reproduzidos, de modo semelhante ao do robô falante, mas agora com o intuito de manusear uma flauta. A última geração de robôs-flautistas, desenvolvida em 2004, possui 38 graus de liberdade.



Robô Cog:


O robô Asimo, da Honda, é fruto de toda uma linha e desenvolvimento de robôs humanóides da Honda, começando com a linha E0-E6, seguindo para P1-P3, até culminar com o Asimo.

A concepção do Asimo previa a construção de um robô capaz de conviver com seres humanos em uma vida social, seguindo a inspiração da ficção. Tais robôs, deveriam ser capazes de se deslocar em ambientes domésticos, desviando de objetos, e subir e descer escadas. Assim, toda uma geração de robôs bípedes foram concebidos, capazes de andar em terrenos não planos e com acidentes e obstáculos.

O foco da pesquisa da Honda foi na capacidade de andar, em robôs bípedes.

Diversos foram os fatores analisados. Inicialmente, o posicionamento das juntas na estrutura das pernas, imitando o posicionamento das articulações em seres humanos. Posteriormente, analisou-se a extensão dos movimentos das juntas. Em seguida, estudou-se as dimensões ideais para os segmentos das pernas, e seu impacto no peso e no centro de gravidade do robô.

A seguir, determinou-se o torque nas juntas e diversos sensores necessários para o processo de andar. O impacto das forças durante o andar foi estudado, considerando-se que seres humanos possuem diversos recursos para o amortecimento de impacto, como a própria pele e a curvatura dos arcos dos pés e os movimentos dos dedos do pé.

Foram então utilizados nos robôs, materiais especiais para a absorção dos impactos.

Para se conseguir um andar estável, era necessário que o robô não caísse quando o chão fosse inclinado ou acidentado, mesmo quando empurrado. Era preciso ainda saber lidar com escadas e rampas. Para se obter esse andar estável, 3 controladores de postura foram desenvolvidos: o controle de reação do chão, o controle de meta ZMP (Zero Moment Point, ou ponto de momento zero) e o controle de apoio do pé no chão. O controle de reação do chão garantia o apoio firme das solas dos pés, absorvendo irregularidades do piso. O controle de meta ZMP mantinha a posição enquanto acelerava o torso superior na direção em que o robô ameaçava cair, quando as solas não conseguiam um suporte firme. O controle de apoio do pé no chão utilizava apoios laterais de modo a se ajustar irregularidades no torso superior, causadas pelo controle de meta ZMP.


Segue alguns vídeos do Asimo:




GUDWIN, R. R. Novas Fronteiras na Inteligência Artificial e na Robótica. 4 Congresso Temático de Dinâmica, Controle e Aplicações. Disponível em: <http://www.dincon.feb.unesp.br>. Acesso em: 15 junho 2007.


SILVA, F.A, Robótica Inteligente. Disponível em: <http://www.cesufoz.edu.br>.Acesso em: 14 junho 2007.


SIQUEIRA, R. A. Robôs com Inteligência Artificial. Disponível em: <http://www.comciencia.br/reportagens/2005/10/12.shtml>. Acesso em: 17 junho 2007.


UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA. Centro de Investigações para tecnologias Interativas. Disponível em:
<http://www.citi.pt/educacao_final/trab_final_inteligencia_artificial/ia.html>.
Acesso em: 14 junho 2007.