Titulo Estágio
Critérios estéticos para redução da complexidade visual das soluções aritméticas produzidas por Programação Genética
Área Tecnológica
Sistemas Evol. e Comp.
Local do Estágio
CISUC
Enquadramento
A Programação Genética (PG) é o mais novo paradigma dentro da área de investigação de inteligência artificial chamada computação evolucionária, e consiste na aprendizagem automática de programas de computador. Teoricamente, a PG pode resolver qualquer problema cujas soluções candidatas possam ser medidas e comparadas, sendo uma técnica prontamente aplicável a diferentes domínios. A PG devolve frequentemente resultados que não são apenas academicamente interessantes, mas também competitivos com o trabalho desenvolvido por humanos.
Por ser um paradigma recente, o uso de PG em problemas práticos do mundo real ainda coloca alguns desafios, sendo um deles a típica complexidade e dificuldade de interpretação das soluções encontradas durante o processo de procura. Durante mais de 15 anos uma grande parte da investigação em PG foi dedicada a estudar o problema do bloat, que consiste numa proliferação excessiva de código redundante que aumenta o tamanho dos programas sem melhorar a sua aptidão. Resultados recentes mostraram que é finalmente possível efectuar uma aprendizagem isenta de bloat, o que permite obter soluções mais curtas e compactas. No entanto, estas soluções mais compactas apresentam-se muitas vezes num formato ainda mais difícil de interpretar.
A aceitação ou não das soluções propostas por GP pelos utilizadores do mundo real, leigos na matéria da computação evolucionária mas peritos no seu domínio específico de trabalho, depende muitas vezes de critérios extremamente subjectivos. No caso de soluções representadas por expressões aritméticas, algumas experiências recentes têm revelado que a presença de certos elementos “desagradáveis à vista”, como fracções complexas ou expoentes fraccionários, leva à rejeição da solução. Curiosamente, uma solução esteticamente apelativa é passível de ser bem aceite mesmo quando os utilizadores também não a conseguem interpretar. Nasce assim o conceito de complexidade visual das soluções, que pouco ou nada está relacionado com o tamanho das expressões e sua inerente complexidade matemática.
Objetivo
Pretende-se que o aluno desenvolva e teste critérios estéticos que permitam medir a complexidade visual de expressões aritméticas. Estes critérios deverão ser integrados num sistema de PG de forma a promover a procura de soluções mais simples sem necessidade de interacção com o utilizador. Este sistema será testado em problemas e com utilizadores do mundo real.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
Fase 1 - Revisão da bibliografia e Estado da Arte.
Fase 2 - Escolha e estudo das técnicas a utilizar
Fase 3 - Desenvolvimento de um protótipo simples para demonstração de conceito.
Fase 4 - Elaboração da proposta de dissertação.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
Fase 5 - Desenvolvimento de uma plataforma que permita a evolução de soluções baseadas em critérios estéticos de acordo com o plano de investigação da proposta.
Fase 6 - Testes e experimentação.
Fase 7 - Escrita da Dissertação.
Fase 8 - Escrita de um artigo científico.
Condições
A proposta contempla a possibilidade de atribuição de bolsa de mestrado.
O trabalho será desenvolvido nos grupos de investigação do ECOS e CMS do CISUC no âmbito da colaboração com a Dra. Sara Silva do INESC-ID.
Orientador
Dra. Sara Silva e Prof. Penousal Machado
machado@dei.uc.pt 📩