XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
SISTEMA PARA RECONHECIMENTO DE INSETOS – SRI
Rostan Ferreira Gomes¹, Ricardo Emanuel Ferreira², Zildomar Carlos Félix³
Introdução
Existem na natureza tantas espécies de seres vivos quanto podemos imaginar. Esses seres vivos são divididos por
reino, filo, classe, ordem, família, gênero e espécie. Cada reino é subdividido em filos. Estes são formados por
diferentes classes. As classes subdividem-se em ordens que, por sua vez, são constituídas por famílias. As famílias
subdividem-se em gêneros e estes em espécies (Lineu et al, 1758).
O Filo Arthropoda faz parte de uma dessas divisões e merece uma atenção prioritária por ser o mais extenso do reino
animal, existindo ainda muitas espécies por identificar. Tal grupo inclui as aranhas, os crustáceos, as centopeias e os
insetos, entre muitos outros seres vivos. Desde o final do Pré-Câmbrico, há cerca de 570 milhões de anos, que são
encontrados artrópodes no registo fóssil (Hickman et al, 1997). Esse filo possui várias classes de animais a ele
associadas, para o tratamento computacional será abordada mais especificamente uma dessas classes, a classe Insecta.
Fazem parte dessa classe insetos que tem como característica mais forte o corpo dividido em três partes: cabeça, tórax e
abdome.
Atualmente na UFRPE – Universidade Federal Rural de Pernambuco, UAST – Unidade Acadêmica de Serra Talhada
existe a disciplina de Entomologia I e II do sexto e sétimo períodos respectivamente do curso de Ciências Biológicas e
sua atividade principal é: o estudo/reconhecimento de insetos localizados no semiárido do sertão do Pajeú, mais
especificamente em Serra Talhada - PE. O homem tem a necessidade dar nomes a tudo o que ele conhece para organizar
esses conhecimentos. Sendo assim, um dos trabalhos fundamentais das ciências é nomear todos os seus objetos de
estudo e classificá-los, segundo critérios definidos, para facilitar a sua localização quando for necessário. Tais critérios
de classificação são definidos pelos seres humanos, e assim os grupos se estruturam. Em um trabalho de classificação,
portanto, o primeiro passo é estabelecer um único critério de classificação. Motivados pelo estudo da taxonomia,
propõe-se aqui a criação de um sistema que auxiliará na classificação desses animais. O uso do computador na sala de
aula pode ser uma eficiente ferramenta cognitiva para o aluno, pois possibilita desenvolver habilidades num contexto
que faça parte da sua vida real, de forma ativa e interativa (Medeiros et al, 2002).
O sistema de reconhecimento de insetos aqui proposto tem como principal função auxiliar na classificação dos
animais da classe Insecta, que segundo o material disponibilizado aos alunos das cadeiras Entomologia I e II, se divide
em treze ordens como podemos observar na Figura 1. Pretende-se, nesse primeiro momento, desenvolver um software
que terá a capacidade de analisar os dados desses animais após estes serem inseridos pelos estudantes, e classificá-lo de
acordo com grupo que ele tenha mais afinidade.
Após análise do contexto em que o sistema irá atuar, optou-se por desenvolver um SI – Sistema Inteligente que, usará
técnicas de IA – Inteligência Artificial - técnicas essas que tem como principal objetivo imitar o comportamento
humano principalmente no que diz respeito a decisão – que permitirão classificar os insetos de acordo com a classe que
eles tem mais afinidade. A técnica de IA que atendia a todos os requisitos para o desenvolvimento desse projeto foi a
criação de um sistema especialista. Um sistema especialista é uma forma de sistema baseado no conhecimento
especialmente projetado para emular a especialização humana de algum domínio específico. Um SE irá possuir uma
base de conhecimento formada de fatos e regras sobre o domínio, tal como um especialista humano faria, e devem ser
capazes de oferecer sugestões e conselhos aos usuários (Flores et al, 2003).
Material e métodos
O presente trabalho trata-se de uma pesquisa aplicada de produção tecnológica quanto ao ponto de vista da sua
natureza. A pesquisa de produção aplicada será adotada, pois se pretende obter como resultado final o desenvolvimento
de um sistema baseado em conhecimento para o auxílio ao reconhecimento e a classificação de insetos, que poderá ser
aplicada como ferramenta no âmbito do curso de Ciências Biológicas da UAST, deste modo, objetiva-se gerar novos
produtos e processos referente ao contexto de aplicação
Para o desenvolvimento da aplicação proposta neste trabalho, foram utilizadas as seguintes tecnologias: linguagem de
programação Java e o motor de inferência JEOPS. A linguagem de programação Java foi utilizada por permitir a
portabilidade dos códigos, bem como por ser multiplataforma, permitindo a execução da aplicação em diferentes
plataformas operacionais.
Para a implementação do sistema escolheu-se o motor de inferência de primeira ordem JEOPS - Java Embedded
Object Production System, com encadeamento progressivo, que visa prover capacidade de raciocínio a JAVA utilizando
¹ Rostan da Silva Ferreira Gomes é bacharelando em Sistemas de Informação na Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de
Serra Talhada. Fazenda Saco, s/n, Caixa Postal 063, Serra Talhada-PE. E-mail: [email protected]
² Ricardo Emanuel Ferreira da Silva é bacharelando em Sistemas de Informação na Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica
de Serra Talhada. Fazenda Saco, s/n, Caixa Postal 063, Serra Talhada-PE. E-mail: [email protected]
³ Zildomar Carlos Felix é Professor do curso de Sistemas de Informação na Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de
Serra Talhada. Fazenda Saco, s/n, Caixa Postal 063, Serra Talhada-PE. E-mail: [email protected]
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regras de produção do tipo SE <condição> ENTÃO <ação>(Figueira,200). O uso dessas regras em um ambiente
baseado em conhecimento visa simular o modelo de cognição humano.
Regra Exemplo:
Se
Aparelho bucal for sugador e as asas posteriores forem do tipo balancins
Então
A ordem insecta é Diptera
Por meio de uma entrevista com um dos integrantes desse grupo, pode-se perceber que a classificação dos insetos capturados e depois libertos - é feita consultando a chave de identificação Cladística adaptada das chaves de R. A.
ZUCCHI (ESALQ/USP) para algumas ordens de insecta adultos. A Cladística se assenta no princípio fundamental de
que os organismos devem ser classificados de acordo com as suas relações evolutivas, ou seja, as espécies devem ser
classificadas de acordo com o quão recente é o seu ancestral comum (Mark et al, 2006). A regra que foi exemplificada
acima mostra de forma similar como seria feita a classificação por meio do sistema especialista.
Resultados e Discussão
Ao auxiliar o especialista/aluno na classificação dos animais da classe Insecta, o Sistema para reconhecimento de
insetos se mostra uma opção bastante viável e interessante visto que a tarefa de classificação desses insetos se dá de
forma trabalhosa e muito cansativa. A redução do tempo para essa classificação, que agora é tarefa do sistema, permite
que o aluno gaste seu tempo sobressalente com outras atividades acadêmicas, ou mesmo com a captura de novas
espécies para que sejam classificadas pelo sistema.
Nos testes realizados pela equipe de desenvolvimento, o sistema mostrou-se efetivo no que diz respeito à
classificação de insetos à classe que eles se enquadram. Faltando ainda um maior refinamento que só poderá ser feito a
partir do feedback dos usuários finais após o uso e avaliação do sistema. Outro ponto que está sendo tratado é o
desenvolvimento de uma interface mais agradável para o usuário da aplicação, propiciando que o mesmo possa
controlar as atividades da aplicação, de forma fácil e ágil, sem provocar erros ou equívocos no momento do uso.
Conclusão
O Sistema para Reconhecimento de Insetos da ordem Insecta apresentado, tem como principal objetivo ser usado por
alunos do curso de Ciências Biológicas da UAST e tentar criar uma maior curiosidade e despertar o interesse sobre as
disciplinas de Entomologia I e II. Para trabalhos futuros pretende-se desenvolver uma interface mais amigável e lúdica,
tal como uma base de regras mais abrangente e que envolva mais classes de insetos e uma possível aplicação mobile,
que com ajuda de reconhecimento de imagens, permitirá ao usuário ter uma classificação do inseto a partir de uma foto
tirada do animal pelo próprio programa.
Há de se considerar também a criação de um agente pedagógico que segundo Santos (2000), possui algumas
propriedades fundamentais de agentes inteligentes, como autonomia, capacidade social de interações e comunicação e
adaptabilidade ao ambiente. A criação de tal agente, que irá interagir com o aluno durante o uso do sistema é de vital
importância e tem também um papel motivador para a continuidade do uso do sistema.
Referências
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characteribus, differentiis, synonymis, locis. Holmiae : 1758. Laurentii Salvii, 1758
Hickman C.; Roberts L.; Larson A. Integrated Principles of Zoology. Dubuque, IA: Wm. C. Brown Publishers, 1997
Ridley M. Evolução, terceira edição. Porto Alegre: Artmed, 2006
Vasconcelos, V.V.;Martins Junior, P.P. Protótipo de Sistema Especialista em Direito Ambiental para Auxílio à decisão
em Situações de Desmatamento Rural. NT-27. CETEC-MG. 2004. P. 80.
FLORES, C. D. Fundamentos dos Sistemas Especialistas. In: BARONE, D. A. C. (Ed.). Sociedades Artificiais: a nova
fronteira da inteligência nas máquinas. Porto Alegre: Bookman, 2003.
Russel, Stuart J. Inteligência Artificial: tradução da segunda edição/ Stuart Russel, Peter Norvig. Rio de Janeiro:
Elsevier, 2004. Recife – PE, 200 p.3. Dissertação de Mestrado.
XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
AUGUSTIN Patrícia, VICARI Rosa. PAT: um agente pedagógico animado para interagir efetivamente com o aluno.
Porto Alegre – RS, 2005.
Medeiros, A.; Medeiros, C. F. Possibilidades e Limitações das Simulações Computacionais no Ensino de Física, RBEF,
vol. 24,, 2002, p. 77-86.
CEZAR Júnior, FROZZA Rejane. Fred – um agente pedagógico mediador na construção do conhecimento. Santa Cruz
do Sul – RS, 2007.
FIGUEIRA, Carlos JEOPS - Integração entre objetos e Regras de produção em Java. Recife – PE. p. 33 Dissertação de
Mestrado.
Figura 1. Chave para classificação cladística utilizada nas disciplinas de Entomologia