Capítulo 1 de 6

Fundamentos do aprendizado de máquina

Percorra os conceitos em uma trilha visual. Depois, use o laboratório e abra o conteúdo completo para aprofundar.

Você está aqui: conceitos essenciais → exemplo → interação → leitura detalhada

Trilha interativa

Fundamentos: pense no problema antes do algoritmo

Avance pelos conceitos em pequenas etapas. Cada etapa traz uma ideia, um exemplo e uma pergunta para você testar.

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ponto de partidaConceito 1 de 8

Problema antes do algoritmo

ML só faz sentido quando existe uma mudança institucional clara para produzir.

Exemplo

Exemplo: organizar petições por tipo pode reduzir triagem. A pergunta vem antes de escolher o modelo.

Pense

Se uma regra simples resolve o caso, ainda é necessário usar ML?

Como usar: percorra a trilha, observe o exemplo e use o laboratório abaixo para testar o conceito com dados sintéticos.

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CAPÍTULO 1 - FUNDAMENTOS DO APRENDIZADO DE MÁQUINA

INTRODUÇÃO

Imagine uma unidade judiciária que recebe milhares de documentos por mês. Parte do trabalho consiste em identificar o tipo de cada peça, conferir se determinados elementos estão presentes e encaminhar o documento para a fila adequada. Diante do volume, surge uma proposta: usar inteligência artificial para acelerar a triagem.

A proposta parece promissora, mas ainda está incompleta. Qual é exatamente o problema? A dificuldade está na leitura do texto, na ausência de um campo cadastral, na integração entre sistemas ou na organização do fluxo? Uma regra objetiva resolveria? Há exemplos revisados que permitiriam treinar um modelo? Que tipo de erro produziria atraso ou afetaria direitos? Quem analisaria a saída antes de qualquer efeito institucional?

Essas perguntas mostram uma ideia que acompanhará todo o e-book: um projeto de aprendizado de máquina não começa pela escolha de um algoritmo. Ele começa pela compreensão da necessidade, das pessoas envolvidas, dos dados, do resultado esperado e das consequências do erro.

Neste capítulo, construiremos o vocabulário que servirá de base para os demais. Vamos distinguir automação, inteligência artificial, aprendizado de máquina e inteligência artificial generativa. Em seguida, acompanharemos o caminho que liga problema, tarefa, dados, treinamento, modelo, inferência e ação. Também diferenciaremos aprendizado supervisionado, não supervisionado e por reforço, sempre relacionando os conceitos a situações do Poder Judiciário.

Não será necessário programar nem utilizar matemática avançada. O objetivo é compreender o funcionamento geral em profundidade suficiente para formular boas perguntas, reconhecer possibilidades reais e identificar simplificações perigosas.

Objetivos de aprendizagem

Ao final deste capítulo, você deverá ser capaz de:

  • distinguir automação por regras, inteligência artificial, aprendizado de máquina e IA generativa;
  • explicar a relação entre problema, tarefa, dados, treinamento, modelo, inferência e ação institucional;
  • diferenciar aprendizado supervisionado, não supervisionado e por reforço;
  • reconhecer tarefas de classificação e regressão e interpretar seus limites;
  • avaliar quando uma regra, uma integração ou uma mudança de processo pode ser preferível ao aprendizado de máquina;
  • formular perguntas críticas sobre rótulos, recompensas, generalização, causalidade e responsabilidade humana.

💬 Pra começo de conversa!

Uma equipe apresenta três propostas para organizar documentos recebidos por uma unidade. A primeira aplica condições escritas diretamente no sistema. A segunda aprende com peças que já foram classificadas por pessoas. A terceira envia o texto a um modelo generativo e solicita uma descrição em linguagem natural.

As três propostas realizam a mesma tarefa? De que informação cada uma depende? Que erro pode ocorrer? A saída será apenas uma sugestão ou produzirá algum efeito no fluxo? Antes de continuar, registre sua hipótese para cada proposta nas colunas: entrada, mecanismo, saída, erro relevante e revisão necessária. Retomaremos o caso ao final do capítulo.

1.1 O PROBLEMA VEM ANTES DO ALGORITMO

Quando alguém diz “precisamos usar IA”, apresenta uma tecnologia, não um problema. Para avaliar a ideia, precisamos traduzir o desejo tecnológico em uma necessidade institucional observável.

Compare duas formulações:

Queremos usar inteligência artificial generativa na triagem.

Servidores gastam tempo identificando cinco tipos documentais que chegam sem classificação confiável. Desejamos reduzir o tempo de triagem sem aumentar encaminhamentos incorretos e mantendo confirmação humana antes da alteração da fila.

A segunda formulação informa quem realiza o trabalho, qual dificuldade existe, o que se pretende melhorar e qual limite deve ser preservado. Ela permite investigar alternativas. Talvez a solução seja tornar um campo obrigatório, corrigir a integração entre sistemas ou simplificar o formulário. Talvez uma regra seja suficiente. Talvez exista variabilidade textual que justifique avaliar um modelo. A análise permanece aberta.

Convém separar três níveis:

Nível Pergunta principal Exemplo
Problema institucional Que dificuldade precisa ser enfrentada? Retrabalho na identificação do tipo documental
Tarefa informacional Que transformação de informação ajudaria? Sugerir uma categoria a partir do conteúdo da peça
Solução Como pessoas, processo e tecnologia executarão a tarefa? Formulário revisado, regra ou classificador com confirmação humana

“Classificar documentos” é uma tarefa. “Reduzir retrabalho sem comprometer o encaminhamento” é um resultado institucional. Mesmo que um modelo classifique bem em um teste, o resultado somente aparecerá se a ferramenta for integrada ao fluxo, se a interface for compreensível e se a correção humana for possível.

📝 Tome nota!

O desempenho do modelo e o sucesso do projeto são relacionados, mas não são equivalentes. O sucesso também depende de processo, pessoas, segurança, acessibilidade, manutenção e efeitos sobre direitos.

1.2 AUTOMAÇÃO, INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL E APRENDIZADO DE MÁQUINA

Os termos automação, inteligência artificial e aprendizado de máquina aparecem juntos com frequência. Ainda assim, não significam a mesma coisa.

1.2.1 Automação por regras explícitas

Uma automação por regras executa condições definidas previamente. Sua estrutura geral pode ser representada assim:

entrada + regras programadas → saída

Considere um cadastro com campos estruturados. Se determinada prioridade estiver formalmente registrada e todos os requisitos objetivos estiverem presentes, o sistema pode encaminhar o item para uma fila específica. A condição foi escrita por pessoas e pode ser testada diretamente.

Essa abordagem costuma oferecer rastreabilidade, custo menor e atualização localizada. Entretanto, uma regra também pode estar errada, desatualizada ou incompleta. Quando as exceções se multiplicam, sua manutenção se torna difícil. Portanto, “ser uma regra” não garante correção; significa apenas que o comportamento foi especificado de modo explícito.

1.2.2 Inteligência artificial

Inteligência artificial é um campo amplo que estuda formas de realizar computacionalmente tarefas associadas a percepção, busca, raciocínio, planejamento, linguagem, tomada de decisão e aprendizagem. O campo inclui métodos que aprendem com dados e métodos que não aprendem. Sistemas de busca, planejamento ou representação de conhecimento podem ser estudados como IA sem utilizar aprendizado de máquina (RUSSELL; NORVIG, 2022).

Por isso, não devemos usar “IA” como sinônimo de qualquer automação sofisticada nem como sinônimo exclusivo de modelos generativos.

1.2.3 Aprendizado de máquina

Aprendizado de máquina - machine learning, ou ML - reúne métodos que ajustam um modelo a partir de dados ou experiência para melhorar seu desempenho em uma tarefa definida. Em vez de escrever todas as condições de classificação, uma equipe pode apresentar exemplos com respostas de referência e ajustar um modelo que produza sugestões para casos novos.

exemplos + respostas de referência → treinamento → modelo
nova entrada + modelo → previsão

O modelo não descobre uma regra jurídica universal. Ele ajusta parâmetros para reduzir um erro definido durante o treinamento. O resultado depende dos exemplos, da representação, do objetivo e das limitações do método.

📚 Saiba mais!

Para conhecer um marco histórico do campo, consulte o estudo de Arthur Samuel sobre um programa de damas que melhorava com experiência (SAMUEL, 1959). Durante a leitura, observe a diferença entre programar o mecanismo de aprendizagem e enumerar previamente todas as boas jogadas.

1.2.4 Aprendizado profundo e IA generativa

Aprendizado profundo, ou deep learning, é uma parte do aprendizado de máquina baseada em redes neurais com múltiplas camadas de representação. Essas redes têm papel relevante em imagem, áudio e linguagem (LECUN; BENGIO; HINTON, 2015). Estudaremos seu funcionamento no Capítulo 3.

IA generativa designa sistemas capazes de produzir ou modificar texto, imagem, áudio, vídeo ou código. Muitos sistemas generativos contemporâneos usam redes profundas. Isso não significa, contudo, que todo aprendizado de máquina seja generativo ou que toda rede neural gere conteúdo.

Um modelo de linguagem pode redigir uma síntese fluente e, ao mesmo tempo, alterar um valor, omitir uma negação ou atribuir uma alegação à pessoa errada. Fluência é uma característica da forma da resposta; fidelidade e validade precisam ser verificadas separadamente. Esse tema será aprofundado no Capítulo 4.

Abordagem Como o comportamento é obtido Exemplo de saída Pergunta crítica
Regra explícita condições programadas encaminhamento quando requisitos objetivos são satisfeitos As condições representam corretamente a regra vigente?
Aprendizado de máquina parâmetros ajustados com dados categoria ou valor estimado Os dados e a avaliação representam o uso pretendido?
IA generativa geração conforme padrões aprendidos e contexto fornecido resumo ou texto novo Cada afirmação está apoiada e preserva o sentido da fonte?

⚠ Atenção!

Nem toda automação é IA; nem toda IA aprende; nem todo aprendizado de máquina usa rede neural; nem toda rede neural é generativa. Distinguir essas categorias evita expectativas inadequadas e ajuda a escolher uma solução proporcional ao problema.

Relação didática entre inteligência artificial, aprendizado de máquina e aprendizado profundo.

Descrição acessível: Diagrama em níveis no qual aprendizado de máquina aparece dentro do campo de inteligência artificial e aprendizado profundo aparece dentro de aprendizado de máquina. Visão computacional e modelos de linguagem são apresentados como aplicações possíveis. A representação é didática e não absoluta.

1.3 TAREFA, EXPERIÊNCIA E DESEMPENHO

Uma forma clássica de descrever aprendizado de máquina relaciona três elementos: tarefa, experiência e medida de desempenho. A tarefa indica o que o sistema deve fazer; a experiência corresponde à informação utilizada para melhorar; a medida de desempenho informa como avaliar essa melhoria.

Considere um exemplo de triagem:

  • tarefa: sugerir um entre cinco tipos documentais;
  • experiência: conjunto de peças históricas revisadas e associadas aos tipos corretos segundo um manual;
  • medida de desempenho: proporção de cada tipo corretamente encontrado, proporção de sugestões corretas, taxa de abstenção e erro de encaminhamento.

A formulação já revela escolhas humanas. Quem definiu os cinco tipos? O manual estava atualizado? Casos ambíguos foram registrados? Que erro é mais grave: deixar de localizar uma classe rara ou encaminhar muitos documentos para revisão desnecessária? Uma medida não surge naturalmente dos dados; ela representa o que a equipe decidiu observar.

Além da medida técnica, o projeto pode avaliar tempo, retrabalho, acessibilidade, segurança, possibilidade de correção, distribuição de erros e impacto sobre pessoas. Um modelo pode melhorar uma métrica e piorar o fluxo.

💡 Para refletir!

Em uma tarefa do seu contexto profissional, que resultado seria facilmente medido, mas não representaria sozinho o sucesso? Que dimensão importante ficaria de fora?

1.3.1 Dados são registros, não a realidade inteira

Dados resultam de práticas, formulários, sistemas, prioridades e decisões. Um campo vazio pode ter vários significados; um rótulo histórico pode refletir entendimento superado; um documento pode carregar o formato de uma unidade, e não apenas seu conteúdo jurídico.

Essa distinção é essencial porque o modelo encontra regularidades na representação fornecida. Se determinado tipo de peça sempre utilizou um cabeçalho específico no conjunto de treinamento, o modelo pode usar o cabeçalho como atalho. Ele parecerá competente enquanto o formato permanecer igual, mas falhará quando o template mudar.

No Capítulo 2, estudaremos proveniência, qualidade, separação de dados, vazamento e métricas. Por enquanto, guarde o princípio: uma base grande não é automaticamente adequada, legítima ou representativa.

1.4 DO DADO À AÇÃO INSTITUCIONAL

Para compreender um sistema de aprendizado de máquina, precisamos acompanhar o ciclo completo, e não apenas o modelo.

necessidade institucional
        ↓
tarefa, finalidade e limites de uso
        ↓
dados, proveniência e condições de utilização
        ↓
preparação e separação dos dados
        ↓
treinamento, validação e teste
        ↓
modelo aprovado para um uso delimitado
        ↓
inferência em uma entrada nova
        ↓
interface, revisão humana e ação
        ↓
monitoramento, correção e descontinuidade

Alguns termos desse fluxo serão recorrentes:

Termo Significado operacional
Exemplo ou instância unidade observada, como uma peça, página ou processo
Atributo informação apresentada como entrada
Rótulo resposta de referência em uma tarefa supervisionada
Parâmetro valor interno ajustado durante o treinamento
Hiperparâmetro configuração escolhida para orientar o treinamento
Modelo estrutura ajustada que transforma entradas em saídas
Treinamento processo de ajuste dos parâmetros com dados
Inferência aplicação do modelo treinado a uma entrada nova

1.4.1 Treinamento não é inferência

Durante o treinamento, o método ajusta os parâmetros do modelo. Durante a inferência, o modelo já ajustado recebe uma nova entrada e produz uma saída. A distinção ajuda a evitar um equívoco comum: anexar um documento a uma solicitação não significa necessariamente retreinar o modelo. O documento pode apenas servir como contexto temporário para aquela execução.

1.4.2 A saída não encerra o processo

Suponha que o modelo atribua 0,78 a uma categoria. Ainda restam perguntas: esse valor está bem calibrado? Qual limiar foi definido? A ferramenta pode se abster? O usuário verá a fonte? A sugestão muda a fila automaticamente? Quem pode corrigi-la? A correção alimentará algum monitoramento?

O efeito institucional surge da combinação entre modelo, interface, regras de uso e comportamento humano. Uma sugestão que aparece discretamente pode ser analisada com cuidado; a mesma sugestão, destacada como resposta “certa” e aceita por padrão, pode gerar viés de automação.

Chamamos esse conjunto de sistema sociotécnico: tecnologia, dados, pessoas, normas, processos, infraestrutura e consequências funcionando de forma interdependente. O modelo é um componente importante, mas não é o sistema inteiro.

📝 Tome nota!

Uma previsão pode ser tecnicamente apenas uma saída. Se ela altera prioridade, fila, tratamento ou acesso, passa a produzir efeito institucional e precisa de governança proporcional.

O modelo como componente de um sistema sociotécnico.

Descrição acessível: Sequência que parte da necessidade institucional, passa por problema, tarefa, dados, treinamento, validação, inferência, interface, revisão, ação e monitoramento, e termina em correção ou descontinuidade. Pessoas, normas, processos e infraestrutura envolvem todas as etapas.

1.5 APRENDIZADO SUPERVISIONADO

No aprendizado supervisionado, os exemplos utilizados no treinamento possuem respostas de referência. O objetivo é ajustar uma função capaz de produzir respostas adequadas para casos novos.

entrada X + rótulo y → treinamento
nova entrada X → previsão ŷ

O termo “supervisionado” não significa que uma pessoa acompanha cada cálculo. Significa que o treinamento utiliza respostas associadas aos exemplos.

1.5.1 Classificação

Classificação é a tarefa de prever uma categoria. No Judiciário, pode apoiar a sugestão de tipo documental, assunto, presença provável de determinado elemento ou encaminhamento para revisão.

Uma classificação pode ser:

  • binária: duas classes, como “encaminhar à revisão” ou “não encaminhar”;
  • multiclasse: uma classe entre várias, como um entre cinco tipos documentais;
  • multirrótulo: várias categorias simultâneas;
  • hierárquica: categorias organizadas em níveis.

“Positivo” e “negativo” são convenções matemáticas. Não significam, por si, procedência, correção, culpa ou valor moral. A equipe precisa definir claramente o que cada classe representa.

1.5.2 Regressão

Regressão prevê um valor numérico. Pode ser usada para estimar volume de demandas, tempo operacional ou necessidade de capacidade em determinado cenário.

Uma estimativa não é promessa. Deve ser acompanhada de erro, intervalo, horizonte temporal e condições de validade. Mudanças normativas, eventos externos ou alteração no fluxo podem tornar o histórico menos informativo para o futuro.

1.5.3 O rótulo também é uma decisão

Rótulos não aparecem espontaneamente. Pessoas, regras ou processos os produzem. Antes de tratá-los como referência, pergunte:

  1. quem definiu a categoria?
  2. havia manual ou critério comum?
  3. especialistas concordariam em casos difíceis?
  4. a categoria mudou ao longo do tempo?
  5. o resultado histórico representa uma prática que se deseja manter?
  6. incertezas e divergências foram registradas?

Quando especialistas divergem legitimamente, uma única resposta pode esconder a incerteza. O projeto pode exigir revisão dupla, consenso, múltiplas anotações ou uma classe de abstenção.

1.5.4 Generalização

O objetivo não é memorizar o conjunto de treinamento. É funcionar em casos novos do contexto pretendido. Essa capacidade recebe o nome de generalização (GÉRON, 2021).

Um modelo pode obter bom resultado porque viu versões quase idênticas do mesmo processo durante treinamento e teste. Também pode depender de uma informação produzida depois do momento em que a previsão deveria ocorrer. Esses problemas geram avaliação excessivamente otimista e serão estudados no próximo capítulo.

🔎 Exemplo

Uma equipe treina um classificador de tipos documentais. O modelo parece excelente, mas utiliza o nome do arquivo, que contém uma abreviação do tipo atribuída após a triagem. No uso real, essa abreviação ainda não existe. O modelo não aprendeu a interpretar a peça; recebeu indiretamente a resposta.

O exemplo demonstra por que é necessário reconstruir, na avaliação, as condições reais do momento da inferência.

1.6 APRENDIZADO NÃO SUPERVISIONADO

No aprendizado não supervisionado, não há uma resposta de referência para a tarefa principal. O método procura estrutura na representação disponível.

Entre os usos comuns estão agrupamento, redução de dimensionalidade, exploração de similaridade, detecção de anomalias e apoio à curadoria.

1.6.1 Agrupamento depende da representação

Para agrupar documentos, o sistema precisa representá-los numericamente. Essa representação pode considerar palavras, metadados, tamanho, origem ou vetores aprendidos. A escolha muda o que significa estar “próximo”.

Dois documentos podem ser semelhantes no vocabulário e diferentes na finalidade jurídica. Também podem tratar do mesmo tema com palavras distintas. Um agrupamento pode refletir o template de uma unidade, o período de produção ou a qualidade do OCR.

Por isso, um grupo encontrado pelo algoritmo não se transforma automaticamente em categoria jurídica. O método responde quais itens ficaram próximos segundo determinada representação e determinado critério. A interpretação continua exigindo conhecimento do domínio.

1.6.2 Anomalia não é fraude

Detecção de anomalias procura itens diferentes do padrão representado. Um registro pode ser incomum porque contém erro, novidade, exceção legítima ou informação rara. A saída pode servir para priorizar investigação, mas não prova fraude, irregularidade ou incorreção.

⚠ Atenção!

Nomear a saída muda a forma como ela será recebida. “Alerta para verificação” preserva a incerteza; “fraude detectada” transforma uma diferença estatística em conclusão que o modelo não sustenta.

🧭 Que tal!

Escolha quatro documentos fictícios e tente agrupá-los primeiro pela finalidade e depois pelo formato. Se os grupos mudarem, você terá observado, em pequena escala, como a representação e a pergunta orientam o resultado.

1.7 APRENDIZADO POR REFORÇO

No aprendizado por reforço, um agente interage com um ambiente e aprende uma estratégia a partir das consequências de suas ações. Seus elementos principais são:

  • agente: quem seleciona ações;
  • ambiente: contexto no qual as ações ocorrem;
  • estado: informação disponível em determinado momento;
  • ação: opção que pode ser escolhida;
  • recompensa: sinal usado para avaliar a consequência;
  • política: estratégia de escolha aprendida;
  • retorno: recompensa acumulada ao longo do tempo (SUTTON; BARTO, 2018).

Esse paradigma difere do aprendizado supervisionado. Em vez de receber uma resposta correta fixa para cada exemplo, o agente observa consequências ao longo de uma sequência.

1.7.1 Um exemplo controlado

Imagine um simulador fictício de alocação de capacidade entre filas. A cada etapa, o agente escolhe onde acrescentar uma unidade de atendimento. O ambiente atualiza tempos de espera e fornece um sinal de avaliação.

O exemplo precisa permanecer no simulador. Em um serviço público real, experimentar livremente pode afetar direitos. Além disso, o simulador simplifica prioridades legais, situações urgentes, acessibilidade e diferenças entre casos.

1.7.2 Recompensa é escolha normativa

Se a recompensa considerar apenas a quantidade de processos movimentados, o agente poderá favorecer tarefas rápidas, fragmentar movimentos ou negligenciar casos complexos. Se considerar somente o tempo médio, poderá esconder esperas extremas.

Esse comportamento é conhecido informalmente como exploração da métrica ou reward hacking: o agente encontra uma forma de melhorar o sinal definido sem alcançar o propósito mais amplo.

💡 Para refletir!

Que comportamento indesejável poderia surgir se um sistema recebesse recompensa apenas por maximizar o número diário de movimentações? Que restrições e indicadores adicionais seriam indispensáveis?

Resultados conhecidos em jogos ilustram a capacidade do paradigma em ambientes com regras e pontuação bem definidas (MNIH et al., 2015). A administração da Justiça, porém, envolve valores plurais e direitos que não cabem integralmente em uma função numérica. A recompensa orienta o comportamento do sistema; não substitui a decisão institucional sobre o que deve ser protegido.

1.8 CORRELAÇÃO, PREVISÃO E CAUSALIDADE

Um modelo pode encontrar associações úteis para prever sem explicar por que o resultado ocorre. Essa distinção evita conclusões indevidas.

Suponha que determinado formato de documento esteja associado a uma classe porque uma unidade utiliza um template específico. O modelo pode acertar a categoria enquanto o template permanecer. Entretanto, não aprendeu a causa jurídica da classificação. Se o formato mudar, o desempenho poderá cair.

Correlação indica associação. Previsão utiliza padrões para estimar uma saída. Causalidade procura saber se uma intervenção produz determinado efeito, sob hipóteses e desenho de estudo apropriados. Alto desempenho preditivo não transforma associação em explicação causal.

Essa diferença é especialmente importante em perguntas como “o que causa maior duração?” ou “qual intervenção reduzirá o acervo?”. Um modelo preditivo pode localizar fatores associados ao tempo sem demonstrar que alterar esses fatores produzirá o resultado desejado.

1.8.1 Atalhos e mudança de contexto

Um atributo pode funcionar como atalho indesejado: nome da unidade, identidade de representante, modelo de documento, data posterior ao evento, duplicata ou marcador inserido depois do resultado. Remover um atributo sensível também não elimina necessariamente seus substitutos, ou proxies. Localização, linguagem e instituição podem carregar informação correlacionada.

Generalizar exige que os dados de avaliação representem o contexto de uso. Quando muda o formulário, a população, a norma ou o sistema, a relação aprendida pode deixar de valer. Por isso, monitoramento e possibilidade de interrupção fazem parte do ciclo.

🔖 Lembre-se!

O modelo aprende regularidades disponíveis nos dados e valorizadas pelo objetivo de treinamento. Ele não adquire, por esse fato, compreensão jurídica, experiência social ou responsabilidade institucional.

1.9 QUANDO NÃO USAR APRENDIZADO DE MÁQUINA

Escolher não usar ML pode ser uma decisão tecnicamente madura. Antes de propor um modelo, examine alternativas mais simples.

Prefira uma regra, integração ou mudança de processo quando:

  • a condição é objetiva, completa e relativamente estável;
  • os campos necessários já existem de forma estruturada;
  • o problema principal é falta de integração entre sistemas;
  • um formulário melhor elimina a ausência de informação;
  • o volume não justifica desenvolvimento e manutenção;
  • não há dados legítimos, representativos e adequados;
  • o erro não pode ser controlado ou corrigido antes do efeito;
  • o ganho esperado é inferior ao custo total de revisão e governança.

Uma solução simples também precisa de teste, segurança e atualização. A vantagem é que seu comportamento pode ser mais proporcional ao problema e mais fácil de manter.

Use as seguintes perguntas como filtro inicial:

  1. Qual problema mensurável estamos tentando resolver?
  2. Quem utilizará a saída e quem poderá ser afetado?
  3. Uma regra, integração ou mudança de formulário resolveria?
  4. Qual informação existe no momento da tarefa?
  5. Quem definiu a resposta de referência?
  6. Qual erro é mais grave e ele pode ser revertido?
  7. Que decisão permanecerá humana?
  8. Como o sistema será monitorado, corrigido e desligado?

Se a equipe ainda não consegue responder, provavelmente é cedo para escolher um algoritmo.

1.10 INTEGRAÇÃO DOS CONCEITOS

Os três paradigmas não são caixas isoladas. Um projeto pode usar agrupamento para explorar um acervo, revisão humana para construir rótulos e classificação supervisionada para sugerir categorias. Também pode combinar regra explícita com modelo: a regra valida um formato, enquanto o modelo interpreta um texto variável.

O importante é declarar a finalidade e avaliar cada componente separadamente. Uma cadeia com várias etapas acumula riscos. Se o OCR altera uma negação, o classificador receberá texto errado. Se a interface oculta a fonte, a pessoa revisora terá dificuldade para discordar. Se as correções não são registradas, o monitoramento perde informação.

Paradigmas de aprendizado e perguntas de governança.

Descrição acessível: Três quadros comparam aprendizado supervisionado, não supervisionado e por reforço quanto aos dados, à saída, ao exemplo, ao risco interpretativo e ao papel humano.

O quadro a seguir resume as diferenças:

Paradigma Informação principal Saída típica Exemplo Cuidado central
Supervisionado exemplos com rótulos categoria ou valor sugerir tipo documental qualidade do rótulo e generalização
Não supervisionado exemplos sem rótulo da tarefa grupos, representação ou alerta explorar documentos semelhantes grupo não equivale a categoria jurídica
Por reforço interação, estado, ação e recompensa política de ação estratégia em simulador recompensa, exploração e segurança

ESTUDO DE CASO - TRÊS PROPOSTAS PARA A MESMA UNIDADE

Contexto

Uma unidade recebe documentos que deveriam chegar acompanhados de um tipo cadastral. Parte dos registros vem sem preenchimento ou com categoria inconsistente. A equipe deseja reduzir a triagem manual.

Problema

Três fornecedores apresentam soluções:

  1. tornar o campo obrigatório e aplicar regras de consistência;
  2. treinar um classificador com peças históricas revisadas;
  3. solicitar a um modelo generativo que leia a peça e produza uma categoria acompanhada de justificativa textual.

Dados disponíveis

A unidade possui peças históricas, mas não sabe quantas foram revisadas, se as categorias mudaram ou se o nome dos arquivos revela o rótulo. Também não mediu o tempo de triagem nem a frequência de cada tipo.

Desafio

Qual proposta deve ser escolhida?

Análise orientada

Antes de escolher, responda:

  1. O preenchimento obrigatório resolveria parte relevante do problema?
  2. A categoria pode ser determinada por condições objetivas?
  3. Os rótulos históricos são confiáveis e representam a prática desejada?
  4. Que informação estará disponível quando uma nova peça chegar?
  5. O sistema poderá se abster diante de dúvida?
  6. A justificativa gerada é verificável ou apenas plausível?
  7. Qual erro causa maior dano ou retrabalho?
  8. Quem confirmará a saída antes do encaminhamento?

Discussão

Não há base suficiente para escolher. Primeiro é necessário medir o processo e avaliar o cadastro. Tornar o campo obrigatório previne ausência, mas não garante preenchimento correto. Uma regra pode atender classes objetivas. Um classificador pode ser útil quando o conteúdo é variável e há exemplos confiáveis. Um modelo generativo acrescenta risco de texto não apoiado e não deve ser escolhido pela aparência de sofisticação.

Uma solução combinada pode ser adequada: melhorar o formulário, aplicar validações determinísticas e testar um classificador com abstenção para os casos restantes. Qualquer saída que altere o fluxo deve ser confirmada por pessoa competente durante a validação e o piloto.

Aprendizado principal

O caso não pergunta “qual tecnologia é melhor em geral?”. Pergunta qual combinação resolve um problema definido com benefício demonstrável e risco controlável. Sem linha de base, dados avaliados e consequência do erro, a escolha seria prematura.

ATIVIDADE PRÁTICA - OFICINA DOS PARADIGMAS

Objetivo

Relacionar problemas institucionais a tarefas, paradigmas ou alternativas sem ML, identificando dados, erros e decisões humanas.

Situação

Você integra uma equipe que recebeu seis demandas. Sua função não é escolher um produto, mas formular uma hipótese inicial tecnicamente justificada.

Recursos necessários

  • este capítulo;
  • uma folha ou editor de texto;
  • nenhum dado real ou protegido.

Procedimento

Para cada cenário, registre:

  1. problema e tarefa;
  2. paradigma ou alternativa sem ML;
  3. dado necessário;
  4. erro mais relevante;
  5. decisão ou revisão que permanece humana.
Caso Cenário
A Há 50 mil peças revisadas e rotuladas por tipo; deseja-se sugerir o tipo de uma nova peça.
B O acervo não possui categorias confiáveis; deseja-se localizar conjuntos de documentos semelhantes para exploração.
C Em um simulador, deseja-se aprender uma estratégia de alocação de capacidade ao longo do tempo.
D Uma norma define condição objetiva completa e os campos necessários já estão estruturados.
E Deseja-se estimar o volume mensal de novas demandas.
F Deseja-se marcar registros muito diferentes do padrão para posterior investigação.

Resultado esperado

Uma matriz de decisão que demonstre a relação entre necessidade, tarefa, informação disponível, saída e efeito do erro.

Questões para análise

  1. Em qual cenário a solução sem ML é mais evidente?
  2. Em qual cenário o significado do resultado depende mais fortemente de interpretação humana?
  3. Que cenário exige atenção especial à escolha da recompensa?
  4. Que saída deve ser apresentada como alerta, e não como conclusão?

Orientações para reflexão

Não procure uma palavra-chave isolada. Considere se há rótulos, se a saída é categoria ou número, se existe interação sequencial e se uma regra completa já resolve o problema.

Feedback orientador

  • Caso A: aprendizado supervisionado, com tarefa de classificação. É necessário revisar rótulos, classes raras, possíveis atalhos e abstenção.
  • Caso B: aprendizado não supervisionado, provavelmente agrupamento ou exploração de similaridade. O grupo encontrado precisa de interpretação e não se torna categoria jurídica automaticamente.
  • Caso C: aprendizado por reforço em ambiente simulado. Recompensa, restrições e condições de segurança precisam ser definidas antes do experimento.
  • Caso D: regra determinística ou melhoria de fluxo. ML acrescentaria complexidade sem benefício evidente.
  • Caso E: regressão ou previsão temporal supervisionada. A avaliação deve respeitar a ordem do tempo e mudanças de contexto.
  • Caso F: detecção de anomalias. A saída é prioridade de verificação, não prova de irregularidade.

Uma arquitetura pode combinar abordagens. Por exemplo, o Caso B pode gerar grupos para curadoria; pessoas revisam e constroem rótulos; depois, um classificador é treinado para sugerir categorias. Cada etapa precisa de finalidade e avaliação próprias.

AUTOAVALIAÇÃO

Questão 1 - Múltipla escolha

Qual afirmação está correta?

A) Toda automação utiliza aprendizado de máquina.
B) Toda inteligência artificial é generativa.
C) Aprendizado de máquina é uma área da IA que ajusta modelos a partir de dados ou experiência.
D) Toda rede neural produz texto.

Questão 2 - Análise de conceito

Uma equipe treinou um modelo com documentos históricos. Depois, aplicou o modelo já ajustado a uma peça nova. Como se chamam, respectivamente, essas duas etapas?

Questão 3 - Situação-problema

Um algoritmo reuniu documentos em três grupos conforme semelhança textual. A equipe nomeou o terceiro grupo como “ações procedentes”. Qual é o principal problema dessa conclusão?

Questão 4 - Verdadeiro, falso ou depende

“Se um modelo prevê corretamente o tempo de tramitação, então os atributos utilizados são causas da duração.”

Classifique a afirmação e justifique.

Questão 5 - Aplicação

Uma condição normativa é objetiva, completa e pode ser verificada em campos estruturados. O volume é moderado e não há necessidade de interpretar texto variável. Qual abordagem deve ser considerada primeiro e por quê?

Questão 6 - Análise de cenário

Em um simulador, um agente recebe recompensa apenas pelo número de processos movimentados. Cite dois comportamentos indesejáveis que podem surgir e indique uma medida de prevenção.

RESPOSTAS COMENTADAS

Questão 1 - Resposta: C

Aprendizado de máquina integra o campo amplo da IA e utiliza dados ou experiência para ajustar modelos em relação a uma tarefa e uma medida de desempenho. A alternativa A está incorreta porque regras explícitas automatizam sem aprender. A alternativa B reduz toda a IA à geração. A alternativa D confunde redes neurais em geral com modelos generativos. Se você errou, revise a Seção 1.2.

Questão 2 - Resposta: treinamento e inferência

No treinamento, os parâmetros são ajustados com dados. Na inferência, o modelo treinado recebe uma entrada nova e produz uma saída. Anexar um documento a uma execução também não implica, por si, novo treinamento. Se houve dúvida, retome a Seção 1.4.1.

Questão 3 - Resposta esperada

O agrupamento indica proximidade segundo a representação e o critério utilizados; não cria uma categoria jurídica nem informa procedência. Os documentos podem estar próximos por vocabulário, formato, origem ou tamanho. A equipe precisa investigar o significado do grupo com conhecimento do domínio. Revise a Seção 1.6.

Questão 4 - Resposta: falso

Bom desempenho preditivo demonstra que certos padrões ajudam a estimar a saída naquele contexto; não demonstra que os atributos causam o resultado. Causalidade exige pergunta, hipóteses e desenho de estudo apropriados. Um atributo pode ser apenas proxy ou atalho. Revise a Seção 1.8.

Questão 5 - Resposta esperada

Uma regra determinística deve ser considerada primeiro. As condições já são explícitas e os dados estão estruturados, de modo que ML pode acrescentar custo e dificuldade de manutenção sem benefício demonstrado. A regra ainda precisa ser testada e atualizada. Revise a Seção 1.9.

Questão 6 - Resposta possível

O agente pode favorecer casos simples, produzir movimentos sem valor, fragmentar tarefas ou negligenciar situações complexas. Medidas de prevenção incluem simulação, restrições rígidas, indicadores de qualidade e equidade, supervisão, critérios de interrupção e uma recompensa que não reduza o objetivo institucional a volume. O conceito avaliado é que recompensa incorpora escolhas e pode ser explorada. Revise a Seção 1.7.2.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Começamos com uma unidade diante de três propostas tecnológicas. Ao longo do capítulo, vimos que a escolha não deve partir do nome da ferramenta. Primeiro é necessário formular o problema, distinguir a tarefa do resultado institucional e avaliar alternativas mais simples.

Aprendemos que automação por regras, inteligência artificial, aprendizado de máquina, aprendizado profundo e IA generativa são conceitos relacionados, mas não equivalentes. Acompanhamos o ciclo entre dados, treinamento, modelo, inferência e ação e percebemos que o efeito depende de um sistema sociotécnico composto também por pessoas, interfaces, normas e processos.

Distinguimos os três paradigmas principais. No aprendizado supervisionado, exemplos possuem respostas de referência; no não supervisionado, o método explora estrutura sem rótulo para a tarefa principal; no aprendizado por reforço, um agente aprende com consequências de ações sequenciais. Em todos eles, escolhas humanas aparecem na definição do problema, dos dados, dos rótulos, das métricas, da representação e da recompensa.

Também separamos correlação, previsão e causalidade. Um modelo pode prever utilizando atalhos frágeis e perder desempenho quando o contexto muda. Por isso, não basta perguntar se o modelo acertou. Precisamos perguntar em quais dados, sob quais condições, em comparação com o quê, com que tipos de erro e com que possibilidade de correção.

No próximo capítulo, examinaremos justamente essas perguntas. Vamos acompanhar o ciclo dos dados, estudar treinamento, validação e teste e interpretar métricas a partir das consequências de falsos positivos e falsos negativos. Assim, passaremos de “qual paradigma parece adequado?” para “que evidências mostram que o modelo pode apoiar o uso pretendido?”.

TERMOS PARA O GLOSSÁRIO

Os termos algoritmo, aprendizado de máquina, atributo, classificação, generalização, hiperparâmetro, inferência, modelo, parâmetro, regressão, recompensa, rótulo, sistema sociotécnico e treinamento foram incorporados ao glossário cumulativo do e-book.

REFERÊNCIAS

GÉRON, Aurélien. Mãos à obra: aprendizado de máquina com Scikit-Learn, Keras e TensorFlow. 2. ed. Rio de Janeiro: Alta Books, 2021.

LECUN, Yann; BENGIO, Yoshua; HINTON, Geoffrey. Deep learning. Nature, v. 521, p. 436–444, 2015. DOI: 10.1038/nature14539.

MNIH, Volodymyr et al. Human-level control through deep reinforcement learning. Nature, v. 518, p. 529–533, 2015. DOI: 10.1038/nature14236.

RUSSELL, Stuart; NORVIG, Peter. Inteligência artificial: uma abordagem moderna. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2022.

SAMUEL, Arthur L. Some studies in machine learning using the game of checkers. IBM Journal of Research and Development, v. 3, n. 3, p. 210–229, 1959. DOI: 10.1147/rd.33.0210.

SUTTON, Richard S.; BARTO, Andrew G. Reinforcement learning: an introduction. 2. ed. Cambridge, MA: MIT Press, 2018. Disponível em: https://www.incompleteideas.net/book/bookdraft2018mar21.pdf. Acesso em: 13 ago. 2026.

CHECKLIST DO CAPÍTULO

  • Introdução
  • Objetivos de aprendizagem
  • Problematização
  • Conteúdo
  • Exemplos
  • Elementos instrucionais
  • Aplicação prática
  • Estudo de caso
  • Atividade
  • Reflexão
  • Autoavaliação
  • Respostas comentadas
  • Considerações finais
  • Chamamento para o próximo capítulo
  • Fontes revisadas
  • Linguagem revisada

Descrição acessível: o texto é apresentado em HTML semântico, com títulos, tabelas e alternativas textuais. Os laboratórios interativos são complementos e não substituem a leitura.