A inteligência artificial (AI) evoluiu rapidamente de uma área de nicho de pesquisa para uma força motriz por trás dos avanços tecnológicos em vários setores. No centro dessa transformação estão as bibliotecas de AI, ferramentas e estruturas que capacitam desenvolvedores, pesquisadores e organizações a criar sistemas inteligentes. Essas bibliotecas abstraem algoritmos complexos e modelos matemáticos em funções acessíveis que permitem que as equipes se concentrem em resolver problemas em vez de reinventar a roda.
Neste artigo, analisaremos de maneira abrangente as bibliotecas de AI, quais são elas, os diferentes tipos disponíveis, seus aplicativos em vários setores e as práticas recomendadas para selecioná-las e usá-las com eficácia.
O que são bibliotecas de AI?
As bibliotecas de AI são coleções de código pré-escrito que fornecem funcionalidades essenciais para criar aplicativos de AI. Eles encapsulam uma ampla variedade de algoritmos e modelos matemáticos usados em aprendizado de máquina, aprendizagem profunda, processamento de linguagem natural, visão computacional e outros domínios de AI. Ao aproveitar essas bibliotecas, os desenvolvedores podem implementar aplicativos complexos de AI com mais eficiência, pois não precisam mais criar tudo do zero.
As bibliotecas de inteligência artificial oferecem métodos padronizados para tarefas essenciais, como pré-processamento de dados, treinamento de modelos e inferência, garantindo que os desenvolvedores possam criar aplicativos de AI robustos e escaláveis. Muitas bibliotecas de AI também são otimizadas para desempenho, permitindo lidar com grandes conjuntos de dados e operações com uso intensivo de computação aproveitando a aceleração de hardware. Além dos benefícios práticos, as bibliotecas de AI também desempenham um papel crucial na democratização do desenvolvimento da AI ao promover a colaboração, a reutilização de códigos e o crescimento do ecossistema geral de AI.
Tipos de bibliotecas de AI artificial
As bibliotecas de inteligência artificial podem ser amplamente categorizadas em dois tipos principais: de uso geral e específicos do domínio.
Bibliotecas de AI de uso geral
As bibliotecas de AI de uso geral são desenvolvidas para serem versáteis, dando suporte a uma ampla variedade de tarefas de AI, principalmente nas áreas de aprendizado de máquina e aprendizagem profunda. Essas bibliotecas oferecem um conjunto abrangente de ferramentas e recursos que permitem que pesquisadores e desenvolvedores criem e implantem uma variedade de sistemas inteligentes.
Alguns deles incluem:
- TensorFlow: Desenvolvido pelo Google, o TensorFlow é uma das bibliotecas de AI de uso geral mais usadas. Ela oferece um ecossistema flexível de ferramentas, bibliotecas e recursos comunitários para ajudar pesquisadores e desenvolvedores a criar e implantar uma variedade de modelos de AI.
- PyTorch: Desenvolvido pela Facebook AI Research (FAIR), o PyTorch é conhecido por seu gráfico de computação dinâmica e facilidade de uso. Isso o torna um favorito entre pesquisadores e desenvolvedores, especialmente em ambientes acadêmicos e de pesquisa.
- Keras: O Keras é uma biblioteca de software de código aberto que oferece uma interface Python de alto nível e fácil de usar para criar redes neurais artificiais. Keras atua como uma interface para a biblioteca TensorFlow, simplificando a implementação de modelos de aprendizagem profunda.
Bibliotecas de AI específicas do domínio
Ao contrário das de uso geral, as bibliotecas de AI específicas do domínio são desenvolvidas com ferramentas e funcionalidades especializadas para aplicativos direcionados. Essas bibliotecas são frequentemente otimizadas para casos de uso específicos, permitindo que os desenvolvedores aproveitem técnicas e algoritmos de ponta em seus respectivos domínios.
Alguns exemplos de bibliotecas de AI específicas do domínio incluem:
- spaCy: Uma biblioteca popular para tarefas de processamento de linguagem natural (NLP, Natural Language Processing), que oferece ferramentas eficientes para processamento de texto, como tokenização, marcação de parte da fala e reconhecimento de entidade nomeada.
- Transformadores (ao abraçar o rosto): Essa biblioteca focada em PLN revolucionou o campo ao fornecer acesso fácil a modelos de última geração, como BERT, GPT e T5, simplificando a implementação de várias tarefas de PLN.
- OpenCV: O OpenCV é uma biblioteca popular e abrangente para tarefas de visão computacional, que oferece uma ampla gama de ferramentas e algoritmos para processamento de imagens e vídeos, detecção de objetos, reconhecimento facial e muito mais.
- Detectron2: Desenvolvida pela Facebook AI Research (FAIR), a Detectron2 é uma biblioteca de alto desempenho para detecção e segmentação de objetos, desenvolvida sobre o PyTorch.
- Baselines3: Esta é uma biblioteca popular de aprendizagem por reforço que fornece implementações de vários algoritmos, incluindo PPO, DQN e A2C, desenvolvida para facilidade de uso e compatibilidade com o ambiente de academia da OpenAI.
Aplicativos de bibliotecas de AI artificial
As bibliotecas de AI se tornaram ferramentas essenciais no desenvolvimento de aplicativos inovadores em vários setores. Veja alguns exemplos de como essas bibliotecas estão sendo usadas na prática:
- Assistência médica: Bibliotecas de AI, como TensorFlow e PyTorch, são fundamentais para criar modelos que podem analisar imagens médicas para detecção de doenças. Por exemplo, modelos de aprendizagem profunda que aproveitam essas bibliotecas demonstraram a capacidade de detectar tumores em exames de RM com alta precisão. Além disso, bibliotecas de aprendizado de máquina, como scikit-learn, são usadas para desenvolver modelos preditivos que podem prever os resultados dos pacientes com base em dados históricos, ajudando os profissionais de saúde a tomar decisões mais embasadas.
- Finanças: No setor financeiro, as bibliotecas de AI são usadas para desenvolver algoritmos de negociação que podem analisar dados de mercado e tomar decisões de investimento em tempo real. Esses algoritmos, alimentados por bibliotecas de aprendizado de máquina, são capazes de detectar padrões e anomalias complexos em vastos conjuntos de dados, permitindo que as instituições financeiras fiquem à frente da curva e façam estratégias de negociação mais informadas. Da mesma forma, essas bibliotecas também são usadas para criar sistemas de detecção de fraude que possam identificar transações fraudulentas analisando padrões em dados de transações, ajudando a proteger contra crimes financeiros.
- Automotivo: As bibliotecas de AI desempenham um papel crucial no desenvolvimento de veículos autônomos. Bibliotecas de visão computacional, como OpenCV e Detectron2, são essenciais para criar os sistemas de percepção em carros autônomos, permitindo que eles reconheçam objetos, pedestres e outros usuários da estrada e naveguem com segurança. Além da condução autônoma, as bibliotecas de AI também são usadas em aplicativos de manutenção preditiva, onde os modelos de aprendizado de máquina analisam dados de sensores de veículos para prever quando as peças podem falhar, permitindo manutenção oportuna e reduzindo o tempo de inatividade dispendioso.
- Varejo: No setor de varejo, as bibliotecas de AI são aproveitadas para criar sistemas de recomendação que sugerem produtos aos clientes com base em seu histórico de compras e navegação. Ao usar bibliotecas como o TensorFlow, os varejistas podem criar mecanismos de recomendação personalizados e altamente precisos, melhorando a experiência do cliente e impulsionando as vendas. Além disso, os modelos de aprendizado de máquina com suporte dessas bibliotecas ajudam os varejistas a otimizar seus níveis de estoque prevendo a demanda por produtos, garantindo que eles tenham o estoque certo no momento certo.
Como escolher a biblioteca de AI certa
Selecionar a biblioteca de AI apropriada para seu projeto é uma decisão essencial que pode afetar significativamente seu sucesso. Ao escolher uma biblioteca de AI, há vários fatores importantes a serem considerados:
Requisitos do projeto
A primeira e mais importante etapa é definir claramente os requisitos e objetivos específicos do seu projeto. Que tipo de aplicativos de AI você precisa implementar? Você está trabalhando em visão computacional, processamento de linguagem natural, análise preditiva ou em uma combinação desses? Identificar a funcionalidade principal necessária ajudará a restringir as bibliotecas de AI adequadas.
Por exemplo, se seu projeto envolve tarefas de visão computacional, bibliotecas como OpenCV e Detectron2 seriam opções mais adequadas do que uma biblioteca de uso geral, como TensorFlow ou PyTorch. Por outro lado, se seu foco for no processamento de linguagem natural, bibliotecas específicas de domínio, como spaCy ou transformadores, provavelmente seriam melhores opções.
Curva de aprendizagem e facilidade de uso
A facilidade de uso e a curva de aprendizado associadas a uma biblioteca de AI também devem ser consideradas. Algumas bibliotecas, como o Keras, são conhecidas por sua simplicidade e interfaces fáceis de usar, o que as torna uma ótima escolha para iniciantes ou desenvolvedores com experiência limitada de aprendizado de máquina. Por outro lado, bibliotecas mais avançadas e flexíveis, como TensorFlow e PyTorch, podem exigir uma compreensão mais profunda dos conceitos de aprendizado de máquina e habilidades de programação, mas oferecem recursos mais avançados e opções de personalização.
Ecossistema e suporte à comunidade
O tamanho e a atividade da comunidade de uma biblioteca de AI também podem ser um fator significativo no processo de seleção. Bibliotecas com comunidades grandes e engajadas tendem a ter documentação mais abrangente, soluções pré-criadas e suporte prontamente disponível de outros usuários e desenvolvedores. Isso pode acelerar muito o processo de desenvolvimento e ajudar você a superar qualquer desafio que encontrar.
Compatibilidade com linguagens de programação e infraestrutura
Garantir a compatibilidade com suas linguagens de programação, ambientes de desenvolvimento e infraestrutura de AI existentes é crucial. Embora o Python seja a linguagem mais comum para desenvolvimento de AI, algumas bibliotecas podem oferecer vinculações ou suporte para outros idiomas também. Avalie como a biblioteca se integra à sua base de código e cadeia de ferramentas atuais para minimizar o atrito e maximizar a produtividade.
Desempenho e escalabilidade
Dependendo da escala e da complexidade dos seus projetos de AI, o desempenho e a escalabilidade podem ser fatores críticos. Bibliotecas como TensorFlow e PyTorch são otimizadas para computação de alto desempenho e podem aproveitar a aceleração de GPU para acelerar significativamente os processos de treinamento e inferência. Isso pode ser especialmente importante para implantações de grande escala ou aplicativos em tempo real.
Práticas recomendadas para trabalhar com bibliotecas de AI artificial
Maximizar a eficácia e o sucesso de longo prazo de seus projetos de AI exige seguir um conjunto de práticas recomendadas ao trabalhar com bibliotecas de AI. Aqui estão algumas considerações importantes:
Documentação adequada
Uma das práticas recomendadas mais importantes é consultar cuidadosamente a documentação oficial de qualquer biblioteca de AI que você esteja usando. A documentação fornece informações essenciais sobre as funções, parâmetros e exemplos de uso da biblioteca.
Controle de versão
As bibliotecas de AI são atualizadas com frequência, com novas versões introduzindo mudanças que podem afetar seus projetos. Certifique-se de sempre acompanhar as versões específicas das bibliotecas que você está usando e monitorar quaisquer atualizações que possam exigir ajustes à sua base de códigos. Manter o controle da versão e gerenciar cuidadosamente as atualizações da biblioteca pode ajudar a evitar problemas inesperados e garantir a estabilidade dos seus aplicativos de AI.
Testes completos
O teste regular e abrangente de seus modelos de AI é uma prática recomendada essencial. Isso inclui validar os modelos em diversos conjuntos de dados, verificar se há ajustes excessivos ou inadequados e garantir que os modelos tenham o desempenho esperado em vários cenários.
Manter-se atualizado
O campo da AI está evoluindo rapidamente, com novas bibliotecas, estruturas e práticas recomendadas surgindo constantemente. Manter-se informado sobre os desenvolvimentos mais recentes no ecossistema de AI é essencial para manter seus projetos atualizados e aproveitar as técnicas e ferramentas mais avançadas. Isso pode envolver seguir publicações do setor, participar de conferências ou encontros e interagir ativamente com a comunidade de AI.
Conclusão
As bibliotecas de AI desempenham um papel fundamental no desenvolvimento e na implantação de aplicativos de AI. Eles fornecem as ferramentas e os recursos necessários para criar sistemas inteligentes com eficiência. Não importa se você é um iniciante ou um desenvolvedor experiente, aproveitar essas bibliotecas pode melhorar significativamente seus projetos de AI.
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