Tecnologias automatizadas e emergentes

Um automated system 自动化系统是软件和硬件的混合体，能够感知并响应其环境 环境中的数据，无需human intervention 人工干预。换句话说，它自行工作。

Exemplos de sistemas automatizados:

• um sistema de aquecimento central 中央供暖;
• um processo químico 化学过程 em uma fábrica;
• uma greenhouse 温室 (para cultivar plantas);
• uma barreira de estacionamento 停车场道闸.

Sensores, microprocessadores e atuadores

Três partes funcionam juntas em um sistema automatizado.

O ciclo funciona assim:

1. O sensor envia dados ao microprocessador.
2. O microprocessador compara esses dados com stored values 存储值 e toma uma decisão.
3. O microprocessador envia sinais aos atuadores para tomar medidas.

Por exemplo, em uma estufa: um sensor de temperatura lê o calor; o microprocessador compara com o valor desejado; se estiver muito quente, o microprocessador sinaliza um atuador para abrir uma janela.

O programa escolar cita vários sensor types 传感器类型, cada um lendo uma quantidade física específica — por exemplo, um accelerometer 加速度计 (movimento ou inclinação), um sensor de humidity 湿度 (umidade no ar) e um sensor de proximity 接近 (um objeto próximo):

Para escolher um sensor para um cenário, selecione aquele que lê a right physical quantity: um aquário precisa de sensores de pH e temperatura; uma porta automática precisa de um sensor infra-vermelho / de proximidade.

Vantagens e desvantagens

Sistemas automatizados são usados em muitas situações, como indústria, transporte, agricultura 农业 (agricultura), clima (coleta de dados), jogos e iluminação.

Exemplo resolvido. Descreva como uma estufa automática mantém a temperatura em 25 °C. Um sensor de temperatura mede continuamente a temperatura e envia sua leitura, convertida para digital por um conversor analógico-digital (ADC), ao microprocessador. O microprocessador compara a leitura com o valor armazenado de 25 °C. Se a temperatura estiver acima dele, o microprocessador sinaliza a um atuador para abrir uma janela ou ligar um ventilador; se estiver abaixo, ele liga um aquecedor. Todo o ciclo então se repete continuamente. Duas marks quase sempre estão nas palavras "compares with a stored (pre-set) value" e "the process repeats" - a descrição que para em "o sensor diz ao computador" as deixa para trás.

Robótica 机器人技术 é o ramo da tecnologia que trata do projeto, construção e operação de robôs 机器人.

Um robô tem estas características:

• uma estrutura física 物理结构 (um corpo mecânico 机械的, como braços);
• componentes elétricos 电子元件 (motores, sensores e fiação);
• instruções programáveis 可编程指令 — ele segue um programa que pode ser alterado.

O que os robôs fazem

Os robôs podem desempenhar muitos papéis, por exemplo:

• equipamentos de fábrica 工厂设备 — construir carros, soldar, mover peças pesadas;
• eletrodomésticos 家用电器 — como um aspirador de pó robótico vacuum cleaner 吸尘器.

Uma limitação chave de um robô é que ele não pode pensar por si mesmo. Ele não pode tomar suas próprias escolhas quando algo inesperado acontece.

Inteligência artificial 人工智能 (IA) é a simulação 模拟 da inteligência humana por sistemas computacionais. Isso significa um computador realizando tarefas que normalmente exigem pensamento humano.

Características da IA

Sistemas de IA geralmente têm estes recursos:

• eles coletam dados e as regras 规则 para usar esses dados;
• eles têm a capacidade de raciocinar 推理 (resolver problemas usando as regras);
• eles têm a capacidade de tirar conclusões 得出结论, que podem ser aproximadas 近似的 (uma melhor aposta) ou definitivas 确定的 (certas);
• eles têm a capacidade de aprender 学习 a partir dos dados;
• eles têm a capacidade de se adaptar 适应 — de alterar seu comportamento à medida que recebem novos dados.

Exemplos de IA

• sistemas especialistas 专家系统 — software que dá conselhos como um especialista humano (por exemplo, ajudando um médico com um diagnóstico);
• processamento de linguagem natural 自然语言处理 — compreender fala ou texto humano;
• carros autônomos 自动驾驶汽车.

Dentro de um sistema especialista

Um sistema especialista armazena a experiência humana e raciocina a partir dela. Ele tem quatro partes:

• uma base de conhecimento 知识库 – os fatos armazenados sobre o assunto;
• uma base de regras 规则库 – as regras "se... então..." que um especialista humano aplicaria;
• um motor de inferência 推理引擎 – aplica as regras aos fatos para chegar a uma conclusão;
• uma interface do usuário 用户界面 – faz perguntas ao usuário e mostra o resultado.

A interface coleta fatos do usuário; o motor de inferência executa a base de regras contra a base de conhecimento; e o sistema emite um diagnóstico ou uma probabilidade – usado para ajudar um médico a diagnosticar uma doença ou encontrar uma falha em um carro.

Aprendizado de máquina

Aprendizado de máquina 机器学习 é um programa que melhora seu próprio desempenho através de experiência, sem ser explicitamente reprogramado. Ele encontra padrões nos dados e se adapta: um mecanismo de busca fica melhor em classificar resultados, um assistente de voz reconhece comandos falados com mais precisão, e um aspirador de pó robótico gradualmente aprende o layout de um quarto.

IA restrita, geral e forte

• Aprenda o ciclo de controle: um sensor mede uma quantidade → o microprocessador compara com um valor armazenado → um atuador toma ação; então o ciclo se repete.
• Não confunda as partes: um sensor envia dados para dentro; um atuador causa movimento para fora.
• Um robô segue instruções programáveis e não pode tomar suas próprias decisões quando algo inesperado acontece.
• IA simula o pensamento humano: coleta dados e regras, raciocina, tira conclusões e pode aprender e se adaptar.
• Conheça os níveis de IA: restrita (uma tarefa; toda IA atual), geral (qualquer tarefa humana), forte (autoconsciente; não existe ainda).