EDUCAÇÃO AMBIENTAL EDUCAÇÃO AMBIENTAL SUPORTADA POR UM AMBIENTE SUPORTADA POR UM AMBIENTE

DE ENSINO INTELIGENTEDE ENSINO INTELIGENTEUNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFALUNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃODEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃOMESTRADO EM MODELAGEM COMPUTACIONAL DO CONHECIMENTOMESTRADO EM MODELAGEM COMPUTACIONAL DO CONHECIMENTO

Prof. DR. Evandro de Barros Costa Prof. DR. Evandro de Barros Costa

Prof. DR. Frederico Luiz Gonçalves de FreitasProf. DR. Frederico Luiz Gonçalves de Freitas

ALLAN GOMES DOS SANTOSALLAN GOMES DOS SANTOS

rraav5@yahoo.com.brrraav5@yahoo.com.br

mcc007.allangomes.CJB.NETmcc007.allangomes.CJB.NET

MACEIÓ/2004.MACEIÓ/2004.

RoteiroRoteiro OBJETIVOOBJETIVO PROPOSTASPROPOSTAS FATORES MOTIVADORES DO TRABALHOFATORES MOTIVADORES DO TRABALHO CONCEPÇÃO DO MULTI-ECOLÓGICOCONCEPÇÃO DO MULTI-ECOLÓGICO USO DE SMA NO PROJETO DE SOFTWARE USO DE SMA NO PROJETO DE SOFTWARE

EDUCACIONALEDUCACIONAL ESTRUTURA DO AMBIENTEESTRUTURA DO AMBIENTE ARQUITETURA DO SISTEMAARQUITETURA DO SISTEMA CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ObjetivoObjetivo( Interface Gráfica )( Interface Gráfica )

PropostasPropostas

Proposta do Artigo: Proposta do Artigo: – Apresentar o “Multi-Ecológico”, um ambiente de aprendizagem Apresentar o “Multi-Ecológico”, um ambiente de aprendizagem

inteligente que simula um lago, com plantas, diferentes tipos de peixes inteligente que simula um lago, com plantas, diferentes tipos de peixes e pequenos animais.e pequenos animais.

Proposta do Seminário:Proposta do Seminário:– Mostrar o projeto “Multi-Ecológico”, que nos permite criar um Mostrar o projeto “Multi-Ecológico”, que nos permite criar um

ambiente para investigar aspectos relacionados com as técnicas de ambiente para investigar aspectos relacionados com as técnicas de IA (Sistemas Multiagentes) e suas implicações sob o ponto de vista IA (Sistemas Multiagentes) e suas implicações sob o ponto de vista pedagógico.pedagógico.

Fatores Motivadores do TrabalhoFatores Motivadores do Trabalho

Experiência anteriores em desenvolvimento de Experiência anteriores em desenvolvimento de software educacionais.software educacionais.

Busca da melhoria da qualidade do software Busca da melhoria da qualidade do software educacional e ampliação de suas potencialidades educacional e ampliação de suas potencialidades técnicas e pedagógicas.técnicas e pedagógicas.

Maior interação entre o aluno tutor artificial Maior interação entre o aluno tutor artificial ( computador )( computador )– Arquitetura Monolítica => Arquitetura ModularArquitetura Monolítica => Arquitetura Modular ( Estrutura única ) ( Conhecimento e Forma de Manipulá-lo( Estrutura única ) ( Conhecimento e Forma de Manipulá-lo separados )separados )

Novos paradigmas de programaçãoNovos paradigmas de programação– Paradigmas de Agentes para pesquisar os aspectos Paradigmas de Agentes para pesquisar os aspectos

dinâmicos da interação entre o tutor artificial e o aluno.dinâmicos da interação entre o tutor artificial e o aluno.– Novas possibilidades de investigação fossem Novas possibilidades de investigação fossem

disponibilizadas aos pesquisadores da AIEDdisponibilizadas aos pesquisadores da AIED

Arquitetura ClássicaArquitetura Clássica

Concepção do sistema Concepção do sistema Multi-EcológicoMulti-Ecológico

Baseado em agentes:Baseado em agentes:– Agentes reativos: são todos aqueles que sofrem as ações dos elementos poluidores e reagem Agentes reativos: são todos aqueles que sofrem as ações dos elementos poluidores e reagem

conforme foram modelados.conforme foram modelados.– agentes cognitivos ( interno e externo): são aqueles que se utilizam de estratégias para agentes cognitivos ( interno e externo): são aqueles que se utilizam de estratégias para

agirem e possuem um conhecimento do ambiente.agirem e possuem um conhecimento do ambiente.

O sistema utiliza uma arquitetura de IAD, O sistema utiliza uma arquitetura de IAD, composta por uma sociedade de agentes composta por uma sociedade de agentes que trabalham para atingir um objetivo que trabalham para atingir um objetivo comum.comum.

Servindo se da biblioteca DJGPP, rodando Servindo se da biblioteca DJGPP, rodando em uma arquitetura de 32 bits, utilizando em uma arquitetura de 32 bits, utilizando C/C++ para plataforma Intel 80386 ou C/C++ para plataforma Intel 80386 ou supeior, servindo-se do ambiente DOSsupeior, servindo-se do ambiente DOS

Distribuição de ObjetosDistribuição de Objetos

A g e n t e s C o n t r o le c e n á r io

p e i x e

á g u a

f u n d o

p l a n t a s

USO DE SMA NOUSO DE SMA NOPROJETO DE SOFTWARE EDUCACIONALPROJETO DE SOFTWARE EDUCACIONAL

O uso da técnica de IA no desenvolvimento de software O uso da técnica de IA no desenvolvimento de software educacional estão presente em diferentes grupos de educacional estão presente em diferentes grupos de pesquisapesquisa..– PAT ( Practical Algebra Tutor) - Koedinger e Anderson 1995PAT ( Practical Algebra Tutor) - Koedinger e Anderson 1995– Ensino da Linguagem SQL - Mitrovic, 1998Ensino da Linguagem SQL - Mitrovic, 1998– Ensino de orientação a objetos - Azevedo e Tavares, 1998Ensino de orientação a objetos - Azevedo e Tavares, 1998

A abordagem de novas metodologias com múltiplos A abordagem de novas metodologias com múltiplos domínios, através do uso de agentes, possibilita:domínios, através do uso de agentes, possibilita:– o desenvolvimento de diferentes raciocínio e a integração de várias ações o desenvolvimento de diferentes raciocínio e a integração de várias ações

para alcançar um determinado objetivo comumpara alcançar um determinado objetivo comum– um novo comportamento do usuárioum novo comportamento do usuário

Uma sociedade de agentes para aprender e ensinar Uma sociedade de agentes para aprender e ensinar pode ser a solução para a construção de ambiente de pode ser a solução para a construção de ambiente de ensino e aprendizagem se os agentes trabalham de ensino e aprendizagem se os agentes trabalham de uma maneira inteligente e autonôma para alcançar seus uma maneira inteligente e autonôma para alcançar seus objetivosobjetivos– um exemplo é o uso de diferentes estratégias para obter a solução para um um exemplo é o uso de diferentes estratégias para obter a solução para um

problema específicoproblema específico

O PROJETO MULTI-ECOLÓGICO (ESTRUTURA DO O PROJETO MULTI-ECOLÓGICO (ESTRUTURA DO AMBIENTEAMBIENTE

VERSÃOVERSÃO– O Multi-Ecológico é uma versão ampliada e revisada de O Multi-Ecológico é uma versão ampliada e revisada de

um projeto interdisciplinar denominado Eco-Lógico.um projeto interdisciplinar denominado Eco-Lógico.

FATORES DECISIVOS PARA USO SMAFATORES DECISIVOS PARA USO SMA– Ambiente que permite resolução de um problema onde o Ambiente que permite resolução de um problema onde o

conhecimento está distribuídos nos seus participantesconhecimento está distribuídos nos seus participantes– Características lúdicas (interface gráfica)Características lúdicas (interface gráfica)

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO– Configuração inicial do jogo ( elementos que irão causar Configuração inicial do jogo ( elementos que irão causar

poluição no lago e personagem)poluição no lago e personagem)– Desafio do aluno é manter o equilíbrio e combater a ação Desafio do aluno é manter o equilíbrio e combater a ação

dos elementos poluidores através das ferramentas que dos elementos poluidores através das ferramentas que cada personagem possuicada personagem possui

– Período duração do jogo é de 10 minutos (acordo Período duração do jogo é de 10 minutos (acordo planejamento)planejamento)

Elementos ExternosElementos Externos

Personagens e Suas FerramentasPersonagens e Suas Ferramentas

Estrutura do AmbienteEstrutura do Ambiente ELEMENTOS (Agentes do cenário):ELEMENTOS (Agentes do cenário):

– Peixes: três grupos A, B e C, onde o peixe C se alimenta de A, o peixe A se Peixes: três grupos A, B e C, onde o peixe C se alimenta de A, o peixe A se alimenta de microorganismo e o peixe B se alimenta de plantas. O número alimenta de microorganismo e o peixe B se alimenta de plantas. O número de peixes nadando é indicador que o sistema está sob controle e o de peixes nadando é indicador que o sistema está sob controle e o ecossistema mantém em equilíbrioecossistema mantém em equilíbrio

– Plantas e Microorganismos: o número destes elementos que habitam a Plantas e Microorganismos: o número destes elementos que habitam a água demonstram situação de equilíbrio. Seguem um modelo de água demonstram situação de equilíbrio. Seguem um modelo de reprodução (quando ambiente em equilíbrio) ou sofrem os efeitos dos reprodução (quando ambiente em equilíbrio) ou sofrem os efeitos dos diferentes poluentes.diferentes poluentes.

– Ecologista e aluno: o agente ecologista controla efeitos causados usando as Ecologista e aluno: o agente ecologista controla efeitos causados usando as ferramentas de seus personagens; se o aluno não age o ecologista também ferramentas de seus personagens; se o aluno não age o ecologista também não age e espera a ação do aluno; a interferência do ecologista ocorre não age e espera a ação do aluno; a interferência do ecologista ocorre sempre no sentido de auxiliar o aluno, mas sempre a partir da tomada de sempre no sentido de auxiliar o aluno, mas sempre a partir da tomada de decisão que ele fez; o jogo é atualizado a cada ação do aluno ou após 30 decisão que ele fez; o jogo é atualizado a cada ação do aluno ou após 30 segundos; as possíveis ações que o aluno pode obter mudam de acordo segundos; as possíveis ações que o aluno pode obter mudam de acordo com o personagem que ele seleciona.com o personagem que ele seleciona.

– Ecômetro: instrumento visual que monitora as condições do ambiente, isto Ecômetro: instrumento visual que monitora as condições do ambiente, isto através de cores: Verde (em equilíbrio o ambiente), Amarelo ( sinal de através de cores: Verde (em equilíbrio o ambiente), Amarelo ( sinal de alerta o ambiente) e Vermelho ( ambiente em total desequilíbrio).alerta o ambiente) e Vermelho ( ambiente em total desequilíbrio).

Estrutura do AmbienteEstrutura do Ambiente( Continuação )( Continuação )

Objetivos do processo de simulação:Objetivos do processo de simulação:– Representar os resultados positivos e negativos das ações do Representar os resultados positivos e negativos das ações do

aluno e do Ecologista aluno e do Ecologista – Resultado torna-se menos importante ao se observar a Resultado torna-se menos importante ao se observar a

importância no estado cognitivo do alunoimportância no estado cognitivo do aluno– Fornece um “Feedback” de informações incluindo todas as Fornece um “Feedback” de informações incluindo todas as

ações e decisões do aluno e do ecologistaações e decisões do aluno e do ecologista– Auxilia na conscientização e educação da necessidade do Auxilia na conscientização e educação da necessidade do

homem preservar o seu planeta e seu meiohomem preservar o seu planeta e seu meio– A interface utiliza ilustrações e uma linguagem simples para A interface utiliza ilustrações e uma linguagem simples para

reduzir o custo cognitivo que pode acontecer em aplicações reduzir o custo cognitivo que pode acontecer em aplicações multimídiamultimídia

– A análise de estratégias e suas consequências e as mudanças A análise de estratégias e suas consequências e as mudanças na maneira de selecionar e adotar a estratégia (todas elas na maneira de selecionar e adotar a estratégia (todas elas previamente definidas) fazem o ambiente trabalhar de previamente definidas) fazem o ambiente trabalhar de diferentes maneiras para fornecer a interação entre o tutor diferentes maneiras para fornecer a interação entre o tutor artificial e o aluno. artificial e o aluno.

Figura 1: A interface do sistemaFigura 1: A interface do sistema

Figura 2: Distribuição dos agentes no ambienteFigura 2: Distribuição dos agentes no ambiente

Aluno 1

Agente personagem 1Agente personagem 2

Ecologista(Agente Tutor)

Elementos do

cenário

Aluno 2

Ambiente

ARQUITETURA DO SISTEMAARQUITETURA DO SISTEMA

O ambiente é uma sociedade heterogênea fechada, baseada em um controle O ambiente é uma sociedade heterogênea fechada, baseada em um controle distribuído entre seus diferentes tipos de agentes;distribuído entre seus diferentes tipos de agentes;

– Agentes reativos: são aqueles que sofrem as ações dos elementos poluidores e reagem Agentes reativos: são aqueles que sofrem as ações dos elementos poluidores e reagem conforme foram modelados;conforme foram modelados;

– Agentes cognitivos: são aqueles que se utilizam de estratégias para agirem e possuem um Agentes cognitivos: são aqueles que se utilizam de estratégias para agirem e possuem um conhecimento do ambiente. Estes se baseam em objetivos, tendo como principal a conhecimento do ambiente. Estes se baseam em objetivos, tendo como principal a manutenção do equilíbrio ecológico;manutenção do equilíbrio ecológico;

Esta divisão entre agentes cognitivos e reativos se dá mais por razões didáticas;Esta divisão entre agentes cognitivos e reativos se dá mais por razões didáticas; A comunicação entre os agentes cognitivos e reativos é baseada na troca de A comunicação entre os agentes cognitivos e reativos é baseada na troca de

mensagens, executada através de um protocolo simples: remetente / receptor mensagens, executada através de um protocolo simples: remetente / receptor (endereço) / mensagem (ações que serão executadas);(endereço) / mensagem (ações que serão executadas);

O sistema trabalha com tipos de agentes cognitivos ( aluno e Ecologista)O sistema trabalha com tipos de agentes cognitivos ( aluno e Ecologista)– Ecologista não antecipa estratégias que serão usadas, mas deve trabalhar em cooperação Ecologista não antecipa estratégias que serão usadas, mas deve trabalhar em cooperação

mútua com o aluno;mútua com o aluno;– Ecologista (agente tutor) é inserido no ambiente usando seu conhecimento e habilidade de Ecologista (agente tutor) é inserido no ambiente usando seu conhecimento e habilidade de

controle da poluição através da ativação das ferramentas do seu personagem, recebendo controle da poluição através da ativação das ferramentas do seu personagem, recebendo informação do ambiente através de sensores; informação do ambiente através de sensores;

– a arquitetura do agente Ecologista existem planos de ação, crenças e intenções modeladas a arquitetura do agente Ecologista existem planos de ação, crenças e intenções modeladas de acordo com um critério específico:de acordo com um critério específico:

planos de ação: informação coletadas de especialistas planos de ação: informação coletadas de especialistas crenças: conhecimento acerca do ambiente (estado mental do agente)crenças: conhecimento acerca do ambiente (estado mental do agente) intenções: ações executadas intenções: ações executadas

CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS

O projeto do Multi-Ecológico permitiu criar um ambiente para O projeto do Multi-Ecológico permitiu criar um ambiente para investigar aspectos relacionados com as técnicas de IA (SMA) e suas investigar aspectos relacionados com as técnicas de IA (SMA) e suas aplicações sob o ponto de vista pedagógico;aplicações sob o ponto de vista pedagógico;

O projeto em comparação com outros ambientes apresenta aspectos O projeto em comparação com outros ambientes apresenta aspectos inovadores tanto na sua concepção, modelagem (uso de sistemas inovadores tanto na sua concepção, modelagem (uso de sistemas multiagentes) e forma de interação com o aluno; emultiagentes) e forma de interação com o aluno; e

O projeto e sua implementação envolveram um grande número de O projeto e sua implementação envolveram um grande número de pessoas de diferentes áreas e trabalhando de forma inter e pessoas de diferentes áreas e trabalhando de forma inter e multidisciplinar.multidisciplinar.

INSTALAÇÃOINSTALAÇÃO

PROJETO MULTI-ECOLÓGICOPROJETO MULTI-ECOLÓGICO

www.inf.pucrs.br/~giraffa/lucia.html www.inf.pucrs.br/~giraffa/lucia.html

SEMINÁRIOSEMINÁRIO

www.mcc007allangomes.cjb.netwww.mcc007allangomes.cjb.net

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GIRAFFA, Lucia M; NUNES, Maria A; VICCARI, Rosa M. GIRAFFA, Lucia M; NUNES, Maria A; VICCARI, Rosa M. Educação Ambiental suportada por um ambiente de Ensino Educação Ambiental suportada por um ambiente de Ensino Inteligente.Rio Grande do Sul: PUCRS,1998.Inteligente.Rio Grande do Sul: PUCRS,1998.

FRIGO, Luciana; POZZEBON, Eliana;BITTENCOURT, Guilherme. FRIGO, Luciana; POZZEBON, Eliana;BITTENCOURT, Guilherme. O papel dos agentes inteligentes nos sistemas tutores O papel dos agentes inteligentes nos sistemas tutores inteligentes. Santa Catarina: UFSC, 2004.inteligentes. Santa Catarina: UFSC, 2004.

HUBNER, Joni; SICHMAN, Jaime; BECERRA, Jorge. Aplicação da HUBNER, Joni; SICHMAN, Jaime; BECERRA, Jorge. Aplicação da arquitetura de objetos distribuídos em sistemas Multi-Agentes. arquitetura de objetos distribuídos em sistemas Multi-Agentes. São Paulo: USP.São Paulo: USP.

Agentes Inteligentes de software, Mineo.Agentes Inteligentes de software, Mineo.

COSTA, Marcelo T. Inteligência Artificial no ensino> Capitulo II.COSTA, Marcelo T. Inteligência Artificial no ensino> Capitulo II.

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