5.1. Introdução
Este capítulo tem como objetivo apresentar as fases envolvidas no desenvolvimento deste trabalho.
Nesta seção será descrita a aplicação de uma sistema de RBC, utilizando o ambiente de programação Delphi e respeitando as premissas teóricas vistas nas seções anteriores.
O trabalho de prescrição de exercícios é realizado por um especialista da área de educação física. Este processo ocorre de forma sistemática e o especialista coleta informações da pessoa como, por exemplo:
O RBC tem capacidade de prescrever sem conhecer os detalhes básicos para a prescrição, utilizando apenas as experiências anteriores. Isto ilustra o benefício de uma das grandes vantagens de sistemas de RBC sobre as outras técnicas de IA, que é a de não exigir que todo conhecimento seja representado de forma explícita, dado que as soluções são obtidas através da reutilização de casos passados.
A implementação deste protótipo possui os seguintes módulos:
A representação dos casos possui dois componentes básicos que devem ser abordados:
Os casos foram representados através de uma lista de atributos devidamente valorados, sendo que suas características referem-se ao par atributo-valor. Um caso neste protótipo possui 174 variáveis relevantes para a prescrição de um exercício físico.
O anexo B possui a descrição de um caso, juntamente com a explicação de cada atributo que o compõe.
A descrição da solução neste protótipo é o projeto de prescrição de atividades físicas, apontando os exercícios a serem praticados, o número de vezes por semana, sua duração, intensidade e a velocidade a ser alcançada (caso o exercício em questão possua tal característica).
Após a representação dos casos, iniciou-se a definição do dicionário de índices e os pesos de cada índice para ser avaliada a similaridade. A partir da modelagem dos casos, é necessário definir quais atributos orientarão a recuperação, para, assim, dar início à construção do módulo de recuperação.
O vocabulário de índices é composto pelos atributos:
Os objetivos neste sistema estão divididos em: 1) melhorar aptidão cardiorrespiratória/emagrecer e/ou 2)desenvolver força/hipertrofia.
O atributo idade é um dos mais importantes para se efetuar uma prescrição segura e eficiente (Skinner, 1997).
O índice de massa corporal (IMC) representa a relação entre a massa corporal e a estatura. Esta relação é um indicativo da composição corporal e pode ser utilizada para análise das condições de saúde.
O atributo IMC é calculado a partir da fórmula demonstrada abaixo:
A relação cintura/quadril (ICQ) representa a relação entre a medida de circunferência
do quadril e a medida de circunferência da cintura. Esta medida torna-se importante pois ela apresenta uma relação direta com o risco para doenças coronarianas, partindo-se da idéia de que as pessoas que acumulam gordura nas regiões periféricas tendem a ter menos doenças do coração.
A relação cintura/quadril á calculada a partir da fórmula demonstrada abaixo:
Apesar do conceito de "Aptidão Física" (vide seção 2.2) envolver um conjunto de variáveis (capacidade de desempenho e respostas a uma série de esforços e testes) (Skinner, 1997), por motivos técnicos de implementação, neste sistema, chamou-se de aptidão física o conjunto de testes citados no capítulo 2 (seção 2.2 ).
O consumo máximo de oxigênio (VO2 máx.) é estimado através dos testes de aptidão cardiorrespiratória citados no capítulo 2 (seção 2.2 - b), conforme atributo idade preenchido nos dados de entrada do indivíduo.
Estes atributos devidamente valorados guiam a similaridade existente entre o caso de entrada e os casos da base, com o intuito de recuperar os mais similares.
5.3.2. Avaliação da Similaridade
A avaliação da similaridade acontece após a identificação das características do problema de entrada. Com isto, os índices do caso de entrada são comparados, um a um com cada candidato da base gerando assim um valor similar com cada caso da base. Genericamente atribui-se valor um para índices iguais e zero para índices diferentes. Entretanto, alguns índices receberam valores parciais de similaridade para tal avaliação, na tentativa de representar graus intermediários de similaridade.
O índice Idade recebeu faixas para se avaliar a similaridade.
Faixa 1 - de 18 a 25 anos de idade;
Faixa 2 - de 26 a 35 anos de idade;
Faixa 3 - de 36 a 45 anos de idade;
Faixa 4 - de 46 a 55 anos de idade;
Faixa 5 - de 56 a 65 anos de idade.
Portanto, quando o atributo Idade do caso de entrada está na mesma faixa do atributo Idade do caso da base, um valor de similaridade é calculado pela distância seguindo os valores da Tabela 6 e 7. Sendo que foi preciso a criação de duas tabelas, pois a primeira possui um intervalo menor do que as outras respectivamente.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Exemplo:
Supondo que o caso de entrada tenha 20 anos de idade, e o caso da base tenha 25. Os índices estão na mesma faixa portanto deve haver um valor de similaridade respectivo.
Valor de similaridade do índice idade =(20 -25)
Observando na tabela 2, a distância = 5, o valor de similaridade do índice idade é igual a 0.375.
Outro índice que recebeu faixas e valores parciais de similaridade foi o atributo Índice de Massa Corporal (IMC). Os valores similares criados são apresentados na tabela 8. Sendo que o método de cálculo para o valor similar é um pouco diferente. Quando o valor do IMC do caso de entrada não está na mesma faixa do caso da base, é preciso verificar se os valores não estão em faixas vizinhas, se estiverem, então atribui-se o valor similar respectivo.
Faixa 1 - abaixo de 15;
Faixa 2 - entre 16 e 17;
Faixa 3 - entre 17.01 e 18,4;
Faixa 4 - entre 18.5 e 25;
Faixa 5 - entre 25.01 e 30;
Faixa 6 - entre 30.01 e 39.9;
Faixa 7 - acima de 40
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Além dos valores de similaridade, os índices receberam
pesos, que variam de acordo com o seu grau de importância. O grau
de importância de um índice foi elaborado juntamente as pessoas
envolvidas (especialista e engenheiro do conhecimento) neste protótipo.
Através de entrevistas, foi solicitado ao especialista que ordenasse
de forma relevante os índices de acordo com o seu conhecimento.
Após esta etapa, os índices receberam valores numéricos
para representar a força de sua relevância. A consistência
dos pesos foi verificada através de testes, visando uma calibragem
até que se obtivessem medidas de similaridade maiores entre os casos
mais similares. As etapas de atribuição de pesos aos índices
com sua devida calibragem são interativas, portanto, antes que o
protótipo atinja uma maturação estes pesos ainda podem
ser revistos. O processo de atribuição de pesos também
representa o conhecimento do especialista. A meta é modelar os níveis
de importância de cada índice com relação à
avaliação de similaridade entre dois casos para a tarefa
de prescrição. Os pesos atribuídos aos índices
são apresentados na Tabela 9.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.3.3. Métrica da Similaridade
Para medir a similaridade entre o caso de entrada e os casos candidatos,
necessita-se de uma função chamada de métrica da similaridade.
A métrica da similaridade é utilizada para medir a similaridade
entre os casos. A métrica da similaridade atribui um valor numérico
para a similaridade. No protótipo, utilizou-se a média ponderada,
dada pela expressão abaixo:
Fórmula:
Assim, representou-se a relevância de cada índice (Xi,
i = 1, ...n) através de pesos (Yi, I = 1, ...n). Entre
cada caso candidato e o caso de entrada, obtém-se um valor similar
entre os casos. Para guardar este valor similar foi criada uma tabela auxiliar
que contém o número do caso e seu valor de similaridade.
Tal estrutura pode ser vista na Figura 2.
Figura 2: Estrutura criada para se guardar a similaridade
De acordo com o propósito deste protótipo definiu-se mostrar
todos os casos das base para se mostrar na interface. Esta etapa complementa
o processo de recuperação dos casos conforme mostrado na
Figura 3. Os casos recuperados são apresentados para o usuário
devidamente ordenados conforme sua similaridade com o caso de entrada.
Figura 3: Tela dos casos mais similares ordenados pela similaridade.
5.4. Reutilização
Segundo a figura 3 o caso que apresenta maior medida de similaridade com o caso de entrada é o caso 1 (um). A prescrição de exercícios associada ao caso um deve, então, ser reutilizada como projeto de prescrição para o caso de entrada.
Conforme comentado na introdução, este protótipo visa apenas a viabilidade do uso da técnica de RBC no projeto de prescrição de atividades físicas. Contudo, a complementação da tarefa do projeto de prescrição dar-se-á com a implementação do módulo de adaptação, onde o projeto de prescrição do caso mais similar recuperado é adaptado às condições do indivíduo do caso de entrada.
O módulo de interface orienta o usuário na sua interação
com o protótipo. O formulário inicial apresentado na Figura
4, mostra a tela inicial do programa.
Figura 4: Tela inicial do Protótipo
Os botões apresentados na barra de tarefas possuem a função
de gerenciamento das rotinas do caso de entrada e casos da base respectivamente.
Quando o botão do caso de entrada é pressionado o formulário
apresentado é o da Figura 5.
Figura 5: Gerenciador dos casos de entrada.
Este formulário apresenta as seguintes ações:
Figura 6: Apresenta os casos recuperados para o caso de entrada escolhido.
Este formulário apresenta as seguintes opções: