Amigo de narrativa de IA

Uma excelente maneira de usar o que as crianças já sabem sobre narrativa e desenvolvimento de personagens para apoiar o novo aprendizado sobre IA.

Passo 1: Entendendo

Como funciona?

Neste projeto, você irá treinar um modelo de aprendizado de máquina (ML) para reconhecer diferentes maneiras de movimentar um brinquedo de pelúcia com um BBC micro:bit acoplado a ele. Você escolherá movimentos para ajudar a recontar uma história.

Você então combinará o modelo de aprendizado de máquina com um programa Microsoft MakeCode, e o micro:bit tocará sons ou mostrará imagens quando esses movimentos forem detectados.

O que é aprendizado de máquina?

Aprendizado de máquina (ML ou Machine Learning) é um tipo de inteligência artificial (IA) onde os computadores podem aprender e tomar decisões com base em dados.

Os modelos de ML são treinados por humanos para ajudá-los a tomar essas decisões, por exemplo, reconhecer diferentes 'ações' quando você move seu micro:bit de maneiras diferentes.

O que eu precisarei fazer?

Os sistemas de IA precisam de humanos para projetá-los, construí-los, testá-los e usá-los.

Primeiro, você precisará decidir se quer usar os movimentos que fornecemos ou escolher movimentos diferentes que funcionem para a sua própria história. Nossa história é sobre uma ursa chamada Lucy que quer ser ginasta, então escolhemos movimentos que combinam com esse tema: pular, rolar e dormir.

Você então coletará dados para treinar o modelo de ML, testá-lo, melhorá-lo e combiná-lo com código de computador para criar um dispositivo de narrativa que utiliza IA, usando um micro:bit e o site micro:bit CreateAI.

Incluímos também algumas perguntas de avaliação para comparar este projeto de IA com um que utiliza apenas algoritmos e códigos normais.

Passo 2: Criação

Itens necessários:

• Um micro:bit V2, um cabo de dados USB, conjunto de baterias com 2 pilhas AAA
• Um computador (por exemplo, desktop, laptop ou Chromebook) com acesso ao site micro:bit CreateAI, usando um navegador web Chrome ou Edge
• Caso o seu computador não tenha Bluetooth ativado, você precisará de mais um micro:bit V2
• Um brinquedo de pelúcia e uma alça e suporte, ou outra forma de prender o micro:bit ao seu brinquedo (por exemplo, hastes flexíveis para artesanato ou elásticos)
• Você também pode achar nossas dicas de ensino do micro:bit CreateAI úteis

Colete amostras de dados

Ao abrir o projeto no micro:bit CreateAI, você verá que fornecemos amostras de dados para alguns movimentos sugeridos para o seu brinquedo de pelúcia (pular, rolar e dormir):

Você pode adicionar amostras de movimento de seus próprios brinquedos de pelúcia usando o sensor de movimento do micro:bit, seu acelerômetro.

No micro:bit CreateAI, clique no botão "Connect" para conectar seu micro:bit de coleta de dados e siga as instruções.

Anexe o micro:bit de coleta de dados ao seu brinquedo de pelúcia. É importante que todas as amostras sejam gravadas com o micro:bit colocado na mesma posição no brinquedo de pelúcia. Se você quiser usar as amostras prontas no projeto, prenda o micro:bit ao redor do pescoço do brinquedo macio, voltado para frente, como mostrado na imagem abaixo. Se você quiser mudar a forma como o brinquedo usa o micro:bit, substitua todos os exemplos de dados fornecidos pelos seus próprios.

Adicione seus próprios exemplos de dados de movimento para pular, rolar e dormir. Clique em cada ação, uma a uma, depois clique em "gravar" para capturar uma breve amostra de cada.

Caso cometa um erro, você pode excluir as amostras que não desejar. Também é possível pressionar o botão B no micro:bit para começar a gravar.

Examine os exemplos de dados: todos os exemplos de 'pular' parecem semelhantes? Todos os exemplos de 'rolling' (rolando) parecem diferentes de 'jumping' (pulando) e 'sleeping' (dormindo)?

Treine e teste o modelo

Clique no botão "Treinar modelo" para treinar o modelo e, em seguida, teste-o.

Balance seu brinquedo macio para cima e para baixo para ver se 'jumping' (pulando) é mostrado como a ação estimada. Coloque o bichinho de pelúcia para dormir e veja se ele é reconhecido como 'sleeping' (dormindo). Teste se 'rolling' (rolagem) é detectado quando você gira o brinquedo de pelúcia de ponta a cabeça.

Peça para outra pessoa mover o brinquedo e veja se funciona bem para ela também.

Aprimore seu modelo

A maioria dos modelos pode ser aprimorada com mais dados. Caso o modelo precise ser melhorado para reconhecer suas ações, clique em "← Editar amostras de dados".

Você pode limpar seu conjunto de dados excluindo quaisquer amostras que você acha que não se encaixam (porque parecem completamente diferentes de outras amostras para a mesma ação). Também é possível melhorar o modelo adicionando mais amostras suas e de outras pessoas.

Pense em todas as posições nas quais seu brinquedo de pelúcia pode "dormir", você perceberá que as linhas x, y e z mudam de ordem dependendo do ângulo do micro:bit.

Treine o modelo novamente e teste-o de novo.

Coloque o modelo e o código no seu micro:bit

No micro:bit CreateAI, clique em "Editar no MakeCode" para ver o código do projeto no editor MakeCode.

É possível modificar o código da mesma forma que faria em qualquer projeto MakeCode do micro:bit, ou simplesmente testá-lo como está.

Conecte um micro:bit usando um cabo de dados USB, clique no botão "Download" na tela do MakeCode e siga as instruções para transferir seu modelo de IA e os blocos de código para um micro:bit.

Desconecte o micro:bit, conecte um conjunto de baterias, posicione-o em seu brinquedo de pelúcia e teste-o.

Como funcionam os blocos de código

Os blocos 'on ML… start' são acionados quando o modelo de ML determina que seu brinquedo iniciou uma das ações que ele foi treinado para detectar. Sons diferentes tocam e diferentes ícones são exibidos no display de LED do micro:bit dependendo da ação que ele estimou que o seu brinquedo de pelúcia está fazendo.

Os blocos 'on ML… stop' são acionados quando o modelo de ML decide que seu brinquedo concluiu uma ação. O código dentro de cada bloco limpa a tela e para todos os sons.

Um bloco extra, 'on ML unknown start', limpa a tela se o modelo não estiver certo sobre qual ação seu brinquedo está realizando.

Avaliação

Compare este projeto com o projeto de brinquedo sensorial que também utiliza o sensor de acelerômetro para reagir a diferentes movimentos, mas que não usa aprendizado de máquina nem qualquer outro tipo de IA.

• A que tipos de movimentos ou ações o projeto de brinquedo sensorial pode reagir?
• Quais são as diferenças nos tipos de ações às quais o projeto do amigo contador de histórias com IA pode reagir? Eles são mais simples ou mais complexos?
• Que outras ações você gostaria de treinar o modelo de ML para reconhecer?
• Qual projeto é melhor para ajudar você a contar sua história?

Passo 3: Melhorias

• Explore diferentes movimentos com seu amigo contador de histórias com IA e mude as ações para se adequar a um conhecido conto popular ou conto de fadas.
• Use o bloco ‘show LEDs’ no lugar do bloco ‘show icons’ para personalizar os ícones de acordo com a sua história. Você pode planejar seus ícones personalizados usando as folhas de planejamento de LED.
• Se você tem um mascote da turma, use o CreateAI para treiná-lo a responder a movimentos que forneçam feedback aos alunos, por exemplo, elogiando-os ou recompensando com pontos para a turma.