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Matrizes: como a IA enxerga uma foto

Clip animado de pouco mais de um minuto para o 3º ano do ensino médio. A robô Bia dá zoom numa foto até os pixels virarem números, separa as cores em três matrizes (RGB) e mostra um filtro 3 × 3 que, multiplicando e somando, encontra as bordas da imagem. É assim que começam as redes neurais convolucionais, que fazem o celular reconhecer rostos. Todas as contas que aparecem no vídeo são feitas de verdade.

Roteiro

TempoCenaNa telaNarração da Bia

A voz é sintética e serve para marcar o ritmo; a versão final pode ser dublada por estudantes do BIA. A foto é um desenho da robô Bia, convertido em tons de cinza e reduzido a 24 × 24 pixels; os números da matriz, as somas do filtro e o mapa de bordas são calculados a partir dela.

Desafio para a turma

O filtro do vídeo é este, chamado de filtro de Prewitt para bordas verticais:

−101−101−101

  1. Aplique o filtro neste pedaço de imagem, multiplicando posição por posição e somando tudo: 101020010102001010200
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    Em cada linha: (−1)·10 + 0·10 + 1·200 = 190. Somando as três linhas: 3 · 190 = 570. Um número grande: tem uma borda vertical ali.

  2. E se todos os nove números fossem 120?
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    Em cada linha: −120 + 0 + 120 = 0. Resultado 0: a região é lisa, sem borda.

  3. Que filtro 3 × 3 você criaria para achar bordas horizontais?
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    Basta "deitar" o filtro: primeira linha −1, −1, −1; segunda linha 0, 0, 0; terceira linha 1, 1, 1.

  4. Uma foto de celular tem cerca de 12 milhões de pixels, e cada um tem 3 números (R, G e B). Quantos números a IA lê por foto?
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    12 000 000 · 3 = 36 milhões de números.

Como a IA vê uma foto? 🤔
📐 Com matrizes!
✏️ cai no ENEM
Zoom nos pixels 🔍
⬛ 0 = preto
⬜ 255 = branco
foto = matriz!
Foto colorida = 3 matrizes 🎨
O filtro 3 × 3 🧮
Achamos uma borda! 🎯
≈ 0: cores parecidas, nada de borda
número enorme: a cor muda de repente
Camadas de filtros 🧠
Do ENEM ao celular 📱
A matriz que cai no ENEM 📐
=
a que faz o celular reconhecer rostos
Quer criar IAs que enxergam? 👀
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