Avaliação de Código de Inteligência Artificial: teste de estresse de inferência e verificação formal para robustez

dc.contributor.advisor-co1Cordeiro , Lucas Carvalho
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5005832876603012eng
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6235-4272eng
dc.contributor.advisor1Lima Filho, Eddie Batista de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7827981023232761eng
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2758-4638eng
dc.contributor.referee1Silva Júnior, Waldir Sabino da
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2925380715531711eng
dc.contributor.referee1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3095-0042eng
dc.contributor.referee2Oliveira, David Braga Fernandes de
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9561812825173697eng
dc.creatorOliveira, Sergillam Barroso
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2686339392895726eng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0525-2165eng
dc.date.issued2026-05-05
dc.description.abstractThis work investigates how to reduce the gap between satisfactory results in controlled settings and the trustworthy behavior of artificial intelligence (AI) systems in real-world contexts. To address this challenge, it proposes a three-layer methodological architecture. In the first layer, the Smart Inference Pipeline (SIP) structures empirical robustness testing through synthetic perturbations to data, labels, and hyperparameters. On this foundation, the Smart Inference Pipeline with Verification (SIP-V) adds formal certification to the experimental workflow using Satisfiability Modulo Theories (SMT) solvers, making analyses more auditable and reproducible. Finally, SIP-Q extends this architecture by introducing controlled quantization, enabling an integrated assessment of the trade-off between computational efficiency and predictive stability. Taken together, SIP, SIP-V, and SIP-Q establish a unified inference pipeline for reliability assessment, capable of supporting development decisions with greater transparency, traceability, and safety. The experimental results indicate that SIP consistently exposes latent fragilities, with measurable degradation across all evaluated configurations and average F1-score drops exceeding 50% in 13 of the 25 evaluated pairs, primarily due to perturbations in input data. In SIP-V, formal verification analyzed 274 queries, detected all invalid perturbations, and highlighted the contrast between CVC5, which was faster, and Z3, which was more suitable for in-depth audits. In SIP-Q, quantization preserved average performance in most configurations, enabling efficiency gains of up to 8×, although models sensitive to numerical thresholds exhibited degradation under low-precision settings.eng
dc.description.resumoEste trabalho investiga como reduzir a lacuna entre resultados satisfatórios em ambientes controlados e o comportamento confiável de sistemas de inteligência artificial (IA) em contextos reais de uso. Para enfrentar esse desafio, propõe-se uma arquitetura metodológica em três camadas complementares. Na primeira camada, a Cadeia de Inferência Inteligente (Smart Inference Pipeline - SIP) organiza testes empíricos de robustez por meio de perturbações sintéticas nos dados, nos rótulos e nos hiperparâmetros. Sobre essa base, a Cadeia de Inferência Inteligente com Verificação (Smart Inference Pipeline with Verification - SIP-V) acrescenta certificação formal ao fluxo experimental, com o apoio de solucionadores SMT (Satisfiability Modulo Theories, ou Teorias do Módulo da Satisfatibilidade), tornando as análises mais auditáveis e reprodutíveis. Por fim, a Cadeia de Inferência Inteligente com Quantização (Smart Inference Pipeline for Quantization - SIP-Q) amplia essa arquitetura ao incorporar quantização controlada, permitindo avaliar, de forma integrada, o compromisso entre eficiência computacional e estabilidade preditiva. Em conjunto, SIP, SIP-V e SIP-Q formam uma cadeia de inferência unificada para avaliação de confiabilidade, capaz de apoiar decisões de desenvolvimento com maior transparência, rastreabilidade e segurança. Os resultados experimentais indicam que o SIP expõe fragilidades latentes de forma consistente, com degradação mensurável em todas as configurações avaliadas e queda média de F1-score superior a 50% em 13 dos 25 pares avaliados, sobretudo devido a perturbações nos dados de entrada. No SIP-V, a verificação formal analisou 274 consultas, detectou todas as perturbações inválidas e evidenciou o contraste entre CVC5, mais rápido, e Z3, mais adequado para auditorias profundas. No SIP-Q, a quantização preservou o desempenho médio na maioria das configurações, possibilitando ganhos de eficiência de até 8×, embora modelos sensíveis a limiares numéricos apresentem degradação sob baixa precisão.eng
dc.description.sponsorship.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Sergillam Barroso. Avaliação de Código de Inteligência Artificial: Teste de Estresse de Inferência e Verificação Formal para Robustez. 2026. 146 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2026.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11755
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subjectRobustez em IApor
dc.subjectInferência Sintéticapor
dc.subjectVerificação Formalpor
dc.subjectQuantização Controladapor
dc.subjectConfiabilidade de Modelospor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICAeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO: METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO: SISTEMAS DE COMPUTACAOeng
dc.subject.otherInteligência artificialpor
dc.subject.otherSistemas auto-organizáveispor
dc.subject.otherInteligência computacionalpor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/95114/DISS_SergillamOliveira_PPGEE.pdf.jpg*
dc.titleAvaliação de Código de Inteligência Artificial: teste de estresse de inferência e verificação formal para robustezeng
dc.typeDissertaçãoeng

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