Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Framework multicritério para seleção de modelos de linguagem em contextos educacionais: uma análise de desempenho, custo e eficiência energética
Autor(es): ALMEIDA, Gustavo Rezende de
Primeiro Orientador: SOUZA, Adler Diniz de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: DRUMMOND, Isabela Neves
metadata.dc.contributor.referee1: SOUZA, Adler Diniz de
metadata.dc.contributor.referee2: BATISTA, Bruno Guazzelli
metadata.dc.contributor.referee3: DRUMMOND, Isabela Neves
metadata.dc.contributor.referee4: SPILLNER, Josef
Resumo: (AVAs) exige equilibrar qualidade das respostas, latência, custo computacional e consumo energético, especialmente em cenários de uso contínuo e em larga escala. Este trabalho propõe um framework de decisão multicritério para a seleção entre Small Language Models (SLMs) e Large Language Models (LLMs) em contextos educacionais, modelando a escolha como um problema de aproximação de perfis (Profile Matching) baseado na distância euclidiana entre o perfil-alvo do cenário e o desempenho empírico normalizado de cada modelo. Sob a lógica da Design Science Research (DSR), foram avaliados 21 modelos (13 base e 8 com ajuste fino), variando de 1 a 70 bilhões de parâmetros, em 240 questões de múltipla escolha (120 originais e 120 do ENEM), distribuídas em oito disciplinas e três níveis de dificuldade. Os resultados indicam que os LLMs apresentam maior acurácia, com vantagem clara em questões difíceis, enquanto os SLMs não treinados são substancialmente mais rápidos (cerca de 8,56 vezes menor latência) e energeticamente mais eficientes (cerca de 4,83 vezes menos energia). O ajuste fino, nas condições avaliadas, elevou os custos operacionais sem ganho consistente de acurácia. Nos dez cenários simulados, o framework selecionou oito modelos distintos, evidenciando que a melhor escolha depende do contexto e que a seleção baseada em perfis supera a maximização de métricas isoladas.
Abstract: The adoption of artificial intelligence models in Virtual Learning Environments (VLEs) requires a balance among response quality, latency, computational cost, and energy consumption, especially in continuous and large-scale usage scenarios. This study proposes a multicriteria decision framework for selecting between Small Language Models (SLMs) and Large Language Models (LLMs) in educational contexts, modeling the choice as a Profile Matching problem based on the Euclidean distance between the scenario’s target profile and the normalized empirical performance of each model. Following the logic of Design Science Research (DSR), 21 models (13 base models and 8 fine-tuned models) were evaluated, ranging from 1 to 70 billion parameters, across 240 multiple-choice questions (120 original and 120 from ENEM), distributed among eight subjects and three difficulty levels. The results indicate that LLMs achieve higher accuracy, with a clear advantage on difficult questions, whereas untuned SLMs are substantially faster (approximately 8.56 times lower latency) and more energy-efficient (approximately 4.83 times less energy). Fine-tuning, under the conditions evaluated, increased operational costs without a consistent gain in accuracy. Across the ten simulated scenarios, the framework selected eight distinct models, demonstrating that the best choice depends on the context and that profile-based selection outperforms the maximization of isolated metrics.
Palavras-chave: Inteligência artificial
Ambientes virtuais de aprendizagem
Modelos de linguagem
Seleção multicritério
Profile matching
CNPq: CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação
Citação: ALMEIDA, Gustavo Rezende de. Framework multicritério para seleção de modelos de linguagem em contextos educacionais: uma análise de desempenho, custo e eficiência energética. 2026. 116 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Computação) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4486
Data do documento: 28-Jul-2026
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