Aiمقدمه ای بر هوش مصنوعی

AIمقدمه ای بر هوش مصنوعی
آيا بشر قادر خواهد بود موجودي هوشمند مانند خود به وجود آورد؟آيا زماني فرا خواهد رسيد که ربات ها به خانه ما رفت و آمد کنند; کنار ما بنشينند وبا ما به تبادل نظر بپردازند؟ شايد سوالاتي اين چنين را بتوان زمينه ظهور دانشنوين، با عنوان هوش مصنوعي دانست، نخستين جرقه هاي هوش مصنوعي به سالهاي بعد از جنگجهاني دوم باز مي گردد. زماني که آلن تورينگ در سال 1950 ميلادي، با روي کار آمدنبرنامه هاي بازي شطرنج و ساخت اولين ربات ها و استفاده از زبان هاي برنامه نويسي دراروپا و آمريکا تحقيقات در زمينه هوش مصنوعي به جنبه هاي انساني نزديک تر شد. اماهوش مصنوعي چيست؟ و هوشمندي به چه معني است؟به زباني ساده هوش مصنوعي، دانش ساختنماشين ها يا برنامه هاي هوشمند است، هوش مصنوعي، شاخه اي از علم کامپيوتر است و درواقع تلفيقي از سه فناوري و گرايش مطرح; يعني شبکه هاي عصبي، تيم هاي استدلال فازيو الگوريم تکاملي مي باشد.اما آلن تورينگ هوشمندي را به گونه اي ديگر تعريف کردهاست. وي با انجام آزمايشي که سالها بعد با نام تست تورينگ مشهور شد و بيشتر هماننديک بازي بود، توانست روشي براي تشخيص هوشمندي ماشين ارايه دهد.فرض کنيد شما درآزمايش تورينگ شرکت کرده ايد. در اين صورت، بايستي در يک سوي يک ديوار حايل قرارگيريد; به گونه اي که تنها از طريق يک دستگاه تله تايپ (بدون استفاده از صوت)، باشخصي که در آن سوي ديوار قرار دارد و هويت او براي شما مشخص نيست، قادر به برقراريارتباط باشيد.در مدت زمان انجام آزمايش، ميان شما و آن شخص مکالماتي صورت مي گيرد. حال اگر پس از انجام آزمايش به شما گفته شود شخصي که در آن سوي ديوار قرار داشته وبه سوالات شما پاسخ مي داده، يک ماشين بوده است، در آن صورت، ماشين مورد نظر، يکماشين هوشمند خواهد بود، اما چنانچه در طول انجام آزمايش، به مصنوعي بودن آن پيببريد، مطابق ديدگاه تورينگ، ماشين، هوشمند نيست.بدين ترتيب، تورينگ در اين آزمايش،مشخصه مهم هوشمندي را توانايي پردازش و درک زبان طبيعي مطرح نمود.در تعريف ديگر،هوش مصنوعي، مطالعه روش هايي براي تبديل کامپيوتر به ماشيني است که بتواند اعمالانجام شده توسط انسان را انجام دهد. باتوجه به تعريف فوق منظور از موجود هوشمند،موجودي شبيه انسان يا ابزار يا ماشيني است که مي تواند به انسان شبيه باشد. باتوجهبه تعرف فوق، منظور از موجو هوشمند، موجودي شبيه انسان و يا ابزار يا ماشيني است کهمي تواند به انسن شبيه شود.هر چند انسان، هوشمندترين موجودي است که مي شناسيم، امالزوما تنها موجود هوشمند عالم نخواهد بود. از طرفي تمامي اعمال انسان نيز هوشمندانهو برتر از موجودات ديگر نيست; به طوري که در بسياري از جنبه هاي ادراکي و حسي،همچون قدرت بينايي و شنوايي، موجودات ديگر کاملا قوي تر از انسان مي باشند.از سويديگر، برخي بر اين باورند که کامپيوترهاي امروزي را مي توان جز» ابزارهاي هوشمند بهحساب آورد; حال آن که اين کامپوترها فعلا بهترين ابزار، براي پياده سازي هوشمنديهستند. همچنين هوشمندي کامپيوترها برخلاف هوشمندي طبيعي انسان است.در کامپيوتر، يکواحد کاملا پيچيده، مسئوليت انجام تمام اعمال هوشمندانه را بر عهده دارد; در حاليکه در طبيعت، تعداد بسيار زيادي از واحدهاي کاملا ساده (به عنوان مثال، نورون هايشبکه عصبي) با عملکرد همزمان خود، رفتاري هوشمند را سبب مي شوند. بنابراين، تفاوتهوشمندي مصنوعي و هوشمندي طبيعي، ميان پيچيدگي فوق العاده و سادگي فوق العادهاست.
شاخه ها و کاربردهايهوش مصنوعي
بيشتر افراد با شنيدن عبارت هوش مصنوعي، ربات هاي فيلم هايعلمي، تخيلي و بازي هاي کامپيوتري و بخصوص شطرنج را به خاطر مي آورند.هوش مصنوعي درمدت زمان کوتاه از عمر خود، توانسته است از حد توسعه بازي ها به سوي دنياي از مسائلشگفت انگيز همچون سيستم هاي خبره، بينايي ماشين وغيره گام بردارد.امروزه رديابي ازهوش مصنوعي را مي توان در علوم مختلفي اعم از پزشکي، علوم هوافضا، مهندسي و طراحيپروژه، مشاهده کرد. از اين رو متخصصان هوش مصنوعي، باتوجه به کاربردهاي گوناگون اينعلم آن را در شاخه هاي متنوعي همچون شبکه هاي عصبي، پردازش زبان طبيعي، روباتيک،انجام مسابقات، سيستم هاي خبره، يادگيري ماشين، استراتژي تکاملي، تشخيص گفتار وبينايي ماشين دنبال نموده اند.
تازه هاي هوشمصنوعي
آنگونه که در روزگاران گذشته انديشه پرواز در آسمان، قدم زدن درفضا، روشن شدن محيطي وسيع تنها به کمک يک کليد، اينترنت، پشرفت هاي پزشکي و بسياريچيزهاي ديگر بيشتر به يک رويا مي مانست تا يک حقيقت امروزي، به زودي وسايل هوشمندنيز در فروشگاه ها و مراکز خريد، به صورت انبوه به راحتي در اختيار ما قرار خواهندگرفت.
لباس هايهوشمند
با توسعه نانو تکنولوژي و استفاده از مواد مولکولي سبک، امکانساخت لباس هوشمند فراهم شده است. اينگونه لباسها، قابليت تغيير رنگ جهت استتار درمحيط هاي مختلف را داشته، شخص را در برابر صلاح بيولوژيکي و شيميايي محافظت مي کند. امکان مجهز نمودن اين گونه لباسها به تجهيزات مخابراتي، انتقال علائم حياتي درماناز راه دور در مناطق جنگي و يا آسيب ديده از ديگر مزاياي اين لباس ها به شما ميآيد.
آجر و ساختمانهايهوشمند
ساختمانهاي هوشمند اين قابليت را دارند که با تغيير شرايط محيطي،نسبت به تغييرات، عکس العمل نشان داده، امنيت و آرامش را براي ساکنان خانه فراهمنمايند. يک ساختمان هوشمند، داراي تيم اتوماتيک گرمايشي، تهويه مطبوع، اعلام حريق،آتش نشاني سيستم هاي امنيتي، مديريت انرژي و تيم هاي روشنايي خودکار مي باشد.آجرهايهوشمند که مانند آجرهاي معمولي در ساختمانها به کار مي روند، مجهز به حسگرهايالکترونيکي هستند که با اتصال به يک سيستم کامپيوتري، دما، لرزش و حرکت ساختمان راکنترل مي کنند و سبب ايمن شدن ساختمان مي شوند.تسليحات نظامي هوشمند، حضور ماشينهايي با قابليت انساني، استفاده از روبات ها براي شناسايي، تخريب و پاکسازي مناطقجنگي نيز از نمونه هاي کابردهاي نظامي هوش مصنوعي به شمار مي رود.هدف نهايي هوشمصنوعي، ساخت نوعي انسان مصنوعي است و در حقيقت ساخت برنامه اي نرم افزاري کهبتواند همانند انسان فکر کند، چنين ماشيني با ترکيب تکنيک هاي استنباطي پيشرفته واستفاده از توانايي تحليل گران، مهندسان، سياست مداران و ساير دانشمندان و برپايهحجم عظيمي از منابع اطلاعاتي، مي توان بهترين تصميم را در شرايط بحراني اتخاذنمود.فناوري جديد بيش از آنکه شگفت آور به دور از درک عمومي باشد، بيانگر شکوه وعظمت خالقي است که آفرينده تفکر، خلاقيت و استعداد صاحبان صنعتو تکنولوژي است.
هوش مصنوعی چیست؟
AI مخفف Artificial Intelligence است یعنی «هوشمصنوعی».

تعریف اول هوشمصنوعی
«هوش مصنوعی دانش ساختن ماشین ها یا برنامه های هوشمنداست!»
John McCartyجان مک کارتی

این تعریف را که یکی از بنیانگذاران هوشمصنوعی کرده است ، در ذهن دو سوال دیگر ایجاد می کند.
1-هوشمندیچیست؟
2-برنامه های هوشمند چه نوع برنامه هایی هستند؟


تعریف دیگر هوش مصنوعی:
« هوش مصنوعی شاخهایست از علم کامپیوتر که ملزومات محاسباتی اعمالی چون ادراک ((Perception استدلال (Reasoning) و یادگیری (Learning) را بررسی کرده و سیستمی جهت انجام چنین اعمالی راارایه می دهد.»

تعریف سوم هوشمصنوعی:
«هوش مصنوعی مطالعه روش هایی است برای تبدیل کامپیوتر به ماشینیکه بتواند اعمال انجام شده توسط انسان را انجام دهد.»

به این ترتیب می تواندید که دو تعریف آخر دو سوال اول را جواب داده اند:
1- هوشمندی چیست؟
پاسخ: منظور موجود یا ماشینی است هوشمند شبیه به انسان.

2--برنامه های هوشمند چهنوع برنامه هایی هستند؟
پاسخ: برنامه، ابزار یا ماشینی که قرار است محمل هوشمندیباشد یعنی به انسان شبیه باشد، کامپیوتر است.
ماشین تست تورینگ
در سال 1950 آلن تورینگ (Alain Turing) ، ریاضی دان انگلیسی،معیار سنجش رفتار یک ماشین هوشمند را چنین بیان داشت:

"سزاوارترین معیاربرای هوشمند شمردن یک ماشین، این است که آن ماشین بتواند انسانی را توسط یک پایانه (تله تایپ) به گونه ای بفریبد که آن فرد متقاعد گردد با یک انسان روبروست."

وی آزمایشی را ذکر می کند: در این آزمایش شخصی از طریق 2 عدد پایانه (کامپیوتر یا تله تایپ) که امکان برقراری ارتباط (Chat) را برای وی فراهم می نمایدبا یک انسان و یک ماشین هوشمند، بطور همزمان به پرسش و پاسخ می پردازد. در صورتی کهوی نتواند ماشین را از انسان تشخیص دهد، آن ماشین، هوشمند است.

مدل سازینحوه تفکر انسان، تنها راه تولید ماشینهای هوشمند نیست. هم اکنون دو هدف برای تولیدماشینهای هوشمند، متصور است، که تنها یکی از آن دو از الگوی انسانی جهت فکر کردنبهره می برد:

- سیستمی که مانند انسان فکر کند. این سیستم با مدل کردن مغزانسان و نحوه اندیشیدن انسان تولید خواهد شد و لذا از آزمون تورینگ سر بلند بیرونمی آید. از این سیستم ممکن است اعمال انسانی سر بزند.

- سیستمی که عاقلانهفکر کند. سیستمی عاقل است که بتواند کارها را درست انجام دهد. در تولید این سیستمهانحوه اندیشیدن انسان مد نظر نیست. این سیستمها متکی به قوانین و منطقی هستند کهپایه تفکر آنها را تشکیل داده و آنها را قادر به استنتاج و تصمیم گیری می نماید. آنها با وجودی که مانند انسان نمی اندیشند، تصمیماتی عاقلانه گرفته و اشتباه نمیکنند. این ماشینها لزوما درکی از احساسات ندارند.

هم اکنون از این سیستمهادر تولید عامل ها در نرم افزارهای کامپیوتری، بهره گیری می شود. عامل تنها مشاهدهکرده و سپس عمل می کند.


عامل (Agent) قادر به شناسایی الگوها، و تصمیمگیری بر اساس قوانین فکر کردن خود است. قوانین و چگونگی فکر کردن هر عامل در راستایدستیابی به هدفش، تعریف می شود. این سیستمها بر اساس قوانین خاص خود فکر کرده و کارخودرا به درستی انجام می دهند. پس عاقلانه رفتار می کنند، هر چند الزاما مانندانسان فکر نمی کنند.
آزمایش تورینگ
هوش مصنوعی به خودی خود علمی است كاملاً جوان. گفتیم بسياریشروع هوش مصنوعی را 1950 میدانند زمانی كه آلن تورينگ مقاله دوران ساز خود را درباب چگونگی ساخت ماشين هوشمند نوشت (آنچه بعدها به آزمایش تورينگ مشهور شد) تورينگدرآن مقاله يك روش را برای تشخيص هوشمندی پيشنهاد میكرد. اين روش بيشتر به يك بازیشبيه بود.

فرض كنيد شما در يك سمت يك ديوار (پرده يا هر مانع ديگر) هستيد وبه صورت تله تايپ با آن سوی ديوار ارتباط داريد و شخصی از آن سوی ديوار از اين طريقبا شما در تماس است.
ضمیمه:
t1.PNG


طبيعتاً يكمكالمه بين شما و شخص آن سوی ديوار میتواند صورت پذيرد. حال اگر پس از پايان اينمكالمه، به شما گفته شود كه آن سوی ديوار نه يك شخص بلكه (شما كاملاً از هويت شخصآن سوی ديوار بیخبريد) يك ماشين بوده كه پاسخ شما را میداده، آن ماشين يك ماشينهوشمند خواهد بود، در غير اين صورت (يعنی در صورتی كه شما در وسط مكالمه به مصنوعیبودن پاسخ پی ببريد) ماشين آن سوی ديوار هوشمند نيست و موفق به گذراندن تست تورينگنشده است.
آزمایش تورینگ
بايد دقت كرد كه تورينگ به دو دليل كاملاً مهم اين نوع ازارتباط (ارتباط متنی به جای صوت) را انتخاب كرد. اول اين كه موضوع ادراكی صوت راكاملاً از صورت مساُله حذف كند و اين تست هوشمندی را درگير مباحث مربوط به دريافت وپردازش صوت نكند و دوم اين كه در جهت ديگری هوش مصنوعی به سمت نوعی از پردازش زبانطبيعی تاكيد كند.

در هر حال هر چند تاكنون تلاشهای متعددی در جهت پياده سازیتست تورينگ صورت گرفته مانند برنامه Eliza و ياAIML (زبانی برای نوشتن برنامههايیكه قادر به chat كردن اتوماتيك باشند) اما هنوز هيچ ماشينی موفق به گذر از چنينتستی نشده است.

همانگونه كه مشخص است، اين تست نيز كماكان دو پيش فرض اساسیرا در بردارد:
1ـ نمونه كامل هوشمندی انسان است.
2ـ مهمترين مشخصه هوشمندیتوانايی پردازش و درك زبان طبيعی است.

شاید درباره نكته اول بحث زیادی شده ؛اما نكته دوم نيز به خودی خود بايد مورد بررسی قرارگيرد اين كه "توانايی درك زباننشانه هوشمندی است" تاريخی به قدمت تاريخ فلسفه دارد.
از نخستين روزهايی كه بهفلسفه (Epistemology) پرداخته شده زبان هميشه در جايگاه نخست فعاليتهای شناختی قرارداشته است. از يونانيان باستان كه لوگوس را به عنوان زبان و حقيقت يكجا به كار میبردند تا فيلسوفان امروزين كه يا زبان را خانه وجود میدانند، يا آن را ريشه مسائلفلسفی میخوانند؛ زبان، همواره شان خود را به عنوان ممتازترين توانايی هوشمندترينموجودات حفظ كرده است.

با اين ملاحظات میتوان درك كرد كه چرا آلن تورينگتنها گذر از اين تست متظاهرانه زبانی را شرط دستيابی به هوشمندیمیداند.


تست تورينگ اندكی كمتر از نيم قرن هوش مصنوعی را تحت تاثير قرارداد اما شايد تنها در اواخر قرن گذشته بود كه اين مسئله بيش از هر زمان ديگری آشكارشد كه متخصصين هوش مصنوعی به جای حل اين مسئله باشكوه ابتدا بايد مسائل كم اهميتتری همچون درك تصوير (بينايی ماشين) درك صوت و… را حل كنند.

به اين ترتيب بابه محاق رفتن آن هدف اوليه، اينك گرايش های جديدتری در هوش مصنوعی ايجاد شدهاند.

در سالهای آغازين AI تمركز كاملاً برروی توسعه سيستمهايی بود كهبتوانند فعاليتهای هوشمندانه (البته به زعم آن روز) انسان را مدل كنند، و چون چنينفعاليتهايی را در زمينه های كاملاً خاصی مانند بازیهای فكری، انجام فعاليتهای تخصصیحرفهای، درك زبان طبيعی، و…. میدانستند طبيعتاً به چنين زمينه هايی بيشتر پرداختهشد.

در زمينه توسعه بازیها، تا حدی به بازی شطرنج پرداخته شد كه غالباً عدهای هوش مصنوعی را با شطرنج همزمان به خاطر می آورند. (مك كارتی كه پيشتر تو اینسایت هم به او اشاره شده)، از بنيانگذاران هوش مصنوعی است و او اين روند را آنقدراغراق آميز میداند كه میگويد:

"محدود كردن هوش مصنوعی به شطرنج مانند ايناست كه علم ژنتيك را از زمان داروين تا كنون تنها محدود به پرورش لوبياكنيم."!
به هر حال دستاورد تلاش مهندسين و دانشمندان در طی دهه های نخست رامیتوان توسعه تعداد بسيار زيادی سيستمهای خبره در زمينه های مختلف مانند پزشكیعمومی، اورژانس، دندانپزشكی، تعميرات ماشين،….. توسعه بازیهای هوشمند، ايجاد مدلهایشناختی ذهن انسان، توسعه سيستمهای يادگيری،…. دانست. دستاوردی كه به نظر میرسد برایعلمی با كمتر از نيم قرن سابقه قابل قبول به نظر میرسد.