Transcript اسلاید اول
هوش مصنوعي Artificial Intelligenceَ حامد صباغ Http://www.h-sabbagh.ir Email:[email protected] پيتر نورويگ-استوارت راسل دانشگاه پیام نور مركز بیرجند سرفصل مقدمه هوش مصنوعی عاملهای هوشمند جستجوی ناآگاهانه جستجوی آگاهانه مسائل ارضای محدودیت جستجوی تخاصمی عاملهای منطقی منطق مرتبه اول استنتاج در منطق مرتبه اول :AIبه طور رسمي در سال 1956مطرح شده است. علل مطالعه :Al • AIسعي دارد تا موجوديتهاي هوشمند را درک کند .از اين رو يکي از علل مطالعه آن يادگيري بيشتر در مورد خودمان است. • جالب و مفيد بودن موجوديتهاي هوشمند . مقدمه هوش مصنوعي چيست؟ عاقالنه فکر کردن مانند انسان فکر کردن عاقالنه عمل کردن مانند انسان عمل کردن پردازشهاي فکري و استداللي ايدهآل هوشمندي سيستمهايي که به طور منطقي فکر ميکنند سيستمهايي که مانند انسان فکر ميکنند سيستمهايي که به طور منطقي عمل ميکنند سيستمهايي که مانند انسان عمل ميکنند تمرکز بر روي پردازشهاي رفتاري ارائه انساني مانند انسان عمل کردن Acting humanly هنر ساخت ماشينهايي که کارهايي را انجام ميدهند که آن کارها توسط انسان با فکر کردن انجام ميشوند. ً مطالعه براي ساخت کامپيوترها براي انجام کارهايي که فعال انسان آنها را بهتر انجام ميدهد. مانند انسان عمل کردن تست تورینگ تورینگ در سال ،1950آزمونی پیشنهاد کرد که اساس آن ،ناتوانی در تشخیص ماشين از انسان بود .اگر پس از طرح چند سوال کتبی توسط پرسشگر از کامپیوتر ،شخص نتواند تعیين کند که پاسخهای مکتوب توسط انسان داده شده است یا ماشين، کامپیوتر در آزمون قبول می شود. چنين کامپیوتری باید دارای قابلیتهای زیر باشد پردازش زبان طبیعی بازنمایی دانش( ذخيره آنچه را كه مي داند يا مي شنود) استدالل خودکار(پاسخ به پرسش ها با استفاده از اطالعات ذخيره شده) یادگيری ماشين آزمون تورینگ از تعامل فيزیکی بين پرسشگر و کامپیوتر اجتناب می کند. (مانند انسان عمل کردن) تست تورينگ A B مانند انسان فکر کردن humanly Thinking تالش جديد و هيجان انگیز براي ساخت ماشین هايي متفکر و با حس کامل خودکارسازي فعاليت هاي مرتبط با تفکر انسان ،فعاليتهايي مثل تصميم گیري ،حل مسئله ،يادگیري فقط حل مسئله مهم نیست ،گامهای استدالل برنامه در مقایسه با گامهای یک انسان برای حل همان مسئله ،نیز مهم است. اگر بخواهيم بگوييم برنامه اي مثل انسان فكر مي كند ،بايد با چگونگي فكر كردن انسان آشنا باشيم چگونگي شناسايي عملکرد افکار انسان: -1درون گرايي -2تجارب روانشناس ي -3تصويربرداري از مغز علوم شناختي :مدلهاي کامپيوتر از AIو همچنين تکنيکهاي روانشناختي را گرد هم ميآورد تا بتواند تئوريهاي دقيقي از کارکرد ذهن انسان به دست آورند. عاقالنه فکر کردن Think rationally مطالعه توانايي هاي ذهني از طريق مدل هاي محاسباتي (منطق گرايي) مطالعه محاسباتي که منجر به درک و استدالل ميشود. ارسطو ،قیاس صوری را مطرح کرد .الگوهایی برای ساختار مباحثه ایجاد نمود که در صورت دریافت فرضهای درست ،همیشه نتایج صحیحی برمی گردانند. مثال :سقراط یک انسان است همه انسانها فانی هستند. بنابراین :سقراط فانی است. دو مشکل عمده در اين رسم منطقگرايي وجود دارد: كسب دانش غير رسمي و بيان آن بر اساس واژه هاي رسمي ،كه موردنياز نمادگذاري منطقي است ،ساده نيست. تفاوت عمدهاي بين توانايي حل مسئله در اصول و انجام آن در عمل وجود دارد. عاقالنه عمل کردن Act rationally عامل ( )Agentچيزی است که عمل می کند. عامل عقالنی(خردمند) ،عاملی است که به نحوی عمل می کند تا بهترین نتیجه حاصل شود و یا وقتی عدم قطعیت وجود دارد ،بهترین نتیجه ممکن را به دست آورد. وظیفه عامل عقالنی(خردمند) استنتاج صحیح اغلب اوقات موقعیت هایی وجود دارد که هیچ کار خوب قابل اثباتی برای انجام دادن وجود ندارد ،با این حال باید اقدامی انجام پذیرد. گاهی عقالنی عمل کردن با استدالل سروکاری ندارد مثل فوری عقب کشیدن دست ،از روی یک اجاق گاز داغ یک عمل واکنش ی است که معموال از یک اقدام کندتر ولی با تعمق بیشتر ،نتیجه بسیار بهتری در پی دارد. مباني هوش مصنوعي فلسفه :منطق ،استدالل، ناش ي شدن تفکر از مغز فیزيکي ،مباني يادگیري ،زبان و عقالنيت زبان شناس ي: علم ارائه ،گرامر روان شناس ي :تطبيق ،اثر طبيعي ادراک و تاثیر آن بر محيط رياضيات :نمايش رسمي الگوريتمها ،محاسبات ،تصميم پذيري و تصميم ناپذيري ،احتمال مباني هوش مصنوعي نظريه کنترل و سيبرنتيک: تحت کنترل در آوردن محصوالت مصنوعي، ثبات و پايداري ،طراحي عامل بهينه اقتصاد: نظريه تصميمهاي عقاليي ،نظريه بازي علوم عصبي: نحوه پردازش اطالعات توسط مغز مهندس ي کامپيوتر: ساخت کامپيوترهاي سريع فلسفه 428( :قبل از ميالد مسيح – تاکنون) پايههاي تفکر و فرهنگ غرب تشکيل شده است از :افالطون ،استادش سقراط ،و شاگردش ارسطو. قياس :ارسطو ،سيستمي غيررسمي از قياس براي استدالل مناسب توسعه داد ،امکان توليد نتايج ،بر پايه فرضيات اوليه به طور مکانيکي وجود داشت. در نظر گرفتن ذهن بهعنوان سيستمي فیزيکي رنه دکارت مدافع سرسخت قدرت استدالل بود؛ و همچنين طرفدار مکتب دواليسم. ماترياليسم :در مقابل دواليسم قرار دارد و معتقد است تمامي جهان مطابق قوانين فيزيکي عمل ميکنند. ويلهم اليبنيز: تبديل موقعيت ماترياليستي به نتايج منطقي ساخت ابزاري مکانيکي براي انجام عمليات منطقي ايجاد منبع دانش: فرانسيس بيکن ،جنبش آزمونگرايان را آغاز کرد .و با شعار جان الک مفهوم يافت: «هيچ چيز قابل فهم نيست اگر ابتدا در حس نباشد». اصل استقراي امروزي ،در حقيقت از کتاب ديويد هيوم نشأت ميگيرد" :رسانهاي از طبيعت انسان" برتراندراسل ،پايهگذار پوزيوتيزم منطقي ،ارائهدهندة اين تئوري بود که: «قوانين عمومي توسط تکرار ارتباطات بين عناصر آنها به وجود ميآيند». ارتباط بین دانش و عمل اشياء را با تحليل ،دستهبندي ميکنيم و در اطراف آنها ،کارکرد مورد نيازشان نوسان مينمايد. در اين ميان پايه سيستممکاشفهاي GPSبنيان گذارده ميشود. رياضيات براي ارتباط فلسفه با دانش نظري ،نياز به فرمولسازي رياض ي در سه زمينه اصلي است: محاسبات منطق احتماالت محاسبات: نظريه اظهار محاسبات به عنوان الگوريتمي رسمي به خوارزمي برميگردد ،رياضيدان عربي قرن نهم که نوشتههاي وي ،جبر و تئوري اعداد عربي را به اروپا معرفي کرد. منطق: در اين زمينه ،دانشمندان زيادي بر چگونگي شکلگيري و هدايت آن ،نقش داشتهاند که به چند نفر از آنها اشاره ميکنيم: ارسطو :دانشمندي که بيشترين شکلگيري نگرش فلسفي منطق را به او نسبت ميدهند. جورج بول :يک زبان رسمي براي ساخت استنتاج منطقي ارائه داد. :FREGE منطق مرتبه اول را به شکلي مطرح نمود که در بيشتر سيستمهاي نمايش دانش پايه استفاده ميشود. آلفرد تارسکي :تئوري چگونگي ارتباط بين اشياء موجود در محيط منطقي ،و اشياء موجود در دنياي واقعي را ارائه نمود. ديويد هيلبرت :رياضيدان بزرگي بود که شهرت وي به دليل مسائلي است که نتوانست حل کند. راسل :قضيه کامل نبودن ) (incompletenessرا مطرح نمود. تورينگ :ماشين تورينگ قادر به محاسبه هر تابع محاسبهپذيري است. استيون کوک و ريچارد کارپ :تئوري NP-completenessرا مطرح کردند. احتماالت: گاردنيوي :اولين کس ي بود که ايده احتمال را مطرح کرد. پير فرمت ،پاسکال ،برنولي ،الپالس و ديگر دانشمندان بر رشد و توسعه اين ايده تأثير داشتند. برنولي :ديدگاه «درجه باور» ذهني را در مقايسه با نرخ نتايج عيني مطرح کرد. بيس :قانوني براي بهنگامسازي احتماالت ذهني را به وجود آورد. نيومن و مورگنسترن :تئوري تصميمگيري را آغاز کردند .و از ترکيب تئوري احتمال ،و تئوري سودمندي حاصل ميشود. روانشناس ي ( -1879تاکنون): هلمولتز :روش ي علمي براي مطالعه بينايي انسان به کار برد؛ که اين کتاب به عنوان مرجع بينايي فيزيولوژيک و حتي بهعنوان «مهمترين رساله فيزيکي و روانشناختي بينايي انسان تا به امروز» شناخته ميشود. وندت :اولين آزمايشگاه روانشناس ي تجربي را در دانشگاه اليپزيک راهاندازي کرد. داتسون و تورن دايک :حرکت رفتارگرايي ) (behaviorismرا مطرح کردند. اساس مشخصه روانشناس ي شناختي) ،(congnitive psychologyاين نگرش است که مغز دارنده و پردازشکننده اطالعات است. کريک ،کتاب ماهيت بيان را منتشر کرد .و سه مرحله کليدي را براي عامل مبتني بر داشن معين کرد: محرکها بايد به شکل دروني تبديل شوند. بازنمايي توسط پردازشهاي شناختي بازنماييهاي داخلي جديدي را مشتق کند. اينها دوباره به صورت عمل برگردند. مهندس ي کامپيوتر ( -1940تاکنون) براي پيشرفت هوش مصنوعي ،به دو چيز احتياج داريم: هوش محصول مصنوعي در اين تقسيمبندي ،کامپيوتر ميتواند به عنوان محصول مصنوعي محسوب گردد. :Heath Robinson اولين کامپيوتر مدرن عملياتي بود که در سال 1940توسط تيم آلن تورينگ به منظور کدگشايي پيامهاي آملانها ساخته شد. :Colossus نام ماشين بعدي بود که تيوپهاي مکنده در آن به کار برده شد. :Z-3 اولين کامپيوتر قابل برنامهريزي که توسط کنراد زوس در 1941اختراع شد. اعداد با مميز شناور و زبان Plankalkulنيز توسط زوس اختراع شدند. :ABC اولين کامپيوتر الکترونيک در امريکا توسط جان آتاناسف و کليفورد در دانشگاه ايالتي ايوا ساخته شد. :MARK I , II , III توسط تيمي به رهبري هوراد ايکن در هاروارد توسعه داده شد. :ENIAC اولين کامپيوترديجيتال الکترونيک چند منظوره ،توسط تيمي به سرپرستي ماچلي و اکرت در دانشگاه پنسيلوانيا ساخته شد. :IBM 701 اولين کامپيوتر سودآور ،توسط ناتانيل روچتر در 1952ساخته شد. چارلز بابيج :طراحي ماشيني که جداول لگاريتمي را محاسبه کند. طراحي موتور آناليتيکي طرح حافظه قابلآدرسدهي ،برنامه ذخيره شده و پرشهاي شرطي کار در زمينه AIمنجر به ايدههاي بسيار متعددي شد که به علوم کامپيوتر برگشت؛ مانند: اشتراک زماني – مفسرهاي دوسويه – نوع داده ليست پيوندي – مديريت حافظه خودکار و برخي نکات کليدي برنامهنويس ي ش يءگرا و محيطهاي توسعه برنامه مجتمع با واسط کاربر گرافيکي. زبانشناس ي ( -1975تاکنون) اسکينر در سال 1975کتابي در زمينه رفتارگرايان براي يادگيري زبان ،با نام «رفتار زباني» منتشر کرد. نوآم چامسکي بر اساس تئوري خودش يعني ساختارهاي ترکيبي ،اين کتاب را تجديد نظر و چاپ کرد .که به اندازه اصل کتاب شهرت پيدا کرد. تئوري چامسکي بر اساس مدلهاي نحوي قرار دارد. زبانشناس ي مدرن و AIدر يک زمان متولد شدند ،بنابراين زبانشناس ي نقش مهمي در رشد AI بازي نميکند. اين دو دريک زمينه مشترک به نام زبانشناس ي محاسباتي) (Computatioal linguisticsيا پردازش زبان طبيعي )(natural language processing بهم تنيده شدهاند که در آن بر روي مسئله استفاده زبان تمرکز شده است. علوم عصبي مغز چگونه ،اطالعات را پردازش می کند؟ دقیقا چگونه کار می کند؟ بين بخشهایی از مغز و قسمتهایی از بدن نگاشت وجود دارد مثال تولید گفتار در ناحیه ای از نیمکره چپ مغز انجام می شود. ECG در سال 1929دستگاه ( ECGدستگاه نوار مغزی) اختراع شد اندازه گيری تمامی فعالیتهای مغز fMRI تصاویر fMRIتصاویر دقیقی از فعالیتهای مغز را به عصب شناسان ارائه می کنند. مجموعه ای از سلولهای بسیار ساده ،می توانند فکر ،عمل و هوشیاری را به وجود می آورند. تراشه های کامپیوتر یک دستورالعمل را در یک نانو ثانیه اجرا می کنند در حالی که عصبها ،میلیونها برابر کندتر هستند ،اما مغز این کمبود را کامال جبران می کند زیرا همه عصبها و سیناپسهای مغز همزمان فعال هستند لذا مغز نهایتا 100000مرتبه سریعتر ،کاری را انجام می دهد. تاريخچه هوش مصنوعي ،1943مک کولوچ و والتر پيتز :ارايه مدل نرون مصنوعي بيتي( دو حالته) قابل يادگیري به منظور محاسبه هر تابع قابل محاسبه. ،1950آلن تورينگ اولین بار ديد کاملي از هوش مصنوعي را تحت عنوان “ محاسبات ماشيني و هوشمند” ارايه نمود. ،1951هينسکي و ادموندز اولین کامپيوتر شبکه عصبي را طراحی کردند. ،1952آرتور سامويل :برنامه اي ساخت که ياد ميگرفت بهتر از نويسنده اش بازي کند؛ در نتيجه اين تصور را که “کامپيوتر فقط کاري را انجام ميدهد که به آن گفته شود” نقض کرد. (تاريخچه هوش مصنوعي) ،1956نشست کارگروهي دورتموند :انتخاب نام هوش مصنوعي ،1959هربرت جلونتر :برنامه( )GTPرا ساخت که قضايا را با اصل موضوعات مشخص ثابت مي کرد. ،1958جان مک کارتي :تعريف زبان ليسپ که بهترين زبان هوش مصنوعي شد. ،1973-1958جيمز اسالگل :برنامه حل مسايل انتگرالگیري فرم بسته تام ايوانز :برنامه حل مشابهت هاي هندس ي دانيل بابروز :برنامه حل مسايل جبري ديويد هافمن :پروژه محدوده بينايي روبات در جهان بلوکها ديويد والتز :سيستم بينايي و انتشار محدود پاتريک ونيستون :نظريه يادگیري (تاريخچه هوش مصنوعي) ( )1966-1973کند شدن مسیر تحقيقات هوش مصنوعی پيچيده شدن الگوريتم برنامه های جديد برنامه ترجمه متون انجام ناپذيری بسياری از مسائلی که سعی در حل آنها بود عدم موفقيت اثبات قضايا با مفروضات بيشتر بکارگیری بعض ی محدوديتها روی ساختارهای اساس ی محدوديت نمايش پرسپترون دو ورودی (تاريخچه هوش مصنوعي) ( )1979 -1969سيستم های مبتنی بر دانش جست و جوی همه منظوره که سعی بر يادگیری داشت تا پيمودن راه حل کامل مثل برنامه ،DENDRALبوچانان و همکارانش در سال 1969 • مزيت برنامه DENDRALاين بود که اولین سيستم پاداش غنی بود متدولوژی جديد سيستم خبره مثل سيستم MYCINکه برای تشخيص عفونتهای خونی طراحی شد • استفاده از فاکتورهای قطعيت افزايش تقاضا برای ِشمای نمايش دانش استفاده از منطق در پرولوگ ،استفاده از ايده مينسکی يعنی قابها و ... مقدمه (تاريخچه هوش مصنوعي) 1980تا کنون :تبديل هوش مصنوعی به يک صنعت 1986تاکنون :برگشت به شبکه های عصبی 1987تاکنون :هوش مصنوعی به علم تبديل ميشود 1995تاکنون :ظهور عاملهای هوشمند