Transcript Yapay Zeka
Yapay Zeka DR.KORHAN KAYIŞLI SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Sezgisellik: İnsan, farkında olmadan sezgisel yaklaşımlarla içiçe yaşamaktadır. Kısıtlı zaman içerisinde karar vermeler, karmaşık olaylarda seçimin yapılması, Yargılar, Bireyler arasında olan ilişkiler, Düşüncelerin değişmesi vs. İncelenirse deyimler ve atasözlerinin çoğu bu yaklaşıma, karar vermek için bir benzerliğin bulunmasına ve onun değerlendirilemesine dayanmaktadır. Örnek: Bana dostunu söyle sana kim olduğunu söyleyeyim. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Sezgisellik, gerçeğin deneye veya akla vurmadan, doğrudan doğruya kavranmasıdır. Bulgusallık ise, öğretilmek istenen şeyi, öğrencilerin kendilerinin bulmasını sağlayan öğretim yöntemidir. Yapay zekada kullanılan sezgisellik kelimesi daha farklı biçimde ele alınarak algoritma anlamına karşılık gelmektedir. Algoritma kelimesinin kökeni Horazmi (825)’ e dayanmaktadır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Algoritma, mekanik davranan kişiye veya bir makineye, bir takım verilerden yola çıkarak ve sonlu sayıda aşamalardan geçerek, belli bir problemi çözme imkanı veren, çok kesin komutlar bütününden oluşmaktadır. Bir algoritmanın çalışmasındaki mutlak zorunluluk, her türlü belirsizlikten arınmış olmasıdır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Yapay zekada problemlerin çözümünde genellikle sezgisel yöntemler kullanılmaktadır. Gerçekten de bir problem için geçersiz olan sezgisel yaklaşım, diğerinde başarılı sonuçlar verebilir. Sezgisel yaklaşım, algoritmik yöntemlerden farklı olarak hedefe ulaşmanın kesin yolunu göstermemektedir. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Problemler genel olarak iki büyük sınıfa ayrılmaktadırlar: İyi biçimlendirilmiş problemler, Kötü biçimlendirilmiş problemler. Çözümün doğruluğunun algoritmik yaklaşımla gösterilebileceği problemler düşünülmektedir. Bu cinsten sezgisel problemlere örnek olarak teorem ispatları gösterilebilir. İyi biçimlendirilmiş problemlerde genellikle algoritmik bir yaklaşım bulunmaktadır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Günlük yaşamdaki problemlerin çoğu kötü biçimlendirilmiştir. İnsanlar belirli eylemler serisini en iyi sonucun bulunması garantisini veremeden yapmaktadır. Örneğin, satrançta bir hamlenin seçilmesi sayısal etmenlere dayanmasına rağmen kötü biçimlendirilmiş problemler cinsindendir. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME İyi biçimlendirilmiş problemlerin bilgisayarlarda algoritmik yaklaşımla çözülmesinde zaman ve bellek sınırlaması söz konusudur. Fagenbaum ve Fieldman tarafından sezgiselliğin tanımları aşağıdaki gibi yapılmıştır. Sezgisellik (sezgisel kurallar, sezgisel yöntem) problemin durum uzayı çok büyük olduğunda çözümün aranmasını kesin biçimde sınırlayan herhangi kural, strateji, hile, sadeleştirme ve diğer etmenler kullanımıdır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Sezgisellik, problem karmaşıklık içerdiğinde, çözüm için yolun bulunmasındaki yardımcı anahtardır. İyi seçilmiş anahtarla tek bir kapıyı açıp amaca ulaşmak mümkün olduğu gibi, kötü seçilmiş anahtarlarla bu yolu zora sokmak da mümkündür. Yuri Gagarin, 1961’ de uzaya giden ilk insan olduktan sonra İngiltere Kraliçesi Elizabeth II tarafından kabul edilmiştir. Yemek sırasında masaya 5 çatal, 5 kaşık ve 5 bıçak getirilmiştir. Bir köylü çocuğu olan kozmonot rastgele aldığı çatal ve bıçaklarla yemeye başlamış ve sonunda ilginç durumla karşılaşmıştır. Yemek sonunda çay için kaşıklardan en büyüğü kalmıştır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Mönü önceden bilinseydi, olay algoritmik özellik taşıyacaktı. Öte yandan yemek süresinin sınırlı olması deneme yapmaya imkan vermemektedir. Fakat tekrar benzeri durumla karşılaşıldığında tecrübeye göre en iyi yaklaşım yapılmaktadır. Yine de kötü bir tahmin rol oynayabilir. Dolayısıyla burada aşağıdaki kural söz konusudur: Yeni koşullarda eski benzeri durumlardaki iyi sonuçları veren yöntemleri kullan. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Birçok problem aşağıdaki yaklaşımla çözülebilmektedir. 1. Mümkün olabilecek durumlar içerisinde herhangi birisinin ele alınması. 2. Ele alınmış duruma mümkün gidişler uygulayarak durumun değiştirilmesi. 3. Durumun değerlendirilmesi. 4. Gereksiz durumların atılması. 5. Eğer sonuca ulaşılmışsa çözümün tamamlanması, aksi halde yeni değer ele alınarak işlemlerin tekrarlanması. Algoritmik yaklaşımda 1-3-5. adımlar kulllanılmamaktadır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME NP Problemler Problemin çözümüne yönelik bir algoritma araştırılmadan önce, bu problemin sonlu sayıda aşamada çözülüp çözülemeyeceğini bilmek gerekir. Birçok matematikçinin yaptığı çalışmalar ışığında, algoritmik modeller oluşturulmuştur. Algoritmalar teorisine göre evrensel algoritmik modellerin 3 türü ele alınmaktadır. Birinci tür, algoritma kavramını klasik olan hesaplama ve sayısal fonksiyonlar gibi matematiksel kavramlarla ilişkilendirmektedir. İkinci tür, algoritmanın her ayrık zamanda çok basit işlemleri yapan bir deterministik makine ile bağdaştırılmasıdır. Bu modeller, yapısal olarak bilgisayarlara en yakın olanlardır. En basit örneği, Turing makineleridir. Üçüncü tür, herhangi alfabede sözcüklerin değiştirilmesine dayalı kelime işlemcileridir. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Problemin algoritmik çözümlerinin sınıflandırılması, bunların yürütülmesi için gerekli işlemlerin sayısı temel alınarak gerçekleştirilebilir; bu ölçüye, algoritmik karmaşıklık adı verilir. Bir algoritmanın hesaplama karmaşıklığının değerlendirilmesi onun ne kadar hızlı çalışacağı ve bilgisayarın belleğinde ne kadar yer kullanacağına ilişkin bilgiler vermektedir. Bir algoritmanın hesaplama karmaşıklığı iki açıdan incelenmedir. Hesaplamayı yapmak için gerekli zamanı ölçen zamansal karmaşıklık değerlendirilmesi Hesaplama için gerekli bellek sığasının ölçümü Bazen zaman karmaşıklığı yalnızca karmaşıklık olarak ta isimlendirilebilmektedir. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Eğer bir algoritmanın n uzunluklu giriş verisi üzerinde, basit ikili işlemlerle ifade edilen çalışma zamanı üstten herhangi bir P(n) polinomu ile sınırlı ise bunlara polinomial zamanlı algoritmalar adı verilir. Bu algoritmalarla çözülebilen problemler P sınıfı olarak adlandırılmaktadır. Bu problemler iyi biçimlendirilmiş problem türlerindendir. Polinomial algoritmaları gerçekleştiren sanal modellere bir örnek deterministik Turing makineleridir. Bu makineler yalnız verilmiş basit işlemleri gerçekleştirmektedir. Toplama, çıkarma, and, if, write vs. NOT: determinizm; her olayın maddi veya manevi birtakım nedenlerin zorunlu sonucu olduğunu kabul eden felsefi görüştür. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Her adımda makine durumla ilgili tek bir işlemi gerçekleştirebilmektedir. Deterministik Turing makineleri şeklinde adlandırılan bu otomatlar, yeni duruma geçerek işlemleri tekrar yapmaktadır (otomat; Canlı bir varlığın yapabileceği bazı işleri yapan mekanik, elektrikli veya yazılımsal araç). Polinomial zaman içerisinde deterministik olmayan makinelerde çözülebilen her algoritma deterministik olmayan polinomial algoritma olarak ele alınır ve bu problemler NP (non-polinomial) sınıfını oluşturur. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Graflar Yapay zeka ile ilgili birçok problemde durum uzayının veya çözüm ağacının gösterilmesinde graf yapıları kullanılmaktadır. Graf, bir noktalar kümesi ile (düğümler) bu noktalar arasındaki ilişkileri ifade eden kenarlar yardımıyla tanımlanan bir yapıdır. Her kenar iki düğümü birleştirmektedir. Grafın her kenarının bir başlangıcı ve bir sonu varsa, bu graf yönlü olarak tanımlanır. Aksi halde yönsüz olarak kabul edilir. Yönsüz graflarda kenarlar bağ olarak adlandırılır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Birbiriyle kenarla ilişkili olan düğümlere komşu düğümler denir. Kapalı yola döngü denilir. Döngü içermeyen bağlantılı graflar ağaç olarak adlandırılmaktadır. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Problem çözümleme Şifreli hesaplama sonucunu bulmayı hedefleyen Newell ve Simon 1972 yılında aşağıdaki problemi çözmeye çalışmışlardır. Bu probleme göre farklı her harfe eşit olmayan bir sayı karşı gelmektedir. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Tavşanlar problemi Her tavşan çiftinin her ay sonunda 1 çift yavru verdiği düşünülürse, her yeni çift ise ilk birinci aydan sonra yavrulayabildiği de söz konusu olduğunda önceden verilmiş zaman içerisinde hiçbir tavşanında ölmediği varsayılarak, 1 yıl 5 ay sonra kaç tavşan elde edildiğini tespit ediniz. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME 9 nokta problemi ❶❷❸ ❹❺❻ ❼❽❾ Kalemi kaldırmadan dört doğru parçası ile bu noktaların birleştirilmesi nasıl gerçekleştirilir? SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Küp problemi M(10,10,10), N(25,0,10) SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME 8taş problemi ❷❸❻ ❶❼❺ ❹❽ ❶❷❸ ❹❺❻ ❼❽ SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Turistler ve Yamyamlar Problemi Nehrin solunda olan üç turist ve üç yamyamın, yalnız iki kişi alabilecek bir tekneyle sağ kıyıya geçmeleri gerekmektedir. Şart, hangi kıyıda olursa olsun, turist sayısının yamyam sayısından az olmamasıdır. Aksi durumda turistler yamyamlar tarafından yenilmektedir. Toplam sayılarını kaybetmeden turistlerin ve yamyamların diğer kıyıya taşınması istenilmektedir. SEZGİSEL PROBLEM ÇÖZÜMLEME Kurt-kuzu-lahana problemi Bir çiftçi, nehrin sağ kıyısındaki kurt, kuzu ve lahanayı, yalnız iki nesne alabilecek bir tekneyle sol kıyıya geçirmek istiyor. Çiftçi yanlarında olduğu müddetçe kurt kuzuyu, kuzu da lahanayı yiyememektedir. Kuzu ve lahana yitirilmeden bu tekneyle çiftçi kurt, kuzu ve lahanayı diğer kıyıya nasıl taşıyabiliriz?