مجله:پرسمان-اسفند 1383، شماره 30
نویسنده: رضوان السادات میرمحمدی، صفحه 26
آیا بشر قادر خواهد بود موجودی هوشمند همانند خود به وجود آورد؟ آیا زمانی فرا خواهد رسید که روبات ها به خانه ما رفت وآمد کنند؛ کنار ما بنشینند و با ما به تبادل نظر بپردازند؟
چه زمانی روءیای روبات ها به حقیقت خواهد پیوست؟
شاید سوءالاتی این چنین را بتوان زمینه ساز ظهور دانشی نوین، با عنوان هوش مصنوعی دانست. نخستین جرقه های هوش مصنوعی به سال های بعد از جنگ جهانی دوم باز می گردد. زمانی که آلن تورینگ در سال 1950م. آزمایشی مبنی بر این که آیا ماشین قادر است با فرآیندهای مغز انسان رقابت نماید، مطرح کرد. سال 1960م. با روی کار آمدن برنامه های بازی شطرنج و ساخت اولین روبات ها و استفاده از زبان های برنامه نویسی در اروپا و آمریکا، تحقیقات در زمینه هوش مصنوعی به جنبه های انسانی نزدیک تر شد.اما هوش مصنوعی چیست و هوشمندی به چه معناست؟
به زبانی ساده، هوش مصنوعی، دانش ساختن ماشین ها یا برنامه های هوشمند است. هوش مصنوعی، شاخه ای از علم کامپیوتر است و در واقع تلفیقی از سه فناوری و گرایش مطرح؛ یعنی شبکه های عصبی، سیستم های استدلال فازی و الگوریتم تکاملی می باشد.
شبکه های عصبی، تقلیدی از سیستم فیزیکی و عصبی انسان است. سیستم فازی، الگویی از تفکر و الگوریتم های تکاملی، برداشتی از نحوه بقا و انطباق موجودات با طبیعت است.
اما آلن تورینگ، هوشمندی را به گونه ای دیگر تعریف کرده است. وی با انجام آزمایشی که سال ها بعد با نام «تست تورینگ» مشهور شد و بیشتر همانند یک بازی بود، توانست روشی برای تشخیص هوشمندی ماشین ارائه دهد.
فرض کنید شما در آزمایش تورینگ شرکت کرده اید. در این صورت، بایستی در یک سوی یک دیوار حایل قرار گیرید؛ به گونه ای که تنها از طریق یک دستگاه تله تایپ (بدون استفاده از صوت)، با شخصی که در آن سوی دیوار قرار دارد و هویت او برای شما مشخص نیست، قادر به برقراری ارتباط باشید.
در مدت زمان انجام آزمایش، میان شما و آن شخص مکالماتی صورت می گیرد. حال اگر پس از انجام آزمایش به شما گفته شود شخصی که در آن سوی دیوار قرار داشته و به سوءالات شما پاسخ می داده، یک ماشین بوده است، در آن صورت، ماشین مورد نظر، یک ماشین هوشمند خواهد بود؛ اما چنانچه در طول انجام آزمایش، به مصنوعی بودن آن پی ببرید، مطابق دیدگاه تورینگ، ماشین، هوشمند نیست. بدین ترتیب، تورینگ در این آزمایش، مشخصه مهم هوشمندی را توانایی پردازش و درک زبان طبیعی مطرح نمود.
در تعریفی دیگر، هوش مصنوعی، مطالعه روش هایی برای تبدیل کامپیوتر به ماشینی است که بتواند اعمال انجام شده توسط انسان را انجام دهد. با توجه به تعریف فوق، منظور از موجود هوشمند، موجودی شبیه انسان و یا ابزار یا ماشینی است که می تواند به انسان شبیه شود.
هر چند انسان، هوشمندترین موجودی است که می شناسیم، اما لزوماً تنها موجود هوشمند عالم نخواهد بود. از طرفی تمامی اعمال انسان نیز هوشمندانه و برتر از موجودات دیگر نیست؛ به طوری که در بسیاری از جنبه های ادراکی و حسی، همچون قدرت بینایی و شنوایی، موجودات دیگر کاملاً قوی تر از انسان می باشند.
از سوی دیگر، برخی بر این باورند که کامپیوترهای امروزی را می توان جزء ابزارهای هوشمند به حساب آورد؛ حال آن که این کامپیوترها فعلاً بهترین ابزار، برای پیاده سازی هوشمندی هستند. همچنین هوشمندی کامپیوترها برخلاف هوشمندی طبیعی انسان است.
در کامپیوتر، یک واحد کاملاً پیچیده، مسئولیت انجام تمام اعمال هوشمندانه را بر عهده دارد؛ در حالی که در طبیعت، تعداد بسیار زیادی از واحدهای کاملاً ساده (به عنوان مثال، نورون های شبکه عصبی) با عملکرد همزمان خود، رفتاری هوشمند را سبب می شوند. بنابراین، تفاوت هوشمندی مصنوعی و هوشمندی طبیعی، میان پیچیدگی فوق العاده و سادگی فوق العاده است.
شاخه ها و کاربردهای هوش مصنوعی
بیشتر افراد با شنیدن عبارت «هوش مصنوعی»، روبات های فیلم های علمی - تخیلی و بازی های کامپیوتری و به خصوص شطرنج را به خاطر می آورند.
هوش مصنوعی در مدت زمان کوتاهی از عمر خود، توانسته است از حد توسعه بازی ها به سوی دنیایی از مسائل شگفت آوری همچون سیستم های خبره، بینایی ماشین و... گام بردارد.
امروزه ردپایی از هوش مصنوعی را می توان در علوم مختلفی اعم از پزشکی، علوم هوافضا، مهندسی و طراحی پروژه، اکتشافات و حتی تسلیحات نظامی مشاهده کرد. از این رو، متخصصان هوش مصنوعی، با توجه به کاربردهای گوناگون این علم، آن را در شاخه های متنوعی دنبال نموده اند.
تعدادی از شاخه های هوش مصنوعی را می توان در عناوین زیر خلاصه نمود:
1. شبکه های عصبی (Neural Networks)
این شبکه ها که با الهام از مدل شبکه عصبی ذهن انسان طراحی می شوند و امروزه کاربردهای فراوان و گسترده ای داشته، در زمینه های متنوعی چون سیستم های کنترلی، روباتیک، تشخیص متون، پردازش تصویر و... مورد استفاده قرار می گیرند.
2. پردازش زبان طبیعی(Natural Language Processing)
در این شاخه، سیستم ها برای فهم زبان انسان برنامه ریزی می شوند.
3. روباتیک (Robotics)
این شاخه از هوش مصنوعی سعی دارد روبات ها را طوری برنامه ریزی کند که اعمالی هوشمندانه، چون توانایی دیدن، شنیدن و نشان دادن عکس العمل به محرک های محیطی را انجام دهد.
4. انجام مسابقات (Game Playing)
در این قسمت، کامپیوترها برای شرکت در مسابقاتی چون شطرنج برنامه ریزی می شوند. ماه مِی سال 1997م. زمانی که کامپیوتر Deep-Blue از IBM قهرمان شطرنج جهان را شکست داد، 40 سال تلاش در زمینه هوش مصنوعی به نتایج موفقیت آمیزی دست یافت. چهارم جولای 1997م. مأموریت «رهیابNASA » با نشستن یک روبات بر روی سطح کره مریخ، با موفقیت انجام شد. در همین حال و در کنار این پیشرفت ها، روبوکاپ اولین قدم های خود را با برپایی مسابقات روبات های فوتبالیست برداشت. روبوکاپ در واقع جام جهانی روبات هاست.
هدف سمبلیک این مسابقات این است که در سال 2050م. تیمی متشکل از روبات های انسان نمای هوشمند بتوانند قهرمان فوتبال جهان را در زمین فوتبال واقعی شکست دهند. تا کنون 8 دوره از این مسابقات برگزار شده است و قرار است در سال آینده (2005م.) این مسابقات 13-19 جولای در ازاکای ژاپن برگزار گردد.
مسابقات جام جهانی روبات ها در شش لیگ زیر انجام می شود:
1.لیگ روبات های اندازه متوسط .(Middle Size)
2.لیگ شبیه سازی .(Simulation)
3.لیگ روبات های اندازه کوچک .(Small Size)
4.لیگ روبات های انسان نما .(Humanoid)
5.لیگ روبات های امدادگر .(Rescue)
6.لیگ سگ های سونی .(Sony dog)
جالب است بدانید که دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین، مقام قهرمانی تیم شبیه سازی مربی فوتبال آزمایشگاه تحقیقات مکاترونیک ( آمیخته ای از علوم مهندسی الکترونیک، برق، کامپیوتر و کنترل همراه با مهندسی مکانیک جهت طراحی و ساخت سیستم های پیچیده هوشمند و مدرن) روبوکاپ 2004م. را از آن خود نموده است.
5. سیستم های خبره (Expert Systems)
در این شاخه، کامپیوترها برای تصمیم گیری در شرایط واقعی زندگی برنامه ریزی می شوند. نمونه ای از سیستم های خبره، سیستم های تشخیص بیماری می باشند.
در این سیستم ها، اطلاعات یک یا چند متخصص به همراه اطلاعات دریافتی از مراجعان به کامپیوتر داده می شود؛ سپس کامپیوتر با پرسش سوءالاتی از مراجعه کننده و تطبیق آن با اطلاعات موجود در بانک اطلاعاتی خود، بیماری شخص را تشخیص خواهد داد.
هر چند این سیستم ها خبره هستند، اما تنها از اطلاعاتی که به آنها داده شده، استفاده می کنند. برای نزدیک شدن به هوشمندی انسان، ماشین بایستی بتواند کارکرد خود را اصلاح نماید. به عبارتی دیگر، ماشین، بایستی دارای قدرت یادگیری باشد.
6. یادگیری ماشین (Machine Learning)
یادگیری ماشین به این معناست که ماشین بتواند برنامه، ساختار یا داده هایش را بر اساس ورودی ها یا در پاسخ به اطلاعات خارجی، به نحوی تغییر دهد که رفتارش به آن چه از او انتظار می رود، نزدیک تر شود.
7. استراتژی های تکاملی (الگوریتم ژنتیک) (Evolutionary Algorithms)
در این زمینه بیشتر به هوشمندی هایی غیر از هوشمندی انسان پرداخته می شود. در حقیقت این گرایش سعی دارد مسائل بهینه سازی را با کمک روش هایی که در طبیعت انتخاب شده است، حل نماید. به طور مثال، زمینه هایی چون سیستم ایمنی بدن انسان که در آن بیشمار الگوی ویروس های مهاجم به صورتی هوشمندانه ذخیره می شوند و یا روش یافتن کوتاه ترین راه به منابع غذا، توسط مورچگان، همگی بیان گر گوشه هایی از هوشمندی بیولوژیک هستند.
8. تشخیص گفتار (Speech Recognition)
این گونه سیستم ها معمولاً به عنوان ابزارهای بیومتریک و تشخیص هویت با کمک صدا در مکان هایی چون بانک ها، فرودگاه ها، آزمایشگاه های تحقیقاتی و... برای ایجاد امنیت و کنترل ورود و خروج افراد مورد استفاده قرار می گیرند.
9. بینایی ماشین (Machine Vision)
هدف از بینایی ماشین شبیه سازی، عملکرد سیستم بینایی انسان می باشد. در این شاخه، ردگیری و تعقیب حرکات چشم، یکی از زمینه های خاص و پرطرفدار در میان متخصصان هوش مصنوعی محسوب می شود. مثال هایی از کاربردهای چنین سیستمی عبارتند از:
تعقیب حرکات چشم شخصی خاص در میان جمعیت، بررسی افراد مشکوک، تشخیص میزان هوشیاری رانندگان با توجه به وضعیت و حالات چشم وی، ایجاد ارتباط معلولین جسمی با کامپیوتر از طریق فرامین چشمی، ایجاد نظم در ترافیک جاده ای و کنترل نامحسوس.
تازه های هوش مصنوعی
آن گونه که در روزگاران گذشته اندیشه پرواز در آسمان، قدم زدن در فضا، روشن شدن محیطی وسیع تنها با کمک یک کلید، اینترنت، پیشرفت های پزشکی و بسیاری چیزهای دیگر، بیشتر به یک روءیا می مانست تا یک حقیقت امروزی، به زودی وسایل هوشمند نیز در فروشگاه ها و مراکز خرید، به راحتی در اختیار ما قرار خواهند گرفت. اگر سری به صفحات اینترنتی اخبار تکنولوژی بزنیم، با نگاهی کوتاه متوجه انبوهی از محصولات جدید هوشمند خواهیم شد.
نمونه های زیر، تنها گوشه ای از کاربردهای هوش مصنوعی در صنایع مختلف می باشند:
لباس های هوشمند
با توسعه نانوتکنولوژی و استفاده از مواد مولکولی سبک، امکان ساخت لباس های هوشمند فراهم شده است. این گونه لباس ها، قابلیت تغییر رنگ جهت استتار در محیط های مختلف را داشته، شخص را در برابر سلاح های بیولوژیکی و شیمیایی محافظت می کنند. امکان مجهز نمودن این گونه لباس ها به تجهیزات مخابراتی، انتقال علائم حیاتی جهت درمان از راه دور در مناطق جنگی و یا آسیب دیده، از دیگر مزایای این لباس ها به شمار می آیند. همچنین در صورت بروز حادثه برای کاربر، پیامی به تلفن همراه یا پست الکترونیکی مشخصی ارسال می گردد.
آجر و ساختمان های هوشمند
ساختمان های هوشمند این قابلیت را دارند که با تغییر شرایط محیطی، نسبت به تغییرات، عکس العمل نشان داده، امنیت و آرامش را برای ساکنان خانه فراهم نمایند. یک ساختمان هوشمند، دارای سیستم های اتوماتیک گرمایشی، تهویه مطبوع، اعلام حریق، آتش نشانی، سیستم های امنیتی، مدیریت انرژی و سیستم های روشنایی خودکار می باشد.
آجرهای هوشمند که همانند آجرهای معمولی در ساختمان ها به کار می روند، مجهز به حس گرهای الکترونیکی هستند که با اتصال به یک سیستم کامپیوتری، دما، لرزش و حرکت ساختمان را کنترل می کنند و سبب ایمن تر شدن ساختمان می شوند. به کارگیری چند آجر در محل های مختلف یک ساختمان، می تواند به صورت یک شبکه عمل کرده، تصویری کلی از ثبات ساختمان ارائه دهد.
کفش های هوشمند
این کفش ها، با قابلیت انطباق با محیط های سنگلاخی، خاکی، مرطوب و هرگونه شرایط آب و هوایی دیگر، برای استفاده ورزشکاران بسیار مناسب می باشند.
کیف هوشمند
به کمک یک سنسور یا حس گر، به یادآوری محتویات درون کیف پرداخته، از گم شدن اشیای داخل کیف جلوگیری می کند.
شیر آب هوشمند
به محض نزدیک شدن دست یا هر جسم دیگری در محدوده دید حس گر دستگاه، فرکانسی از آن ساطع شده، انتقال اختلاف پتانسیل حاصل به میکروکنترلر موجود، سبب جاری شدن آب می شود. شیر مذکور، به محض خروج دست از محدوده دید، در مدت زمان 25 هزارم ثانیه آب را قطع می کند.
سیستم های حمل و نقل هوشمند
سیستم های حمل و نقل هوشمند، به معنی استفاده و به کارگیری تکنولوژی های نوین، همچون الکترونیک، ارتباطات و سیستم های کنترلی است.
کاربردهای این گونه سیستم ها عبارتند از:
راهنمای الکترونیکی مسیر، کنترل ترافیک شهری، سیستم های اعلام خطر، تنظیم چراغ های راهنما، شناسایی موقعیت تصادف و در نهایت پردازش اطلاعات مربوط به جابه جایی کالا و مسافر.
تسلیحات نظامی هوشمند
نقش انسان در لحظات بحرانی جنگ، بسیار کمرنگ تر از گذشته شده است؛ به طوری که جنگ های امروزی در حقیقت نبرد کامپیوترهای ما با کامپیوترهای دشمن خواهد بود.
سیستم های شلیک بعد از هشدار کامپیوتر، حضور ماشین هایی با قابلیت های انسانی، مانند بینایی، درک زبان های طبیعی و قدرت استدلال، خلبان اتوماتیک، استفاده از انواع روبات ها جهت شناسایی، تخریب و پاکسازی مناطق جنگی و...، تنها نمونه هایی از کاربردهای نظامی هوش مصنوعی محسوب می گردند.
میکروروبات های جراح که همراه با نوشیدن آب و از راه دهان به درون بدن انسان فرستاده می شوند، با کمک کنترل از راه دور، به کاوش در محیط بدن پرداخته، عکس برداری و انجام عمل جراحی را امکان پذیر می سازند، استفاده از برچسپ های هوشمند برای ردیابی زندانیان، سیستم های هوشمند اعلام زمان مصرف دارو، کارت های شناسایی هوشمند و تراشه های هوشمند با ابعاد نصف یک دانه شن که در زیر پوست قرار می گیرند و جایگزینی برای کارت های اعتباری خواهند بود و...، نمونه های دیگری از کاربردهای وسایل هوشمند هستند.
هدف نهایی هوش مصنوعی، ساخت نوعی انسان مصنوعی است و در حقیقت، ساخت برنامه نرم افزاری که بتواند همانند انسان فکر کند. چنین ماشینی با ترکیب تکنیک های استنباطی پیشرفته و استفاده از توانایی تحلیل گران، مهندسان، سیاست مداران، تصمیم گیرنده های شرایط بحرانی و سایر دانشمندان و بر پایه حجم عظیمی از منابع اطلاعاتی، می تواند بهترین تصمیم را در شرایط بحرانی اتخاذ نماید.
فناوری های جدید بیش از آن که شگفت آور و به دور از درک عمومی باشند، بیان گر شکوه و عظمت خالقی است که آفریننده تفکر، خلاقیت و استعداد صاحبان صنعت و تکنولوژی است؛ آن گونه که سهراب گفت:
کار ما شاید این است،
که میان گل نیلوفر و قرن
پی آواز حقیقت بدویم.