نوشته‌ها

مقدمه

حذف نویز تصاویر _ گروهی از محققان سیستمی را توسعه داده اند که با استفاده از هوش مصنوعی و بدون نیاز به عکس های واضح از منبع، نویز تصاویر را از بین می برد.

شرح خبر

این گروه متشکل از محققان انویدیا، MIT و دانشگاه آلتو در توسعه این سیستم از یادگیری عمیق بهره برده اند که بر خلاف روش های قبلی نیازی به مشاهده نمونه های کامل از تصویر مورد نظر داشته و تنها با استفاده از داده های ناقص یا دو تصویر غیر واضح به افزایش کیفیت تصاویر می پردازد. علاوه بر این نتیجه نهایی افزایش کیفیت، حذف متون یا اصلاح تصویر نسبت به روش های قبلی به مراتب بهتر است.

یادگیری عمیق گونه ای از یادگیری ماشینی است که در آن سیستم با کمک هوش مصنوعی نحوه بازیابی تصاویر دارای نویز از طریق کنار هم قرار دادن تصاویر، متون یا ویدیوها را فرا می گیرد. یکی دیگر از قابلیت های جالب توجه سیستم جدید افزایش کیفیت تصاویر در عرض چند میلی ثانیه است.
مبنای کار هوش مصنوعی در این سیستم بر شبکه عصبی استوار است که با استفاده از تصاویر دارای نویز آموزش دیده است. در این روش هوش مصنوعی علی رغم عدم نیاز به تصاویر واضح از منبع باید دوبار تصویر را مشاهده کند.

آزمایشات این گروه نشان داده که از تصاویر تخریب شده از طریق نویزهایی نظیر «گاوسی افزایشی»، «پواسون» یا ترکیب آنها می توان برای تولید تصاویر بهینه ای استفاده کرد که کیفیت آن‌ها با تصاویر بازیابی‌ شده از عکس های بدون مشکل تقریبا برابر است.
کاربردهای علمی این سیستم مبتنی بر یادگیری عمیق شامل زمینه های پزشکی است که در آن می توان کیفیت اسکن های MRI و تصاویر دیگر را به شکل چشمگیری افزایش داد.

چند ماه قبل نیز تیم تحقیقاتی انستیتوی «ماکس پلانک» به رهبری دکتر مهدی سجادی، الگوریتمی را توسعه داده بودند که با بهره گیری از هوش مصنوعی وضوح تصاویر بی کیفیت را تا حد زیادی بهبود می بخشید.

محاسبات نرم

محاسبات نرم (به انگلیسی: soft computing) به مجموعه‌ای از شیوه‌های جدید محاسباتی در علوم رایانه، هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی و بسیاری از زمینه‌های کاربردی دیگر اطلاق می‌شود. در تمامی این زمینه‌ها به مطالعه، مدل‌سازی و آنالیز پدیده‌های بسیار پیچیده‌ای نیاز است که شیوه‌های علمی دقیق در گذشته، در حل آسان، تحلیلی، و کامل آنها موفق نبوده‌اند.

نکته‌ها و چرایی‌های فلسفی

در مقایسه با تدابیر علمی نرم، روش‌های علمی به‌کاررفته در سده‌های پیشین، تنها از عهدهٔ مدل‌سازی و آنالیز سامانه‌های نسبتاً ساده در مکانیک، فیزیک، و برخی از زمینه‌های کاربردی و مهندسیبرآمده‌اند. مسائل پیچیده‌تری همچون سامانه‌های وابسته به علوم زیست‌شناسی و پزشکی، علوم اجتماعی، علوم انسانی، علوم مدیریت و نظایر آنها بیرون از قلمرو اصلی و توفیق‌آفرین روش‌هایریاضی و تحلیلی دقیق باقی مانده‌بودند. شایان ذکر است که خصایص سادگی و پیچیدگی اموری هستند نسبی، و به‌طور یقین، اغلب مدل‌سازی‌های ریاضی و علمی موفق در گذشته هم، به مفهوم مطلق کلام، بسیار پراهمیت و پیچیده بوده‌اند.

محاسبات نرم با تقبل نادقیق بودن و با محور قراردادن ذهن انسان به‌پیش می‌رود. اصل هدایت‌کنندهٔ محاسبات نرم بهره‌برداری از خاصیت عدم دقیق‌بودن جهت مهارکردن مسئله و پایین‌آوردن هزینهٔ راه‌حل است.

محاسبات نرم را می‌شود حاصل تلاش‌های جدید علمی دانست که مدل‌سازی، تحلیل، و در نهایت کنترل سیستم‌های پیچیده را با سهولت و موفقیت زیادتری امکان‌پذیر می‌سازد. به عنوان مهم‌ترین شاخه‌های این محاسبات، باید منطق فازی، شبکه‌های عصبی مصنوعی، و الگوریتم ژنتیک را بر شمرد.

برخلاف شیوه‌های محاسباتی سخت که تمامی همت و توان خود را به دقیق‌بودن، و “در جهتِ مدل نمودنِ کاملِ حقیقت”، معطوف می‌دارند، روش‌های نرم، براساس تحمل نادقیق‌نگری‌ها، حقایق جزئی و ناکامل، و فقدان اطمینان، استوار گردیده‌اند. درک هرچه روشن‌تر از چرایی، چگونگی، و نیز فلسفهٔ این‌گونه محاسباتِ جدید است که افق‌های جدید در علوم پیچیدهٔ آینده را روشن می‌سازد.

یکی از بزرگ‌ترین زمینه‌های کاربرد محاسبات نرم در ایجاد و گسترش وب معنی‌گرا خواهد بود.

محاسبات نرم در مقایسه با محاسبات سخت به زبان سادهٔ علمی، روش‌های سخت، برآمده از طبیعت و نحوهٔ رفتار ماشین است؛ ولی، در مقابل، شیوه‌های نرم، به انسان و تدابیر اتخاذشده از سویذهن او به‌ منظور حل‌ و فصلِ مسائل، اختصاص پیدا می‌کند.

منبع

 


تعریف محاسبات نرم

شناسایی و نحوه کنترل رفتار یک پدیده و سیستم، از مباحث مهم و کلیدی در امر سیستم کنترل می باشد. اصولاً جهت شناسایی و مدل سازی رفتار یک سیستم به معادله ریاضی آن رجوع می شود. بسیاری از پدیده ها رفتار پیچیده ای دارند و براحتی نمی توان معادله ریاضی آن را بدست آورد. مثلاً نحوه کنترل نوسان بار جرثقیل هوایی جهت قرار دادن بار در نقطه مطلوب، بسیار پیچیده است و اغلب به ۱۰۰% دقیق نیز نخواهد بود و حداقل نیازمند یک معادله دیفرانسل درجه ۵ جهت پیاده سازی آن خواهیم بود.

در صورتی که فقط یک متغیر دیگر بخواهیم به سیستم فوق اضافه نماییم، ممکن است این معادله دیفرانسیل پیچیده تر نیز بشود. بدست آوردن خود این معادله ریاضی دردسر فراوانی دارد، پیاده سازی آن در یک سیستم کنترل الکترونیکی چالش بزرگتری است.

مغز انسان، هرگز برای برخورد با چالش ها و مسائل روزمره پیرامونش، خود را درگیر فرمول و محاسبات پیچیده نمی کند. انسان براساس یادگیری ها و آموخته های خود تصمیماتی می گیرد که منجر به کنترل مسائل پیچیده خواهد بود. اما همین انسان در صورتی که بخواهد نحوه برخورد با یک فرد متخلف را مدل نماید و آن را به یک کامپیوتر بسپارد، حداقل نیاز به دانش معادلات دیفرانسیل، معادلات لاپلاس و … می باشد. اینگونه محاسبات خشک و مبتنی بر معادلات دقیق ریاضیات تحت عنوان “محاسبات سخت” نامیده می شوند.

از طرف دیگر روش هایی وجود دارند که می توانند رفتار پیچیده ترین و مغشوش ترین پدیده ها را نیز با دقت بالایی (نه بصورت ۱۰۰ %دقیق) مدل سازی نمایند. این محاسبات که تحت عنوان “محاسبات نرم” شناخته می شوند، مبتنی بر استنتاج ذهن انسان، شبیه سازی عملکرد نرون های مغز، شبیه سازی رفتار پدیده های اجتماعی طبیعت (الگوریتم های تکاملی مثل ژنتیک، فاخته، کلونی مورچه و…) است.

شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم های فازی و الگوریتم های تکاملی از مهمترین شاخه های محاسبات نرم محسوب می شوند. یک راننده ماهر جرثقیل هوایی جهت کنترل نوسان بار، هرگز در ذهنش یک معادله درجه ۵ را بکار نمی گیرد. او با استفاده از یک سیستم استنتاج فازی ذهنی (تعدادی اگر-آنگاه) به خوبی این سیستم پیچیده را با استفاده از تجربیاتش کنترل می نماید. در واقع می توان این تجربیات فرد متخصص را بصورت قوانین فازی درآورد و به سیستم کنترل سپرد.

در سال های اخیر، کاربرد محاسبات نرم در هوش مصنوعی، داده کاوی و  سیستم های کنترل هوشمند بسیار پر رنگ و چاره ساز بوده است.

منابع

  1. https://fa.wikipedia.org
  2. http://mohammadisite.ir

رباتیک

رباتیک شاخه ای میان رشته ای از مهندسی و علم است که شامل مهندسی مکانیک ، مهندسی برق و علوم رایانه و چند رشته دیگر می‌شود . رباتیک شامل طراحی ، ساخت ، راه اندازی و استفاده از رباتها می شود، همچنین مانند سیستم های رایانه ای ، کنترل ، بازخورد حسگرها و پردازش اطلاعات نیز در این گروه قرار می گیرند.

سیستم دست رباتی سایه

سیستم دست رباتی سایه

ایده ایجاد ماشینهایی که بتوانند به شکل خودکار کار کنند ، به دوران قدیم بازمی گردد ولی تحقیق اساسی در مورد به کاربرد رساندن و استفاده های بالقوه از رباتها تا قرن بیستم انجام نشده بود. در طول تاریخ بارها خاطر نشان شده است که یک روز رباتها خواهند توانست رفتار انسانها را تقلید کنند و کارها را به شیوه مشابه انسان انجام دهند . امروزه رباتیک یک حوزه از علم با رشد سریع است. ، همزمان با ادامه پیشربتهای تکنولوژی ؛ تحقیق ، طراحی و ساخت رباتهای جدید در خدمت اهداف عملی متعددی در حوزه های خانگی ، صنعتی و نظامی انجام می گیرد. بسیاری از رباتها برای انجام شغلهای خطرناک برای مردم انجام وظیفه می کنند ، مانند کار کردن در خنثی سازی بمب ، یافتن بازمانده های زیر آوارهای غیر پایدار ، مین یابی یا جستجوی کشتی های غرق شده .

رباتیک همچنین به عنوان یک هدف آموزشی در مجموعه چند گانه علم ، تکنولوژی ، مهندسی و ریاضی نیز به کار می رود.

ریشه شناسی

رباتیک از کلمه ربات مشتق شده است . خود کلمه ربات برای اولین بار توسط نویسنده ای از اهالی چکسلواکی به نام کارل چاپک و در نمایشنامه ای به اسم کارخانه ربات سازی روسوم در سال ۱۹۲۰ معرفی شد. کلمه روبات از واژه اسلاوی ” روبوتا ” به دست آمده است که در اصل به معنی کارگر به کار می رود. نمایشنامه در مورد یک کارخانه است که آدم های مصنوعی به نام ربات ها تولید می کند ؛ موجوداتی که می توانند با انسانها اشتباه گرفته شوند و این بسیار مشابه ایده های مدرن امروزی در مورد انسان نماها است. کارل چاپک این کلمه را متعلق به خودش نمی داند ، وی یک نامه کوتاه به قسمت ریشه شناسی لغات در فرهنگ انگلیسی آکسفورد نوشته است که در آن برادرش جوزف چاپک را به عنوان ابداع کننده اصلی این کلمه نام برده است.

مطابق فرهنگ انگلیسی آکسفورد کلمه رباتیک اولین بار در نوشته ای توسط آیزاک آسیموف ، در قسمتی از یک داستان کوتاه علمی تخیلی به نام “دروغگو” به کار برده شد. این داستان اولین بار در مجله علمی تخیلی استوندینگ چاپ شد. در آن هنگام آسیموف خودش نمی دانست که این کلمه به نام او ثبت خواهد شد ؛ وی فکر می کرد همان گونه که علم و تکنولوژی مربوط به وسایل الکترونیکی را الکترونیک می نامند ، پس رباتیک به علم و تکنولوژی مربوط به رباتها اشاره خواهد داشت . آسیموف در بعضی از آثارش خاطر نشان می کند که اولین کاربرد کلمه رباتیک در داستان کوتاه او به نام “سرگردانی” ( مجله علمی تخیلی استوندینگ ، مارس ۱۹۴۲ ) بوده است ولی باید توجه کرد که چاپ اصلی داستان “دروغگو” ده ماه پیش از “سرگردانی” بوده است ، بنابراین عموما داستان قدیمی تر به عنوان منشا کلمه شناخته می شود.

منبع


رباتیک، علمی با هدف راحتی انسان

اگر فردی علاقه‌مند به تکنولوژی هستید یا اخبار روز دنیا را در زمینه‌های مختلف علمی دنبال می‌کنید، حتما متوجه شده‌اید، همان گونه که امروزه ربات‌ها در بسیاری از مسائل مانند: ” صنعت، پزشکی، آتش نشانی ، حتی در خانه‌ها و ...”  به کمک انسان‌ها امده و بسیاری از مشکلات را حل کرده است، تاثیر وسیعی در زندگی آینده انسان‌ها خواهند داشت.

امروزه همان طور که شاهد آن هستیم، خانواده‌ها چه در ایران و چه در خارج کشور فرزند خود را تشویق به حضور در کلاس‌های رباتیک و ساخت ربات‌ها می‌کنند و همچنین مسابقات ربات‌ها که در زمینه‌های مختلفی به انجام می‌رسد، با استقبال خوب و رو به رشدی از سوی اکثر کشورها مواجه می‌شود.همچنین رشته‌ی دانشگاهی مهندسی رباتیک و هوش مصنوعی در خارج از کشور با استقبال خوبی از سوی علاقه مندان به این حوزه رو به رو است و زمینه‌های تحقیقاتی و کاری فراوانی برای مهندسین و فارغ التحصیلان این رشته تدارک دیده اند، زیرا  این موضوع برای آن‌ها روشن است، که زندگی امروز و فردا‌ی ما، جدا از ربات‌ها امکان پذیر نیست.

برای آشنایی بیشتر با هوش مصنوعی میتوانید به نوشته هوش مصنوعی چیست مراجعه نمایید.

 

رباتیک-تکنولوژی

 

دکتر  کارو لوکاس قوکاسیان ، دانشمند برجسته ایرانی و از پژوهشگران به‌ نام سیستم‌های هوشمند در ایران بود. زمینه‌ی پژوهش‌های او پیش‌بینی سری‌های زمانی، مدل‌های عاطفی و منطق فازی است. وی همچنین به عنوان «پدر علم رباتیک ایران» شناخته می‌شود.صحبت‌های ایشان در زمینه رباتیک این جمله را تصدیق می‌کند که :

یکی از مهم‌ترین دستاوردهای علمی بشر، علم رباتیک است که با رشد روز افزون دانش بشری، بیشتر وارد زندگی انسان‌ها شده و آن‌ را دست‌خوش تغییر می‌کند. 

رباتیک دقیقا یعنی چه؟

رباتیک علم مطالعه فن آوری مرتبط با طراحی ساخت و اصول کلی و کاربرد ربات‌ها است، که با هدف راحتی انسان و افزایش وقت مفید او به وجود آمده است، به عبارت دیگر رباتیک علم و فن آوری ماشین‌های قابل برنامه ریزی، با کاربردهای عمومی می‌باشد.

هر دستگاه الکترومکانیکی که عمل خاصی را انجام دهد ربات نامیده می‌شود که می‌تواند جهت انجام یک وظیفه خاص برنامه ریزی شود.

کلمه ربات اولین بار توسط Karel Capek  نویسنده نمایشنامه R.U.R روبات‌های جهانی روسیه در سال ۱۹۲۱ ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی (robotnic) به معنی کارگر می‌باشد. تفاوت ربات با انسان از بسیاری جهات قابل چشم پوشی نیست. مثلا خستگی ناپذیری و انجام یک کار تکراری با دقت فراوان و یا کارهایی که توان زیادی نیاز دارند و بازوهای انسان توان لازم برای انجام آن را ندارند به راحتی از عهده ربات‌ها بر می‌آید.

ربات‌ها می‌توانند بسیار ساده و یا با ساختاری پیچیده باشند ولی در همه حالت‌ها ربات، ترکیب علوممکانیک و الکترونیک است.

برخلاف تصور  عمومی از ربات‌ها که به عنوان ربات‌های انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاه‌های رباتیک در مکان‌های ثابتی در کارخانه‌ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابل انعطاف، ولی محدودی را انجام می‌دهند.این دستگاه  حداقل شامل یک کامپیوتر برای نظارت بر اعمال و عملکرد  اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر  و همچنین ممکن است دارای حسگرها و تجهیزات جانبی باشد.

انواع ربات‌ها

 احتمالا این سوال برایتان به‌وجود آمده که ایده اصلی ساخت ربات‌ها چگونه شکل می گیرد و هر ربات از چه قسمت‌هایی تشکیل شده است.

دو نکته در به وجود آمدن و ایده اصلی ربات اهمیت دارد، ابتدا اینکه یک مشکل یا سختی کار وجود دارد و باید حل گردد. دوم اینکه در طبیعت موجودی آن را حل کرده یا نه؟ مثلا تونل زدن زیر خاک یک مشکل بیان می‌گردد. و در طبیعت یک کرم کوچولو به راحتی می‌تواند زیر خاک حرکت نماید این دو باعث طراحی و ساخت یک ربات می‌گردد که به صورت اتوماتیک تونل کنده و پیش می‌رود.

ربات‌ها همانند کامپیوترها قابلیت برنامه ریزی دارند.بسته به نوع برنامه‌ای که شما به آن‌ها می‌دهید، کارها وحرکات مختلفی را انجام می‌دهند. رشته‌ی دانشگاهی نیز تحت عنوان رباتیک وجود دارد که به مسائلی از قبیل: “سنسورها، مدارات ، فیدبک‌ها،پردازش اطلاعات و بست و توسعه ربات‌ها” می‌پردازد.ربات‌ها انواع مختلفی دارند از قبیل: “روبات‌های شمشیر باز، ربات دنبال کننده خط یا مسیریاب، کشتی گیر، فوتبالیست، ربات‌های پرنده و ربات‌های خیلی ریز تحت عنوان «میکرو ربات‌ها» و «نانو ربات‌ها»  نیز وجود دارند. ربات‌ها برای انجام کارهای سخت و دشواری  که بعضی مواقع انسان‌ها از انجام آن‌ها عاجز یا انجام آن‌ها برای انسان خطرناک هستند; مثل: “ربات‌هایی که در نیروگاه‌های هسته‌ای وجود دارند” ،استفاده می‌شوند.کاری که ربات‌ها انجام می‌دهند، توسط میکرپروسسورها (microprocessors) و میکرو کنترل‌ها(microcontroller) کنترل می‌شود.

شما با تسلط در برنامه نویسی میکرو پروسسورها و میکروکنترل‌ها، می‌توانید دقیقا به ربات بگویید همان کاری را که انتظار دارید، انجام دهد.

 

رباتیک-ربات فوتبالیست

 

بعضی از ربات‌ها، ماشین‌های مکانیکی نسبتاً ساده‌ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می‌دهند، که سایر سیستم‌های پیچیده تر که بطور همزمان چند کار انجام می‌دهند، از دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کارشان نیاز دارند.حسگرهای یک ربات ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، طوریکه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسیب زدن، در جای مناسب قرار دهند. ربات دیگری ممکن است دارای نوعی دید باشد.، که عیوب کالاهای ساخته شده را تشخیص دهد. بعضی از ربات‌های مورد استفاده در ساخت مدارهای الکترونیکی، پس از مکان یابی دیداری علامت‌های تثبیت مکان بر روی برد، می‌توانند اجزا بسیار کوچک را در جای مناسب قرار دهند.

ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:

۱. مغز که معمولا یک کامپیوتر است.

۲. محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ‌دنده‌ها و …

۳. سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور و تماسی یا حرکتی باشد.

 

رباتیک-ربات های خط تولید

 

ربات‌هایی که امروزه بسیار  در حال تکاملند، ربات‌های انسان نما  (human robotic) هستند، آن‌ها قادرند اعمالی شبیه انسان را انجام دهند.حتی بعضی از آن‌ها همانند انسان دارای احساسات نیز هستند.برخی دیگر اشکال خیلی ساده‌ای دارند.آن‌ها دارای چرخ یا بازویی هستند که توسط میکروکنترلرها یا میکروپروسسورها کنترل می‌شوند.در واقع میکروکنترلر یا میکرو پروسسور به مانند مغز انسان در ربات کار می‌کند.برخی از ربات‌ها مانند انسان‌ها وجانوران خون گرم در برخورد و رویارویی با حوادث و مسائل مختلف به صورت هوشمند از خود واکنش نشان می‌دهند.یک نمونه از این ربات‌ها، ربات مامور است.

 

رباتیک-ربات شبه انسان

 

برخی ربات‌ها نیز یکسری کارها را به صورت تکراری با سرعت و دقت بالا انجام می‌دهند، مثل ربات‌هایی که در کارخانه‌های خودرو‌سازی استفاده می‌شوند.این گونه ربات‌ها، کارهایی از قبیل جوش دادن بدنه ماشین ، رنگ کردن ماشین را با دقتی بالاتر از انسان بدون خستگی و وقفه انجام می‌دهند.بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مکاترونیک-ربات صنعتی

بازار کار مهندس رباتیک

همان‌طور که در قبل گفته شد، پیش بینی می‌شود که رباتیک یکی از ۱۰ صنعت برتر آینده باشد. کاربرد محصولات رباتیک از محدوده کارخانجات فراتر رفته و در حال ورود به کاربردهای روزمره است.

امروزه کمتر صنعتی را می‌توان یافت که در آن از ربات استفاده نشود . بازوهای رباتیکی که بدون استراحت قطعات و محصولات را از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر جا‌به‌جا می‌کنند، ربات‌های جوشکار ، ربات‌های رنگرز ، ربات‌های بسته بند ، ربات‌های تراشکار ، ربات‌های چاپگر ، ربات‌های کنترل کیفیت ، ربات‌های سوراخکار ، ربات‌های کنترل دما ، ربات‌های هشداردهنده‌ی نشت گاز ، ربات‌های غربال ، سانتریفوژهای خودکار و … همگی نمونه‌هایی از ربات‌ها در کارخانه‌ها هستند.کارخانجات برای افزایش سرعت و کیفیت و دقت و هزینه‌ی پایین تر به سمت رباتیکی کردن تمامی قسمت‌های کارخانه پیش می‌روند و در بعضی از قسمت‌ها که برای انسان خطرناک است مانند جوشکاری و رنگ پاشی و سموم شیمیایی ناچار به استفاده از ربات می‌شوند.

 

رباتیک-ربات‌جوشکار

 

مهندسی رباتیک ارتباط زیادی با مهندسی مکانیک، مهندسی کامپیوتر و مهندسی الکترونیک و علوم کامپیوتر دارد. مهندس رباتیک باید برای ساخت روبات‌ها در این علوم مهندسی مرتبط مسلط باشد به عنوان مثال باید در برنامه نویسی و تنظیم الگوریتم بهینه، طراحی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، طراحی کامپیوتری مدارها، طراحی سیستم آیرودینامیکی و … تبحر و تسلط کافی داشته باشد. مهندس رباتیک به کسب و کارهای مختلف راه حل‌های خودکار و اتوماتیک ارائه می‌کند تا بتوانند کارآمدتر کار کنند. کار دیگر مهندس رباتیک رفع مشکلات موجود در برنامه‌های ربات‌ها و ارائه خدمات فنی به مشتریان است.

رباتیک با مکاترونیک تفاوت های بسیاری دارد که در مقاله مهندسی مکاترونیک می‌توانید جزییات آن را مطالعه نمایید.

مهندس رباتیک فردی است که پاسخگوی  نیاز صنعت در تحقیق و توسعه، طراحی، تولید، نگهداری و تعمیرات ربات‌ها می‌باشد.

یکی از شاخه‌های اصلی مهندسی رباتیک را میتوان بخش تحقیقات دانست. بنابراین در بخش رباتیک به متخصصانی نیاز است که تحقیقات کرده ، مفاهیم و کاربردهای جدید را یافته و راه‌های پیشرفت مفاهیم و کاربردهای موجود را بیابند. می‌توان گفت مهندسی رباتیک زمینه‌ای جذاب برای آنانی است که در حوزه تکنولوژی علاقه و استعداد خوبی دارند.

کار مهندس رباتیک، تحقیق و توسعه طرح‌ها، ساخت نمونه روبات‌ها و بررسی کاربردهای مختلف آن‌ها از حوزه‌های نظامی و خودرو تا حوزه پزشکی و کمک به افراد ناتوان برای رفع مشکلاتشان می‌باشد. همچنین مهندس رباتیک، ربات‌های موجود و توانمندی‌هایشان را ارتقا داده و اصلاحات لازم را روی آن‌ها انجام می‌دهد.

 

رباتیک-بیو‌مکاترونیک

آینده شغلی مهندس رباتیک

مهندس رباتیک می‌تواند در دو حوزه‌ صنعت و  آموزش و پژوهش مشغول به کار شود. صنایع خودرو، هوافضا، تولید تجهیزات الکترونیکی، هسته‌ای، معدن، نساجی، کامپیوتر، کشاورزی و … نمونه‌هایی از حوزه‌ی صنعت هستند. علاقه‌مندان به مشاغل آموزشی وپژوهشی می‌توانند با کسب مدارک عالی در این حوزه، در دانشگاه‌ها و مراکز آموزش عالی تدریس کنند. از آن‌جایی که مهندسی رباتیک رشته‌ای نوپا در کشورمان ایران می‌باشد، فرصت‌های شغلی خوبی در بخش آموزش عالی وجود دارد.

امروزه بسیاری از صنایع کشور از جمله کارخانه‌هایی مانند فولاد ، خودروسازی ، مواد غذایی و … تقریبا تمام اتوماتیک هستند. اما متاسفانه تمام ربات‌های آن وارداتی است و حتی در برخی  موارد نصب و کنترل و تعمیر آن‌ها بر عهده‌ی متخصصان خارجی می‌باشد. شرکت‌های فعال داخلی در حوزه رباتیک صرفا به واردات و در برخی از موارد تعمیرات روبات‌ها می‌پردازند.

علیرغم شرکت فعال گروه‌های دانش آموزی و دانشجویی در مسابقات مختلف رباتیک و کسب مقام‌های برتر، توجه کافی و هدفمند به استفاده ازاین نیروها در صنایع و بخش‌های مختلف کشور برای طراحی، تولید و تعمیر و نگهداری داخلی ربات‌های مورد نیاز نمی‌شود. در سال‌های قبل این مسابقات فقط در حد کسب یک مقام بوده ، نه ارتباطی با صنایع کشور داشته و نه تاثیری در تبدیل کردن ایران به یکی از قطب‌های رباتیک ایران. کشوری مثل ژاپن که به صورت فعال در بحث تحقیقات رباتیک کار می‌کند و به دنبال ساخت روبات‌های انسان نما است، از لحاظ صنعتی و تولید ربات نیز بسیار پیشرفت کرده است تا جایی که یکی از بزرگترین صادرکننده‌های ربات در جهان می‌باشد.

رباتیک-مسابقات

 

از دیگر مشکلاتی که در این حوزه وجود دارد، عدم شناخت و آگاهی لازم مردم به خصوص کارفرمایان و صاحبان صنایع از شغل مهندسی رباتیک است. به عنوان مثال برخی از کارفرمایان هنوز اطلاعات کاملی از رشته‌ی مهندسی رباتیک و توانمندی‌های مهندسان رباتیک ندارند و در استخدام‌های خود از مهندسان دیگر مانند برق و مکانیک استفاده می‌کنند.

در کنار این موارد حوزه رباتیک در جهان و ایران یک بخش جدید و رو به رشد است. در کشور ما نیز چند سالی است که رشته‌ی تخصصی مهندسی رباتیک ایجاد و فارغ التحصیلانی را به بازارکار ارائه کرده است. البته در بخش آموزش ضعف‌هایی وجود دارد که برای پیشرفت حوزه رباتیک باید رفع شود. یکی از مهم ترین آن‌ها تعداد محدود دانشگاه‌های دارنده رشته‌ی مهندسی رباتیک می‌باشد.

جالب است بدانید که میزان متوسط درآمد سالیانه‌ی یک مهندس رباتیک در آمریکا در سال ۲۰۱۳، حدود ۷۱.۰۰۰ دلار آمریکا و در انگلستان حدود ۵۸.۷۰۰ دلار آمریکا اعلام شده است .

اطلاعات و آمار دقیقی از میزان حقوق  مهندسان رباتیک در بخش دولتی و خصوصی کشور در دسترس نمی‌باشد، ولی در بخش خصوصی میزان حقوق و درآمد مهندسان رباتیک متفاوت است. برای یک مهندس مکاترونیک در یک شرکت، بسته به مهارت و تخصص او در آشنایی با سیستم‌ها و نرم افزارهای کامیپوتری درآمد ماهانه ۲ الی ۳ میلیون تومان برای شروع کار به او پرداخت می‌شود.

 

مهارت در نرم‌افزارهای تخصصی مهندسی رباتیک 

با توجه به آنکه شرط ورود به هر شغلی تخصص و مهارت در زمینه‌ی آن شغل است  یکی از مهارت‌های لازم در مهندسی رباتیک یادگیری نرم‌افزارهای تخصصی این رشته است.

مهم‌ترین نرم‌افزارهای تخصصی و کاربردی مهندسی رباتیک

  • Webots
  • RobotWorks
  • Microsoft Robotics
  •  Solidworks
  •  Catia
  • ADAMS
  • Ansys
  • Cosmos
  • Matlab
  • Proteus
  •  Protel
  • Orcad
  • LabVIEW
  • PicBasic
  • bascom
  • wincc

منبع

رباتیک چیست؟ قسمت ۱
رباتیک چیست؟ قسمت ۲

عامل های هوشمند در هوش مصنوعی

قبلا عامل های خردمند (عقلایی) را به عنوان مرکز ثقل رهیافت هوش مصنوعی مشخص کردیم. در این بخش ، این فرضیه را دقیق تر بررسی میکنیم. خواهیم دید که مفهوم عقلانیت (خردگرایی) میتواند به دامنه وسیعی از عاملهایی که در هر محیطی عمل میکنند، اعمال شود. با توجه به اینکه بعضی از عامل ها بهتر از عامل های دیگر رفتار میکنند، به ایده ی “عامل خردمند” یا “عامل عقلایی” میرسیم. “عامل خردمند” عاملی است که حتی الامکان خوب عمل میکند. عملکرد عامل به ماهیت محیط بستگی دارد. بعضی از محیط ها دشوارتر از محیط های دیگر هستند.

عامل ها و محیط ها

عامل هر چیزی است که قادر است محیط خود را از طریق حسگرها (سنسور ها) درک کند و از طریق محرک ها عمل کند. عامل انسانی دارای چشم، گوش و اعضای دیگری برای حس کردن، و دست، پا و دهان و اعضای دیگر به عنوان محرک هایی برای عمل کردن است. عامل روباتیک ممکن است شامل دوربین ها و مادون قرمر و فاصله سنج برای سنسورها و موتورهای متعددی به عنوان محرک ها باشد. عامل نرم افزاری “بسته های شبکه” ، محتویات فایل و ورودی های صفحه کلید را به عنوان ورودی حسی دریافت میکند و از طریق نوشتن در صفحه نمایش، نوشتن در فایل ها و ارسال بسته های شبکه، عمل میکند. از واژه ادراک (percept) برای ورودی های ادراکی عامل در هر لحظه استفاده میکنیم. دنباله ی ادراک یا توالی ادراک عامل، سابقه ی کامل هر چیزی است که عامل تاکنون درک کرده است. به طورکلی، انتخاب فعالیتی (کنشی) توسط عامل در هر لحظه، میتواندبه کل دنباله ی ادراک تا آن زمان بستگی داشته باشد. اگر بتوانیم فعالیت انتخابی عامل را برای هر دنباله ی ادراکی مشخص کنیم، همه چیز را در مورد عامل مطرح کرده ایم. از نظر ریاضی، میگوییم رفتار عامل توسط تابع عامل توصیف میشود که هر دنباله ی ادراک را به یک فعالیت نقش میکند.

تابع عامل را میتوانیم به صورت جدول نشان دهیم تا هر عاملی را تشریح کند. برای اغلب عامل ها، این جدول بسیار بزرگ خواهد بود، ولی میتوانیم حدی را برای طول دنباله ی ادراک در نظر بگیریم. برای ساخت جدول عامل، تمام دنباله های ادراک را در نظر گرفته فعالیت هایی را که عامل در پاسخ به آنها انجام میدهد، ذخیره میکنیم، البته این جدول یک شی ء خارجی است که عامل را مشخص میکند. تابع عامل مربوط به عامل مصنوعی، به طور داخلی توسط برنامه ی عامل پیاده سازی می شود. این دو ایده را از هم تفکیک میکنیم. تابع عامل یک توصیف ریاضی انتزاعی است، و برنامه عامل، پیاده سازی دقیقی است که در معماری عامل اجرا می شود.

تأکید میکنیم که فرضیه ی عامل، ابزاری برای تحلیل سیسیتم هاست، نه یک ویژگی خاص برای تقسیم دنیا به عامل و غیر عامل ها. ماشین حساب را میتوان عاملی در نظر گرفت که با توجه به “دنباله ادراک” ، “=۲+۲” نماد “۴” را نمایش میدهد. اما این تحلیل منجر به درک ماشین حساب نمیشود. از جهاتی تمام حوزه های مهندسی را می توان طراحی کننده ی محصولات مصنوعی دانست که با دنیا تعامل دارند؛ AI (از نظر مؤلفین) در انتهای این طیف واقع است، که در آنجا، محصولات مصنوعی، منابع محاسباتی ارزشمندی دارند و محیط کار ، نیازمند تصمیم گیری مهم است.

رفتار خوب : مفهوم خردمندی یا عقلانیت

عامل خردمند، عاملی است که رفتار خوب انجام میدهد- از نظر ادراکی، به معنای این است که هر عنصر جدول مربوط به تابع عامل، به درستی پر میشود. روشن است که انجام “رفتار درست”، بهتر از انجام “رفتار نادرست” است، اما معنای “رفتار درست” چیست؟ پاسخ به این پرسش قدیمی را، به روش قدیمی ارائه می دهیم: به در نظر گرفتن نتایج رفتار عامل. وقتی یک عامل در محیطی قرار گرفت، بر اساس آنچه که از محیط دریافت می کند، دنباله ای از فعالیت ها را انجام میدهد. این دنباله از فعالیت ها، موجب میشود که محیط از حالتی به حالت دیگر برود، یعنی محیط از دنباله ای از حالت ها عبور میکند. اگر این دنباله از حالتها مطلوب باشد، آنگاه این عامل به درستی عمل کرده است. برای تعیین مطلوب بودن دنباله ای از فعالیت ها، از مفهوم معیار کارایی استفاده میکنیم، که هر دنباله از حالت های محیط را ارزیابی میکند.

توجه کنید که حرف از حالتهای محیط زدیم نه حالتهای عامل. اگر موفقیت را بر اساس نظر عامل در مورد رضایت خود از کارایی اش تعریف کنیم، عامل می تواند خودش را فریب دهد و کارایی خود را بالا بداند و از آنجا نتیجه بگیریم که با خردمندی کامل عمل کرده است. مخصوصا عامل های انسانی، در مواردی که قرار است راجع به موضوعی تصمیم گیری کنند که در آن تصمیم گیری ، سودی به آنها نمیرسد، سابقه ی بدی دارند (سعی می کنند همه چیز را به نفع خود تمام کنند).

روشن است برای تمام کارها و عامل ها، یک معیار کارایی ثابت وجود ندارد؛ معمولا طراح، یک معیار را برای شرایط خاصی ، مناسب می بیند. این کار، چندان آسان نیست.

• خردمندی یا عقلانیت (rationality)

خردمند بودن در هر زمان به چهار چیز بستگی دارد:

۱٫ معیار کارایی که ملاک های موفقیت را تعریف می کند.

۲٫ دانش قبلی عامل نسبت به محیط.

۳٫ فعالیتهایی که عامل میتواند انجام دهد.

۴٫ دنباله ی ادراک عامل در این زمان.

به این ترتیب میتوانیم عامل خردمند را بصورت زیر تعریف کنیم:

برای هر دنباله از ادراک ممکن، عامل خردمند (عقلایی) باید فعالیتی را انتخاب کند که انتظار میرود معیار کارایی اش را به حداکثر برساند. این کار با توجه به شواهدی که از طریق این دنباله ادراک به دست می آید و دانش درونی عامل، صورت می گیرد.

• همه چیزدانی، یادگیری و خود مختاری

باید بین “همه چیزدانی” و خردمندی تمایز قائل شویم. عامل “همه چیزدان”، خروجی واقعی فعالیت های خودش را می داند و می تواند بر اساس آن عمل کند. اما “همه چیزدان” بودن عامل، غیرممکن است. این مثال را در نظر بگیرید: من روزی در حال قدم زدن با احمد هستم و دوست قدیمی خود را در آن طرف خیابان می بینم. هیچ ترافیکی وجود ندارد و “خردمندی” حکم میکند که در عرض خیابان حرکت کنم. در همین حال، در فاصله ۳۳۰۰۰ فوتی، یک هواپیمای مسافری با هواپیمای باری برخورد میکند و قبل از اینکه به آن طرف خیابان بروم، نقش بر زمین میشوم. آیا عبور از عرض خیابان، عقلایی (خردمندی) نبود؟ بعید است کسی بگوید که عبور از عرض خیابان حماقت بوده است.

این مثال نشان میدهد که خردمندی با “کمال مطلوب” متفاوت است. خردمندی، کارایی مورد انتظار را به حداکثر میرساند، در حالیکه کمال مطلوب، کارایی واقعی را به حداکثر می رساند. دست برداشتن از خواسته ی “کمال مطلوب”، فقط به معنای منصف بودن نسبت به عامل ها نیست. موضوع این است که، اگر انتظار داشته باشیم عامل، بهترین فعالیت را انجام دهد، نمیتوان عاملی طراحی کرد که با این مشخصات جور درآید، مگر اینکه کارایی جام جهان نما یا ماشین های زمان را بهبود بخشیم.

تعریفی که ما از خردمندی ارائه دادیم، نیاز به “همه چیزدانی” ندارد. زیرا انتخاب عقلایی (در یک زمان) فقط به “دنباله ادراک” در آن زمان بستگی دارد. باید مطمئن باشیم که ندانسته اجازه ندهیم که عامل به فعالیت های غیرهوشمند بپردازد. انجام فعالیت به منظور اصلاح ادراک های آینده، که گاهی جمع آوری اطلاعات نام دارد، بخش مهمی از خردمندی است. مثال دیگری از جمع آوری اطلاعات، از طریق اکتشاف صورت میگیرد. این تعریف، مستلزم آن است که عامل نه تنها باید اطلاعات را جمع آوری کند، بلکه باید از آنچه که درک میکند، یاد بگیرد.  پیکربندی اولیه ی عامل می تواند دانشی از محیط را ارائه کند، اما هر چه که عامل تجربه بیشتری کسب میکند، ممکن است پیکربندی آن تغییر کند. موارد زیادی وجود دارد که محیط از قبل شناخته شده است. در این موارد لازم نیست عامل درک کند یا بیاموزد، زیرا به درستی عمل خواهد کرد. البته چنین عاملهایی خیلی آسیب پذیر هستند.

اگر عامل به جای ادراکات خود، براساس دانش قبلی طراح خود رفتار کند، می گوییم عامل خودمختار نیست. عامل خردمند باید خودمختار باشد. باید یاد بگیرد که نقص دانش قبلی را چگونه جبران کند. به عنوان یک موضوع عملی، عامل در ابتدا به خودمختاری کامل نیاز ندارد: وقتی عامل تجربه ای ندارد یا تجربه کمی دارد، باید به طور تصادفی عمل کند، مگر اینکه طراح به آن کمک کند. لذا، همان طور که تکامل حیوانات ، واکنش های ذاتی را برای آنها ایجاد میکند تا بیشتر زنده بمانند و به یادگیری خود بیفزایند، منطقی است که بتوان یک عامل هوش مصنوعی را ایجاد کرد که علاوه بر دانش اولیه، قدرت یادگیری داشته باشد. پس از تجربیات کافی با محیط خود ، رفتار عامل خردمند میتواندمستقل از دانش اولیه اش باشد. لذا، توانایی یادگیری منجر به طراحی عاملی میشود که در محیط های مختلف، موفق است.

منبع


منابع

۱٫https://fa.wikipedia.org

۲٫http://retro-code.ir

۳٫http://www.sourcecodes.ir

 

 

مسئله فروشنده دوره‌گرد

 اگر فروشنده دوره گرد از نقطه A شروع کند و فواصل بین نقاط مشخص باشد، کوتاه‌تربن مسیر که از تمام نقاط یکبار بازدید می‌کند و به A بازمی‌گردد کدام است؟

مسئله فروشنده دوره گرد (به انگلیسی: Travelling salesman problem، به‌اختصار: TSP) مسئله‌ای مشهور است که ابتدا در سده ۱۸مسائل مربوط به آن توسط ویلیام همیلتون و توماس کرکمن مطرح شد و سپس در دهه ۱۹۳۰ شکل عمومی آن به وسیله ریاضیدانانی مثلکارل منگر از دانشگاه هاروارد و هاسلر ویتنی از دانشگاه پرینستون مورد مطالعه قرار گرفت.

شرح مسئله بدین شکل است:

تعدادی شهر داریم و هزینه رفتن مستقیم از یکی به دیگری را می‌دانیم. مطلوب است کم‌هزینه‌ترین مسیری که از یک شهر شروع شود و از تمامی شهرها دقیقاً یکبار عبور کند و به شهر شروع برگردد.

 

مسئله فروشنده دوره گرد

تعداد جواب‌های شدنی مسئله، برابر است با {\displaystyle {\frac {1}{2}}(n-1)!}{\displaystyle {\frac {1}{2}}(n-1)!} برای n>۲ که n تعداد شهرها می‌باشد. در واقع این عدد برابر است با تعداددورهای همیلتونی در یک گراف کامل با n رأس.

مسئله‌های مرتبط

مسئله فروشنده دوره گرد یا Traveling Salesman Problem (به اختصار TSP)، یکی از مسائل بسیار مهم و پرکاربرد در علوم کامپیوتر و تحقیق در عملیات است.

سه روش کلی برای کد کردن راه حل‌های مسئله TSP ارائه شده‌است که در الگوریتم‌های مختلفی قابل استفاده هستند. راه حل‌های سه گاه عبارتند از:

الف) نمایش جواب به صورت رشته گسسته جایگشتی که در الگوریتم‌های زیر قابل استفاده است: الگوریتم ژنتیک یا Genetic Algorithms (به اختصار GA) شبیه‌سازی تبرید یا Simulated Annealing (به اختصار SA) جستجوی ممنوعه یا Tabu Search (به اختصار TS) جستجوی همسایگی متغیر یا Variable Neighborhood Search (به اختصار VNS) بهینه‌سازی کلونی مورچگان یا Ant Colony Optimization (به اختصار ACO) جستجوی هارمونی یا Harmony Search (به اختصار HS) و سایر الگوریتم‌های بهینه‌سازی گسسته

ب) نمایش جواب به صورت کلیدهای تصادفی یا Random Key که در الگوریتم‌های زیر قابل استفاده است: الگوریتم ژنتیک یا Genetic Algorithms (به اختصار GA) بهینه‌سازی ازدحام ذرات یا Particle Swarm Optimization (به اختصار PSO) الگوریتم رقابت استعماری یا Imperialist Competitive Algorithm (به اختصار ICA) تکامل تفاضلی یا Differential Evolution (به اختصار DE) بهینه‌سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی یا Bio-geography Based Optimization (به اختصار BBO) استراتژی‌های تکاملی یا Evolution Strategies (به اختصار ES) برنامه‌ریزی تکاملی یا Evolutionary Programming (به اختصار EP) و سایر الگوریتم‌های بهینه‌سازی پیوسته

پ) نمایش جواب به شکل ماتریس‌های شبیه فرومون که توسط تمامی الگوریتم‌های اشاره شده در مورد (ب) قابل استفاده می‌باشد.

  • مسئله معادل در نظریه گراف به این صورت است که یک گراف وزن‌دار کامل داریم که می‌خواهیم کم‌وزن‌ترین دور همیلتونی را پیدا کنیم.
  • مسئله تنگراه فروشنده دوره‌گرد (به انگلیسی: Bottleneck traveling salesman problem، به‌اختصار: bottleneck TSP) مسئله‌ای بسیار کاربردی است که در یک گراف وزن‌دار کم‌وزن‌ترین دور همیلتونی را می‌خواهد که شامل سنگین‌ترین یال باشد.
  • تعمیم‌یافته مسئله فروشنده دوره‌گرد دارای ایالت‌هایی است که هر کدام حداقل یک شهر دارند و فروشنده باید از هر ایالت دقیقاً از یک شهر عبور کند. این مسئله به «مسئله سیاست‌مدار مسافر» نیز شهرت دارد.

الگوریتم‌ها

مسئله فروشنده دوره گرد جزء مسائل ان‌پی سخت است. راه‌های معمول مقابله با چنین مسائلی عبارتند از:

  • طراحی الگوریتم‌هایی برای پیدا کردن جواب‌های دقیق که استفاده از آن‌ها فقط برای مسائل با اندازه کوچک صورت می‌گیرد.
  • استفاده از الگوریتم‌های مکاشفه‌ای که جواب‌هایی به‌دست می‌دهد که احتمالاً درست هستند.
  • پیدا کردن زیرمسئله‌هایی از مسئله یا به عبارت دیگر تقسیم مسئله به مسئله‌های کوچکتر، تا بتوان الگوریتم‌های مکاشفه‌ای بهتر و دقیق‌تری ارائه داد.

الگوریتم‌های دقیق

سرراست‌ترین راه حل امتحان کردن تمامی جایگشتهای ممکن برای پیدا کردن ارزان‌ترین مسیر است که چون تعداد جایگشت‌ها !n است، این راه حل غیرعملی می‌شود. با استفاده از برنامه‌نویسی پویا مسئله می‌تواند با مرتبه زمانی{\displaystyle n^{2}2^{n}}{\displaystyle n^{2}2^{n}} حل شود. راه‌های دیگر استفاده از الگوریتم‌های انشعاب و تحدید برای ۴۰ تا ۶۰ شهر، استفاده از برنامه‌نویسی خطی برای کوچکتر از ۲۰۰ شهر و استفاده از روش برش-صفحه برای اندازه‌های بزرگ است.

الگوریتم‌های مکاشفه‌ای

الگوریتم‌های تقریبی متنوعی وجود دارند که خیلی سریع جواب‌های درست را با احتمال بالا به‌دست می‌دهند که می‌توان آن‌ها را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:

  • مکاشفه‌ای سازنده
  • بهبود تکراری
    • مبادله دوبه‌دو
    • مکاشفه‌ای k-opt
    • مکاشفه‌ای V-opt
  • بهبود تصادفی

پیچیدگی محاسباتی الگوریتم فروشنده دوره گرد

این الگوریتم بطور مستقیم در مرتبه زمانی(!O(n حل می‌شود اما اگر به روش برنامه‌نویسی پویا برای حل آن استفاده کنیم مرتبه زمانی آن (O(n^2*2^n خواهد شد که جز مرتبه‌های نمایی است. باید توجه داشت علی‌رغم آنکه مرتبه نمایی مذکور زمان بسیار بدی است اما همچنان بسیار بهتر از مرتبه فاکتوریل می‌باشد. شبه کد الگوریتم فوق به صورت زیر است که در آن تعداد زیر مجموعه‌های یک مجموعه n عضوی ۲ به توان n می‌باشد و for اول یک ضریب n را نیز حاصل می‌شود که به ازای تمام شهرهای غیر مبدأ می‌باشد و حاصل (n*(2^n را پدیدمی‌آورد؛ بنابراین برای جستجوی کمترین مقدار نیاز به یک عملیات خطی از مرتبه n داریم که در زمان فوق نیز ضرب می‌شود و در نهایت زمان (n^2)*(2^n) را برای این الگوریتم حاصل می‌کند.

 

C({1},1) = 0
  for (S=2 to n)
  for All Subsets S subset of {1,2,3,...} of size S and containing1
  C(S,1) = &
  for All J member of S , J<>1
  C (S , J) = min { C (S - { J } , i) + D i,J: i member of S , i <> J }
 return min j C ({1 . . . n}, J) + D J,1

 

شبه کد مسئله فروشنده دوره گرد

مسئله:یک تور بهینه برای یک گراف وزن دار و جهت دار مشخص نمایید. وزن‌ها اعدادی غیر منفی هستند

ورودی:یک گراف وزن دار و جهت دار و n تعداد گره‌های گراف. گراف با یک ارائه دو بعدی w مشخص می‌شود که سطرها و ستون‌هایش از ۱ تا n شاخص دهی شده‌اند و در ان [w[i][j معرف وزن لبه از گره iام به گره jام است.۴

خروجی:یک متغیر minlength که مقدار ان طول تور بهینه است و یک ارائه دو بعدی p که یک تور بهینه را از روی ان می‌توان ساخت . سطرهای p از ۱ تا n و ستونهای ان با تمامی زیر مجموعه‌های {v-{v1 شاخص دهی شده‌اند . [P[i][A شاخص اولین گره بعد از vi بر روی کوتاهترین مسیر از viتاvj است که از تمام گره‌های A دقیقاً یکبار می‌گذرد.

 

* Void travel ( int n ,
 *              const number W[][],
 * index p[][],
 * number&minlength
* )
* {
* Index i, j, k;
* number D[1..n][subset of V-{vi}];
* for (i= 2 ; i<=n;i++)
* D[i][∅} = w[i][1];
* for(k=1; k<=n-2 ; k++)
* for (all subsets A v-{v1} containing k vertices
* for (i such that j≠۱ and vi is not in A){
* D[i][A] = minimum (W[i][j]+ D[vj][A-{vj}]);
* P[i][A]= value of j that gave the minimum
* }
* D[1][v-{vi}]= minimum (W[1][j]+ D[vj][V-{v1}];
* P[1][V-{v1}]= value of j that gave the minimum ;
* Minlength = D[1][V-{v1}];
* }

 

الگوریتم جستجوی ممنوعه یا Tabu Search یا به اختصار TS، یکی از قوی‌ترین الگوریتم‌ها در زمینه حل مسائل بهینه‌سازی، به خصوص مسائل بهینه‌سازی مبتنی بر گراف و مسائل بهینه‌سازی ترکیباتی (Combinatorial Optimization) است. این الگوریتم در اواخر دهه ۱۹۸۰ و توسط گلووِر (Glover) و همکارانش ارائه گردید. غالباً یکی از مسائلی که برای حل آن‌ها از الگوریتم TS استفاده می‌شود، مسئله فروشنده دوره گرد یا TSP است. این الگوریتم پاسخ‌های بسیار مناسبی را برای انواع مسائل گسسته به خصوص مسئله TSP ارائه می‌کند!

منبع


 

در مسئله فروشنده دوره گرد در پی یافتن کوتاه ترین مسیر در بین مجموعه ای از شهر ها می باشیم، به گونه ای که هر شهر فقط یک بار در مسیر قرار گرفته و مسیر ساخته شده به شهر اولی منتهی شود.

این مسئله علاوه بر جنبه نظری از جنبه عملی نیز کاربرد فراوانی دارد به عنوان مثال در مواردی مانند مسیریابی، ساخت تراشه های الکترونیکی، زمان بندی کارها و غیره مورد استفاده قرار گیرد. اما  در مواجهه با چالش حل مسائل بهینه سازی، که این نوع مسائل در دنیای واقعی بسیار زیاد هستند، روش های کلاسیک اغلب با مشکل مواجه می شوند. به همین دلیل معمولا از روشهای فرا ابتکاری همانند الگوریتم ژنتیک و سایر الگوریتم های تکاملی برای حل این نوع مسائل استفاده میشود

 

به صورت کلی مسئله فروشنده دوره گرد دارای ۳ حالت زیر می باشد.

۱-    فروشنده دوره گرد متقارن

در حالت متقارن مسئله، تعدادی شهر داریم و هزینه رفتن مستقیم از یکی به دیگری را می‌دانیم .مطلوب است کم ‌هزینه‌ترین مسیری که از یک شهر شروع شود و از تمامی شهرها دقیقا یکبار عبور کند و به شهر شروع بازگردد.

۲-   فروشنده دوره گرد نامتقارن

مسأله ­ي فروشنده ­ي دوره­ گرد نامتقارن, یک TSP است که فاصله بين رئوس آن, متقارن نيست. ATSP بسيار مشکل­تر از TSP است، در حقيقت در حالي که TSP متقارن, حتي در گراف­هاي با چندين هزار  رأس, به طور بهينه, قابل حل است, تنها نمونه­هاي خاصي ازATSP را که ماتريس فاصله­ي آنها, تقريباً متقارن است, تنها در گراف­هاي داراي چندين دوجين رأس, مي­توان به طور بهينه حل کرد. به کاربردن هوش مصنوعی  براي ATSP, راحت­ و سر راست است. چون هيچ تغييراتي در الگوريتم اصلي, لازم ندارد. پيچيدگي محاسباتي در حلقه­ي الگوريتم, برنامه­ي کاربردي TSP, يکسان است, زيرا تنها تفاوت آنها در فاصله­ها و ماتريس­هاي ردپا است که در اينجا ديگر متقارن نيستند.

۳-   فروشنده دوره گرد با پنجره های زمانی

مسئله فروشنده دوره گرد با پنجره زمانی، شامل یافتن کوتاهترین طول توری است که به وسیله یک فروشنده دوره گرد طی می شود با این شرایط که فروشنده باید هر گره را فقط یکبار ملاقات کند و در پنجره زمانی معینی به آن سرویس دهد. به این معنا که اگر فروشنده زودتر از محدوده زمانی تعیین شده به آن گره برسد باید منتظر بماند تا بازه زمانی سرویس دهی مربوط به آن گره شروع شود. همچنین اگر دیرتر از پنجره زمانی برسد ارائه سرویس به آن گره دیگر امکان پذیر نخواهد بود.

 

با سلام. قصد دارم در این پست تعدادی از منابع اصلی آموش پردازش تصویر و بینایی ماشین رو معرفی کنم.

امیدوارم که مفید باشد

 

لگچرهای کتاب آقای گنزالس

تعداد فایل : ۱۷ عدد

فرمت: pdf

زبان : انگلیسی

نویسنده: گنزالس

پسورد فایل: behsanandish.com

دانلود

 

______________________________________

 

مفاهیم پایه پردازش تصویر دانشگاه شهید بهشتی

تعداد صفحه: ۱۰۹ صفحه

فرمت: pdf

زبان : فارسی

نویسنده: ‫احمد محمودی ازناوه‬

پسورد فایل: behsanandish.com

دانلود

فهرست مطالب:
‫• مقدمه اي بر پردازش تصوير‬
‫– كاربردهاي پردازش تصوير‬
‫• ساختار تصوير ديجيتال‬
‫• تصاوير رنگي‬
‫• حساسيت چشم‬
‫– تباين‬
‫• حسگرهاي تصوير‬
‫• آشنايي با ‪Matlab‬‬
‫• آشنايي با فضارنگها‬

 

______________________________________

 

 

شناسایی حروف توسط شبکه های عصبی

تو این مطلب می خواهیم بصورت عملی از شبکه های عصبی استفاده کنیم! واقعا خیلی جالبه می خوایم به کامپیوتر سه تا حرف الفبای انگلیسی رو یاد بدیم.
نکته ی جالب تر این هست که حتی به کامپیوتر نمی گیم هر کدوم از حرف ها چی هستن! فقط بهش می گیم که این ها سه حرف مختلف هستند! و کامپیوتر خودش تشخیص می ده هر کدوم متعلق به کدوم گروه هست! به این نوع طبقه بندی اصطلاحا Unsupervised میگویند.

سوال : به نظر میرسه باید توی مثال هامون به کامپیوتر بگیم مثلا این A هست و این B هست!
جواب : اون هم نوعی یادگیری هست که بهش اصطلاحا Supervised می گن. اما توی این مثال حالت جالب تر یعنی Unsupervised رو می خوایم بررسی کنیم. به این صورت که فقط به کامپیوتر می گیم ۳ دسته وجود داره و براش چندین مثال می زنیم و خودش مثال ها رو توی ۳ دسته قرار می ده! در نهایت ما مثلا می تونیم بگیم همه ی مثال هایی که در دسته ی دوم قرار گرفتن A هستند.
شاید جالب باشه بدونید گوگل هم برای دسته بندی اطلاعات از همچین روشی استفاده می کنه! البته کمی پیشرفته تر. مثلا ۱۰۰ متن اقتصادی و ۱۰۰ متن ورزشی به کامپیوتر میده و از کامپیوتر می خواد اونها رو به ۲ بخش تقسیم بندی بکنه! ورودی لغت های اون متن ها هستند. “

ابزار مورد نیاز
برای این که شروع کنیم به چند مورد نیاز داریم:

  1. در مورد هوش مصنوعی و شبکه های عصبی یکم اطلاعات داشته باشید.
  2. برنامه ای برای تولید الگو که ورودی شبکه ی عصبی ما خواهد بود. این برنامه رو میتونید از اینجا تهیه کنید.
  3. نرم افزار JOONE Editor. عبارت JOONE مخفف Java Object Oriented Neural Engine هست. که یک ابزار قدرت مند برای بوجود آوردن و آموزش انواع شبکه های عصبی در Java هست. توی این آموزش ما از ویرایشگر این ابزار استفاده می کنیم که محیطی گرافیکی برای تولید شبکه های عصبی داره و کار با اون بسیار ساده هست. این ابزار از اینجا قابل دریافت هست. بدیهیه که برای نصب این ابزار ابتدا باید جاوا روی کامپیوتر شما نصب باشه.
  4. کمی پشتکار و حوصله.

لینک جایگزین برای دانلود JOONE Editor:
https://sourceforge.net/projects/joone/files/

حالا می خوایم یک سری الگو تولید کنیم. الگو همون مثال هایی هست که گفتیم برای کامپیوتر می زنیم تا بتونه یاد بگیره.
برای این کار از برنامه ای که در شماره ی ۲ ابزارها معرفی کردم استفاده می کنیم. این برنامه خیلی ساده کار می کنه و فقط الگو ها رو از حالت تصویری به ۰ و ۱ تبدیل می کنه.
روش کار به این صورت هست که اول تصویر رو به یک ماتریس ۸ در ۸ تقسیم می کنه. یعنی ۶۴ قسمت. وقتی دکمه ی سمت چپ ماوس پایینه در صورتی که ماوس از هر کدوم از اون ۶۴ بخش رد بشه اون بخش رو داخل ماتریس علامت گذاری می کنه (مقدار اون قسمت رو True می کنه). وقتی دکمه ی Learn زده می شه برنامه مقدار تمام قسمت ها رو از بالا به پایین داخل یک فایل ذخیره می کنه. مقدار هر قسمت می تونه ۰ یا False و ۱ یا True باشه. ”
در صورتی که سورس این برنامرو خواستید کافیه توی بخش نظرات بگید تا براتون میل کنم.
کار با این برنامه خیلی آسون هست همونطور که توی شکل مشخصه.

کافیه الگویی که دوست دارید رو داخل فضای سفید بکشید و دکمه ی Learn رو بزنید. Textbox پایینی برای تغییر دادن آدرس فایلی هست که اطلاعات توی اون ذخیره میشه. و Textbox بالایی برای اینه که بگید این الگو چه حرفی هست که توی این مطلب نیازی به پر کردن اون نیست چون ما بحثمون یادگیری Unsupervised هست. توی مطالب بعدی برای یادگیری Supervised به این فیلد نیاز خواهیم داشت.
خوب من برای اینکه مثال پیچیده نشه ۳ حرف رو می خوام به کامپیوتر یاد بدم. A و C و Z!
برای این کار برای هر کدوم از حروف چهار مثال وارد می کنم و دکمه ی Learn رو می زنم. توی شکل زیر می تونید هر ۱۲ الگو رو ببینید.

فایل خروجی مربوط به این الگوهای مثال از اینجا قابل دریافت هست.همونطور که می بینید هر ردیف به نظر من و شما عین هم هستند. اما اگر کمی بیشتر دقت کنیم می بینیم جای مربع های مشکی با هم فرق دارن. به نظر شما کامپیوتر هم خواهد فهمید هر ردیف نشاندهنده ی یک حرف مجزا هست؟
تشکیل شبکه ی عصبیخوب! حالا می خواهیم ساختار شبکه ی عصبی رو طراحی کنیم. برای این کار از JOONE Editor کمک می گیریم.
صفحه ی اول این نرم افزار به این شکل هست:

توی این مثال ما از یک لایه ی ورودی خطی ۶۴ نورونی استفاده می کنیم که هر نورون یک قسمت از ماتریسی که در بخش قبل گفتیم رو به عنوان ورودی می گیره. به عنوان خروجی هم از یک لایه ی ۳ نورونی WinnerTakeAll استفاده می کنیم. در این نوع خروجی یکی از نورون ها ۱ و بقیه ۰ خواهند بود که برای تقسیم بندی بسیار مناسب هست.

برای شروع ابتدا یک لایه ی FileInput ایجاد می کنیم. توسط این ابزار می تونیم یک فایل رو به عنوان ورودی به شبکه بدیم.
روی FileInput کلیک راست کرده و در Properties اون فایل درست شده در مرحله ی قبلی رو به عنوان fileName انتخاب می کنیم و به عنوان Advanced Column Selector مقدار ۱-۶۴ رو وارد می کنیم تا برنامه متوجه بشه باید از ستون های ۱ تا ۶۴ به عنوان ورودی استفاده کنه.

ایجاد یک لایه ی خطی:

مرحله ی بعدی ایجاد یک Linear Layer یا لایه ی خطی هست. بعد از ایجاد این لایه Properties اون باید به شکل زیر باشه:

همونطور که می بینید تعداد ردیف ها ۶۴ مقداردهی شده که دلیلش این هست که ۶۴ ورودی داریم.
حالا با انتخاب FileInput و کشیدن نقطه ی آبی رنگ سمت راست اون روی Linear Layer خروجی FileInput یعنی اطلاعات فایل رو به عنوان ورودی Linear Layer انتخاب می کنیم.
تا این لحظه ما یک لایه ی ۶۴ نورونه داریم که ورودی اون مقادیر مثال های تولید شده در مرحله ی قبل هست.

ایجاد لایه ی WinnerTakeAll :

خوب توی این مرحله لایه ی خروجی که یک لایه ی WinnerTakeAll هست رو تولید می کنیم. Properties این لایه باید به شکل زیر تغییر پیدا کنه تا اطمینان پیدا کنیم الگوها به سه دسته تقسیم میشن:

حالا باید بین لایه ی خطی و لایه ی WinnerTakeAll ارتباط برقرار کنیم. برای این کار باید از Kohonen Synapse استفاده کنیم و Full Synapse جواب نخواهد داد. پس روی دکمه ی Kohonen Synapse کلیک کرده و بین لایه ی خطی و لایه ی WinnerTakeAll ارتباط ایجاد می کنیم.
در آموزش های بعدی فرق انواع سیناپس ها رو بررسی خواهیم کرد.آموزش شبکه

تا این لحظه شبکه باید به این شکل باشه. حالا می تونیم آموزش شبکرو شروع کنیم. برای این کار در منوی Tools بخش Control Panel رو انتخاب می کنیم. و در صفحه ی جدید learningRating و epochs و training pattern و learning رو به شکل زیر تغییر می دیم.

epochs تعداد دفعاتی که مرحله ی آموزش تکرار میشرو تعیین می کنه.
learningRate ضریبی هست که در یادگیری از اون استفاده می شه. بزرگ بودن اون باعث میشه میزان تغییر وزن نورون ها در هر مرحله بیشتر بشه و سرعت رسیدن به حالت مطلوب رو زیاد می کنه اما اگر مقدار اون خیلی زیاد شه شبکه واگرا خواهد شد.
training patterns هم تعداد الگو هایی که برای آموزش استفاده می شن رو نشون می ده که در این مثال ۱۲ عدد بود.
بعد از اینکه تمام تغییرات رو ایجاد کردیم دکمه ی Run رو می زنیم و منتظر می شیم تا ۱۰۰۰۰ بار عملیات یادگیری انجام بشه.

تبریک می گم! شما الان به کامپیوتر سه حرف A و C و Z رو یاد دادید!
اما خوب حالا باید ببینید کامپیوتر واقعا یاد گرفته یا نه.
برای این کار از یک لایه ی FileOutput استفاده می کنیم تا خروجی شبکرو داخل یک فایل ذخیره کنیم.
Properties لایه ی FileOutput باید بصورت زیر باشه:

همونطور که می بینید به عنوان fileName مقدار c:\output.txt رو دادیم. یعنی خروجی شبکه در این فایل ذخیره میشه.
حالا کافیه لایه ی WinnerTakeAll رو به لایه ی FileOutput متصل کنیم.
بعد از متصل کردن این دو لایه شکل کلی باید بصورت زیر باشه:

برای اینکه فایل خروجی ساخته بشه باید یک بار این شبکرو اجرا کنیم. برای این کار مجددا در منوی Tools بخش Control Panel رو انتخاب می کنیم و در اون learning رو False و epochs رو ۱ می کنیم تا شبکه فقط یک بار اجرا شه. پس از تغییرات این صفحه باید به شکل زیر باشه:

حالا با توجه به اینکه من اول چهار مثال A رو وارد کردم و بعد به ترتیب چهار مثال C و چهار مثال Z رو ببینیم خروجی این شبکه به چه شکل شده.
باور کردنی نیست! خروجی به این شکل در اومده:

۱٫۰;۰٫۰;۰٫۰
۱٫۰;۰٫۰;۰٫۰
۱٫۰;۰٫۰;۰٫۰
۱٫۰;۰٫۰;۰٫۰
۰٫۰;۱٫۰;۰٫۰
۰٫۰;۱٫۰;۰٫۰
۰٫۰;۱٫۰;۰٫۰
۰٫۰;۱٫۰;۰٫۰
۰٫۰;۰٫۰;۱٫۰
۰٫۰;۰٫۰;۱٫۰
۰٫۰;۰٫۰;۱٫۰
۰٫۰;۰٫۰;۱٫۰

همونطور که می بینید ۴ خط اول که مربوط به A هستن ستون اولشون ۱ هست و در چهار خط دوم ستون دوم و در چهار خط سوم ستون سوم!
این یعنی کامپیوتر بدون اینکه کسی به اون بگه کدوم مثال ها کدوم حرف هست خودش فهمیده و اون ها رو دسته بندی کرده.
سوال :  ممکنه چون پشت هم دادید مثال هر حرف رو اینطوری نشده؟
جواب : نه! کامپیوتر که نمی دونسته من می خوام مثال های هر حرف رو پشت سر هم بدم! من برای راحتی خودم این کار رو کردم. شما می تونی ورودی هاتو غیر مرتب بدی!
سوال : دلیل خاصی داره که در A ستون اول ۱ هست و …
جواب : نه! ممکن بود برای A ستون دوم ۱ بشه و یا هر حالت دیگه. شما اگر امتحان کنید ممکنه تفاوت پیدا کنه. اما مهم اینه در تمام A ها یک ستون خاص مقدارش ۱ و بقیه ی ستون ها مقدارشون صفر می شه. پس یعنی کامپیوتر تونسته به خوبی تقسیم بندی کنه.

حالا می خوایم شبکرو با سه مثال جدید تست کنیم که در مثال های آموزشی نبوده! برای این کار من با استفاده از برنامه ی تولید الگو ۳ مثال جدید درست می کنم و به عنوان فایل ورودی در شبکه فایل جدید رو انتخاب می کنم.
توی شکل زیر سه مثال جدید رو می تونید ببینید:

برای جذابیت علاوه بر این سه مثال ۲ مثال دیگه هم که حروف خاصی نیستند گذاشتم!

فایل خروجی این مثال ها از اینجا قابل دریافت هست.

خوب حالا بگذارید ببینیم کامپیوتر چه جوابی می ده. با توجه به اینکه اول مثال C بعد مثال Z و بعد مثال A رو وارد کردم. دو مثال بعدی هم به ترتیب مثال بد خط سمت چپ و مثال بد خط سمت راست هستند. و اما جواب:

۰٫۰;۱٫۰;۰٫۰
۰٫۰;۰٫۰;۱٫۰
۱٫۰;۰٫۰;۰٫۰
۰٫۰;۰٫۰;۱٫۰
۰٫۰;۱٫۰;۰٫۰

کامپیوتر سه مورد اول رو به خوبی C و Z و A تشخیص داده. و دو مورد بد خط هم به ترتیب از چپ به راست Z و C تشخیص داده!
حتی برای انسان هم سخته فهمیدن اینکه مورد های چهارم و پنجم چی هستند اما اگر خوب دقت کنید می بینید به مواردی که کامپیوتر خروجی داده نزدیک تر هستند.
کامپیوتر شعور نداره! اما ما سعی کردیم طریقه ی عملکرد مغز رو به صورت خیلی ابتدایی و به ساده ترین نحو توش شبیه سازی کنیم! ”
تو  این مطلب دیدیم که کامپیوتر تونست بدون اینکه ما براش مثال هایی بزنیم و بگیم هر کدوم چه حرفی هستند و فقط با دادن تعداد دسته ها، مثال ها رو به سه دسته همونطوری که انسان ها تقسیم می کنند تقسیم کنه. همونطور که گفتیم به این نوع دسته بندی، دسته بندی Unsupervised میگن.
منبع

سامانه توصیه گر

سیستم توصیه گر (به انگلیسی: Recommender System) یا سامانه پیشنهادگر (واژه سیستم یا سامانه گاهی با پلتفرم یا موتور جایگزین می‌شود)، با تحلیل رفتار کاربر خود، اقدام به پیشنهاد مناسب‌ترین اقلام (داده، اطلاعات، کالا و…)می‌نماید. این سیستم رویکردی است که برای مواجهه با مشکلات ناشی از حجم فراوان و رو به رشد اطلاعات ارائه شده‌است و به کاربر خود کمک می‌کند تا در میان حجم عظیم اطلاعات سریع‌تر به هدف خود نزدیک شوند. برخی سامانه پیشنهادگر را معادل پالایش گروهی (به انگلیسی: Collaborative filtering) می‌دانند.

مقدمه

پیش بینی می‌شد که تا اوایل سال ۲۰۰۷ میلادی در سایت دانشنامه اینترنتی ویکی‌پدیا چیزی حدود ۵٫۱ میلیون مقاله به ثبت رسیده باشد یا سایت مدیریت و به اشتراک‌گذاری تصاویر فلیکر بالغ بر ۲۵۰ میلیون تصویر را در خود جای دهد. از این رو، می‌توان گفت که ما در میان حجم عظیمی از داده و اطلاعات قرار گرفته‌ایم که بدون راهنمایی و ناوبری درست ممکن است انتخاب‌هایی غلط یا غیر بهینه از میان آن‌ها داشته باشیم. سیستم‌های توصیه‌گر سیستم‌های تأثیرگذار در راهنمایی و هدایت کاربر، در میان حجم عظیمی از انتخاب‌های ممکن، برای رسیدن به گزینه مفید و مورد علاقه وی هستند، به گونه‌ای که این فرایند برای همان کاربر شخصی‌سازی شده باشد.

تعاریف متفاوتی برای سیستم‌های توصیه‌گر ارائه شده‌است. از آن جمله، تعریف کلی‌نگر و خلاصه آقای Ting-peng liang در سال ۲۰۰۷ است که RS را زیرمجموعه‌ای از DSSها می‌داند و آن‌ها راسیستم‌های اطلاعاتی تعریف می‌کند که، توانایی تحلیل رفتارهای گذشته و ارائه توصیه‌هایی برای مسائل جاری را دارا هستند. به زبان ساده‌تر در سیستم‌های توصیه‌گر تلاش بر این است تا با حدس زدن شیوه تفکر کاربر (به کمک اطلاعاتی که از نحوه رفتار وی یا کاربران مشابه وی و نظرات آن‌ها داریم) به وی مناسب‌ترین و نزدیک‌ترین کالا به سلیقه او را شناسایی و پیشنهاد کنیم. این سیستم‌ها در حقیقت همان فرایندی که ما در زندگی روزمره خود به کار می‌بریم و طی آن تلاش می‌کنیم تا افرادی با سلایق نزدیک به خود را پیدا کرده و از آنها در مورد انتخاب‌هایمان نظر بخواهیم. توصیه‌هایی که از سوی سیستم‌های توصیه‌گر ارائه می‌شوند به طور کلی می‌توانند دو نتیجه دربرداشته باشند:

  • کاربر را در اخذ تصمیمی یاری می‌کنند (که مثلاً از میان چندین گزینه پیش رو کدام بهتر است و آن را انتخاب کند و …).
  • موجب افزایش آگاهی کاربر، در زمینه مورد علاقه وی می‌شود (مثلاً در حین ارائه توصیه به کاربر موجب می‌شود تا وی با اقلام و اشیاء جدیدی را که قبلاً آنها را نمی‌شناخته، آشنا شود).

سیستم‌های توصیه‌گر برای هر دو طرف یک تعامل (تجاری یا غیرتجاری)، مفید هستند و مزایایی را فراهم می‌آورد. برای نمونه در یک تعامل تجاری، مشتری‌ها از این جهت که عمل جستجو در میان حجم زیاد اطلاعات برای آن‌ها تسهیل و تسریع می‌شود، استفاده از سیستم‌های توصیه‌گر را مفید می‌دانند؛ فروشندگان به کمک این سیستم‌ها می‌توانند رضایت مشتریان را بالا برده و نیز فروش خود را افزایش دهد.

مزایا و پیشرفت‌ها

حجم فراوان و روبه رشد اطلاعات بر روی وب و اینترنت، فرایند تصمیم‌گیری و انتخاب اطلاعات، داده یا کالاهای مورد نیاز را، برای بسیاری از کاربران وب دشوار کرده‌است. این موضوع، خود انگیزه‌ای شد تا محققین را وادار به پیداکردن راه‌حلی برای رویارویی با این مشکل اساسی عصر جدید که با عنوان سرریز داده‌ها شناخته می‌شود کند. برای رویارویی با این مسئله تاکنون دو رویکرد مطرح شده‌اند، اولین رویکردی که به کار گرفته شد استفاده از دو مفهوم بازیابی اطلاعات و تصفیه‌سازی اطلاعات بود. عمده محدودیتی که این دو مفهوم در ارائه پیشنهادات دارند، این است که برخلاف توصیه‌گرهای انسانی (مثل دوستان، اعضای خانواده و …)، این دو روش قادر به تشخیص و تفکیک اقلام با کیفیت و بی کیفیت، در ارائه پیشنهاد برای یک موضوع یا کالا، نیستند. مشکل مذکور، موجب شد تا رویکرد دومی تحت عنوان سیستم توصیه‌گر پدید آید. این سیستم‌های جدید، مشکل سیستم‌های موجود در رویکرد اولیه را حل کرده‌اند.

تاریخچه

تقریباً در اواسط دهه ۹۰ بود که مطالعه بر روی سیستم‌های توصیه‌گر به عنوان یک شاخه مستقل در تحقیقات مطرح شد و علت این توجه خاص، ابراز تمایل محققین، برای حل مشکل روش‌های توصیه‌گری بود که در رویکرد اولیه به مسئله جستجو در حجم فراوان اطلاعات، از آنها استفاده می‌شد.

ظرفیت رایانه‌ها در فراهم آوردن توصیه‌ها تقریباً از همان اوایل تاریخ‌چه رایانه‌ها شناخته شد. گراندی، یک کتابدار کامپیوتری گامی اولیه به سمت سامانه‌های توصیه‌گر خودکار بود. این کتابدار یک توصیه‌گر نسبتاً ساده و اولیه بود که کاربران را به قالب‌هایی بر اساس مصاحبه کوتاه با استفاده از اطلاعات مستقیم‌کدشده(hard-coded) دربارهٔ سلایق کتاب قالب‌های مختلف گروه‌بندی می‌کرد تا توصیه‌ها را تولید کند، ولی این کار ورود اولیه مهم به فضای سامانه‌های توصیه‌گر قلمداد می‌شود.

در اوایل دهه نود میلادی، تکنیک پالایش مشارکتی به عنوان راه‌حلی برای مدیریت فضای اطلاعات بسیار زیاد آنلاین بوجود آمدند. تپستری Tapestry یک سامانه پالایش مشارکتی دستی بود. این سامانه به کاربر اجازه انجام پرس‌وجو برای آیتم‌های موجود در یک حوزه اطلاعاتی مانند ایمیل بر اساس عقاید و اقدامات دیگر کاربران می‌داد (همه ایمیل‌هایی که از طرف John فوروارد شده‌اند را به من نشان بده). این‌کار مستلزم تلاش از طرف کاربرانش بود ولی به آنها اجازه کنترل واکنش‌های خوانندگان قبلی یک قسمت از مکاتبات را می‌داد تا میزان ارتباطش با آنها را تعیین کند.

خیلی زود بعد از سامانه‌های خودکار پالایش مشارکتی، مکان‌یابی خودکار عقاید مرتبط و تجمع آنها برای دادن توصیه مطرح شد. GroupLens از این تکنیک برای تعیین کردن مقاله‌های Usenet که احتمال دارد مورد علاقه کاربر خاصی باشد استفاده کرد. کاربران تنها نیاز داشتند تا نمره‌دهی یا دیگر اقدامات قابل مشاهده انجام دهند. سامانه اینها را با نمره‌ها یا اقدامات کاربران دیگر ترکیب می‌کرد تا نتایج شخصی‌شده تولید کند. با این سامانه‌ها، برای دریافت پیشنهادات، کابران نه قادرند هیچ اطلاعات مستقیمی از عقاید دیگر کاربران بدست بیاورند و نه نیازی دارند تا بدانند کاربران یا آیتم‌های دیگر سامانه چه‌چیزهایی هستند.

طی این دوره، سامانه‌های توصیه‌گر و پالایش مشارکتی تبدیل به موضوعی مورد علاقه در بین محققین حوزه‌های تعاملات انسان-رایانه، یادگیری ماشین و بازیابی اطلاعات شدند. این علاقه منجر به ایجاد تعدادی سامانه توصیه‌گر برای زمینه‌های مختلفی شد از جمله Ringo برای موسیقی، توصیه‌گر ویدیو BellCore برای فیلم‌ها و Jester برای لطیفه‌ها شد. خارج از دنیای رایانه، حوزه بازاریابی توصیه‌ها را برای توانایی‌شان در افزایش فروش و بهبود تجربه مشتریان آنالیز کرده است.

در اواخر دهه نود میلادی، پیاده‌سازی‌های تجاری فناوری توصیه‌گرها شروع به ظهور کردند. شاید معروف‌ترین کاربرد فناوری‌های سامانه‌های توصیه گر وب‌سایت Amazon.com باشد. بر اساس تاریخ‌چه خرید، تاریخ‌چه بازدید و آیتمی که کاربر درحال مشاهده آن است آنها به کاربر آیتم‌هایی را توصیه می‌کنند تا برای خرید درنظر بگیرد.

از زمان بکارگیری توسط آمازون، فناوری توصیه، اغلب بر اساس پالایش مشارکتی، در بسیاری از سامانه‌های تجارت الکترونیک و آنلاین تعبیه شده است. یک انگیزه قابل ملاحظه برای انجام اینکار افزایش حجم فروش است، مشتریان ممکن است کالایی را بخرند اگر آن کالا به آنها پیشنهاد شود ولی درغیراینصورت ممکن است آن کالا را نخرند. شرکت‌های بسیاری مانند NetPerceptions و Strands بخاطر فراهم کردن فناوری و خدمات توصیه به خرده‌فروشان آنلاین بوجود آمده‌اند.

جعبه ابزار تکنیک‌های توصیه گر به چیزی بیش از پالایش مشارکتی گسترش یافته‌اند و شامل رویکردهای محتوامحور(Content-Based) بر اساس متدهای بازیابی اطلاعات، استنتاج بیزی (Bayesian Inference) و استدلال مورد محور (Case-Based Reasonong) می‌باشد. این متدها بجای یا درعوض الگوهای نمره دهی کاربران، محتوا یا ویژگی‌های اصلی آیتم‌هایی که قرار است توصیه شود را درنظر می‌گیرند. با به بلوغ رسیدن استراتژی‌های توصیه مختلف، سامانه‌های توصیه‌گر ترکیبی (Hybrid Recommender Systems) نیز ظهور یافته‌اند و الگوریتم‌های مختلفی را در سیستم‌های مرکبی ترکیب کرده‌اند که بر اساس قدرت الگوریتم‌های تشکیل‌دهنده‌شان ایجاد شده‌اند. البته در کنار رویکردهای محتوا محور، پالایش مشارکتی، هم روش تکی و هم ترکیب‌شده‌اش به عنوان روشی مؤثر همچنان مطرح هستند.

زمانی که Netflix جایزه Netflix Prize را در سال ۲۰۰۶ به منظور بهبود بخشیدن وضعیت توصیه‌های فیلمش برقرار کرد، تحقیق بر روی الگوریتم‌های سامانه‌های توصیه‌گر توجه بسیاری را به خودش جلب کرد. هدف این رقابت ساختن یک الگوریتم توصیه‌گری بود که بتواند الگوریتم CineMatch که متعلق به خود Netflix بود را با ۱۰٪ بهبود در آزمایشات آفلاین شکست دهد. این امر موجب ایجاد خروشی از اقدامات شد، هم در بین محیط آکادمیک و هم در بین سایر علاقمندان. جایزه یک میلیون دلاری ارزشی را که فروشندگان برای دقت توصیه‌ها قائل هستند نشان می‌دهد[۱].

کاربردها

سیستم‌های توصیه‌گر کاربردهای فراوانی دارند که برخی از زمینه‌های کاربردی آن به شرح زیر است:

  • تجارت الکترونیک: برای توصیه محصولات و خدمات مختلف.
  • اینترانت‌های بنگاهی: برای پیدا کردن افراد خبره در یک زمینه خاص یا افرادی که در رویارویی با شرایط مشابه، تجاربی کسب کرده و راه حل‌هایی یافته‌اند (بیشتر داخل یک سازمان کاربرد دارد).
  • کتابخانه دیجیتال: پیدا کردن کتاب، مقاله و …
  • کاربردهای پزشکی: انتخاب پزشک متناسب با شرایط (مکان، نوع بیماری، زمان و …) بیمار، انتخاب دارو و …
  • مدیریت ارتباط با مشتری CRM: برای ارائه راهکارهایی برای حل مشکلات تولیدکننده و مصرف‌کننده در زنجیره تأمین.

مقایسه سامانه‌های توصیه گر و سامانه‌های تصمیم‌یار کلاسیک

اگر چه شباهت‌های بسیاری بین این دو سیستم وجود دارد اما بین آن‌ها تفاوت‌هایی هم هست، که مهم‌ترین این تفاوت‌ها، این است که در DSSها کاربر نهایی مدیران ارشد یا میانی یک سازمان هستند، در حالی که در سیستم‌های توصیه‌گر کاربری سیستم به سطح خاصی محدود نمی‌شود و سیستم مورد استفاده عام است. اما عمده شباهت این دو سیستم نیز بر این اساس که سیستم‌های توصیه‌گر، جدای از دیدگاه سطوح کاربری و به لحاظ فنی، به نوعی زیر مجموعه DSS به شمار می‌روند. هر دوی آنها کاربر خود را در اخذ تصمیم، یاری می‌کنند و هر دو سیستم‌های اطلاعاتی‌ای هستند که دارای پایگاه دانش، پایگاه داده، رابط کاربری و … می‌باشند.

تعاریف و اصطلاحات عمده

لازم است برای درک مفهوم سیستم توصیه‌گر، مفاهیم چهارگانه و ابتدایی زیر را بررسی کنیم.

  • در سیستم‌های توصیه گر به کاربری که توصیه جاری در سیستم، برای وی در حال پردازش و آماده شدن است، کاربر فعال یا کاربر هدف می‌گویند.
  • الگوریتم‌های به کار رفته در این سیستم‌ها، از ماتریسی به نام ماتریس رتبه‌ها استفاده می‌کنند؛ اصطلاحات رایج برای این ماتریس Rating Database و Preference Database نیز هستند.
  • از فعل مصرف کردن در سیستم‌های توصیه‌گر، زمانی استفاده می‌کنند که کاربر توصیه ارائه شده را می‌پذیرد. به عبارتی وقتی کاربری پیشنهادی را که توسط سیستم به وی شده می‌پذیرد، می‌گوییم کاربر آن پیشنهاد را مصرف کرده، این پذیرش می‌تواند به شکل‌های مختلفی باشد، مثلاً کاربر، کتاب پیشنهادی را می‌خرد، سایت پیشنهادی را مرور می‌کند یا به شرکت خدماتی ای که به او پیشنهاد شده مراجعه می‌کند. ساختار ماتریس رتبه‌ها بدین گونه‌است که در آن، هر سطر ماتریس نمایانگر یک کاربر و هر ستون آن معرف کالایی (شئای) خاص است.

حال با مفهوم تابع سودمندی آشنا خواهیم شد که قصد داریم به کمک آن یک مدل کلی ریاضی از سیستم‌های توصیه‌گر را نیز ارائه دهیم. در واقع یک سیستم توصیه‌گر را می‌توان با این نگاشت همسان دانست و مدل کرد: {\displaystyle u:C*S->R}{\displaystyle u:C*S->R}

فرض کنید C مجموعه تمامی کاربران و S مجموعه اقلام در دسترس باشند. تابعی را که میزان مفید و متناسب بودن کالای S برای کاربر C را محاسبه می‌کند با u نشان می‌دهیم، که در آن R مجموعه‌ای است کاملاً مرتب (براساس میزان اهمیت). هرکدام از عناصر S را می‌توان با مجموعه‌ای از خصوصیات، مشخص کرد. برای مثال، محصولی مثل فیلم را می‌توان با مشخصه‌هایی چون عنوان فیلم، کارگردان، طول زمانی فیلم، تاریخ تولید و … ثبت کرد. همچنین عناصر مجموعه C را نیز می‌توان بر اساس ویژگی‌های مثل سن، جنسیت و … ثبت کرد. (باید توجه داشت که u روی تمام فضای مجموعه آغازین S×C تعریف شده نیست؛ از این رو باید برون‌یابی شود)

سیستم توصیه گر (Recommender System) قسمت ۱
سیستم توصیه گر (Recommender System) قسمت ۲
سیستم توصیه گر (Recommender System) قسمت ۳

آزمون‌تورینگ

آزمون تورینگ روشی برای سنجش میزان هوشمندی ماشین است. آزمون به این صورت انجام می‌گیرد که یک شخص به عنوان قاضی، با یک ماشین و یک انسان به گفتگو می‌نشیند، و سعی در تشخیص ماشین از انسان دارد. در صورتی که ماشین بتواند قاضی را به گونه‌ای بفریبد که در قضاوت خود دچار اشتباه شود، توانسته است آزمون را با موفقیت پشت سر بگذارد.

برای اینکه تمرکز آزمون بر روی هوشمندی ماشین باشد، و نه توانایی آن در تقلید صدای انسان، مکالمه تنها از طریق متن و صفحه کلید و نمایشگر کامپیوتر صورت می‌گیرد.

 

آزمون استاندارد تورینگ

آزمون استاندارد تورینگ، که در آن بازیکن C به عنوان قاضی سعی دارد تشخصی دهد کدام یک از A یا B انسان است.

آزمون تورینگ

تست تورینگ یک تست از توانایی ماشین است برای نمایش دادن رفتاری هوشمندانه شبیه به انسان. آزمون تورینگ در سال ۱۹۵۰ توسط آلن تورینگ،ریاضیدان انگلیسی مطرح گردید. از نظر تورینگ، پرسش «آیا ماشین‌ها می‌توانند تفکر کنند» بی‌معنی‌تر از آن بود که بتوان پاسخ روشنی به آن داد. چرا که نمی‌توان تعریف مشخصی برای تفکر ارائه داد. بنابراین تورینگ پرسش را به این گونه مطرح نمود: آیا می‌توان ماشینی ساخت که آزمون تورینگ را پشت سر بگذارد؟

هم اکنون دو نسخهٔ مختلف از این آزمون وجود دارد: آزمون استاندارد تورینگ، و آزمون تقلید.

آزمون تقلید

در این آزمون، دو شخص با جنسیت‌های متفاوت، از طریق یادداشت با شخص سومی که قاضی است گفتگو می‌کنند. قاضی این دو بازیکن را نمی‌بیند، و با پرسش و پاسخ سعی دارد تشخیص دهد کدام یک مرد و کدام یک زن هستند. نقش بازیکن اول این است که قاضی را به نحوی بفریبد که در تشخیص جنست آن دو اشتباه کند.

تورینگ نقش بازیکن فریبکار را به ماشین سپرد، و در صورتی که این ماشین موفق شود که قاضی را بفریبد، از آزمون موفق بیرون آمده است و می‌توان آن را ماشین هوشمند نامید.

مشکلات آزمون تورینگ

آزمون تورینگ فرض می‌کند که انسان‌ها می‌توانند با مقایسهٔ میان رفتار ماشین و انسان، پی به میزان هوشمند بودن آن ببرند. به دلیل این فرض، و تعدادی پیش فرض‌های دیگر، دانشمندان حوزهٔهوش مصنوعی صحت آزمون تورینگ را مورد تردید قرار دادند.

اولین نکته‌ای که مطرح می‌گردد این است که تعدادی از رفتارهای انسان هوشمندانه نیستند. به عنوان مثال، توانایی توهین به دیگران، یا اشتباه‌های تایپی مکرر هنگام نوشتن با صفحه کلید.

نکتهٔ دومی که به آن اشاره می‌گردد این است که بعضی از رفتارهای هوشمندانه، انسانی نیستند. به عنوان مثال، کامپیوترها بسیار سریع‌تر از انسان محاسبه می‌کنند.

تورینگ پیشنهاد داده است که ماشین می‌تواند به صورت اتفاقی در خروجی خود اشتباهاتی را وارد کند، یا مدت زمان زیادی را صرف محاسبات کرده و در انتها پاسخی اشتباه دهد که قاضی را بفریبد، تا «بازیکن» بهتری باشد.

منبع


آزمون تورینگ؛ غایتی که در گنجه خاک می‌خورد

آزمون تورینگ چیست و چه کاربردی دارد؟

آزمون تورینگ چیست و چه کاربردی دارد؟
بیش از ۶۰ سال پیش تورینگ در یکی از مشهورترین کارهایش آزمونی را به جامعه هوش مصنوعی پیشنهاد کرد تا به معیاری برای ساخت یک ماشین هوشمند تبدیل شود. تورینگ اعتقاد داشت که اگر ماشینی بتواند خود را از انسان غیرقابل تميز کند، بي‌شك می‌توان برچسب هوشمندبودن را بر آن زد و البته وی بسيار خوش‌بین بود که تا پیش از پایان قرن بیستم، شاهد تولد چنین ماشینی خواهیم بود. اگرچه مي‌توان گفت كه در طول سه دهه بعدی متخصصان از دست‌یابی به چنین هدفی تقریباً ناامید شدند، امروز دنیای هوش مصنوعی اعتقاد دارد که شاید دیگر گذراندن آزمون تورینگ هدف مناسبی برای دنبال کردن نباشد. امروزه بسیاری اعتقاد دارند که در اختیار داشتن یک راهبرد کاربردی و پذیرفتن تفاوت‌های رفتاری کامپیوترها نسبت به انسان‌ها، می‌تواند در موارد بسیاری، مفیدتر از تلاش برای ساخت ماشینی انسان‌نما باشد.

آزمون تورینگ چیست؟

در سال ۱۹۵۰ آلن‌تورینگ در مقاله‌ای با عنوان «ساز و کار رایانش و هوشمندی» برای نخستین‌بار آزمون تورینگ را به جهانیان معرفی کرد. به پیشنهاد تورینگ، این آزمون که می‌توان به آسانی آن را اجرا کرد، مشخص می‌کند که آیا یک ماشین به حد کافی هوشمند است یا خیر. در نسخه ابتدایی تعریف شده توسط تورینگ یک انسان در نقش داور از طریق ترمینالی متنی با یک مجموعه از شرکت‌کنندگان که ترکیبی از انسان‌ها و ماشین‌ها هستند، ارتباط برقرار می‌کند. در صورتی که داور انسانی نتواند شرکت‌کننده ماشین را از شرکت‌کنندگان انسانی تشخیص دهد، آن ماشین از نظر تورینگ شایسته صفت هوشمند است.

توجه داشته باشید که لزومی ندارد ماشین به سؤالات مطرح شده توسط داور پاسخ صحیح دهد، بلکه تنها تقلید رفتار انسانی است که هوشمند بودن یا نبودن ماشین را مشخص می‌کند.
تورینگ مقاله مورد نظر را این گونه آغاز می‌کند: «من پیشنهاد می‌کنم که این پرسش را مد نظر قرار دهید: آیا ماشین‌ها می‌توانند فکر کنند؟» سپس از آنجا که تعریف دقیق تفکر بسیار مشکل است، تورینگ پیشنهاد می‌کند که این پرسش به گونه دیگری مطرح شود‌: «آیا قابل تصور است که کامپیوترهای دیجیتال بتوانند در بازی تقلید، عملکرد مناسبی از خود ارائه دهند؟» پرسشی که به گمان تورینگ دلیلی برای منفی بودن پاسخ آن وجود نداشت. در مورد شرایط دقیق آزمون تورینگ بحث‌های زیادی مطرح است که باعث شده‌ نسخه‌های مختلفی از این آزمون به وجود آید.

نکته اول شیوه انجام این آزمایش است که تقریباً همه اعتقاد دارند که نمی‌توان تنها به یک آزمایش اتکا کرد و باید درصد موفقیت در تعداد زیادی آزمایش محاسبه شود. نکته بعدی در میزان اطلاعات پیش از آزمایش داور است. به عنوان مثال، برخی پیشنهاد کرده‌اند که لزومی ندارد داور بداند یکی از افراد درگیر در آزمایش کامپیوتر است و برخی دیگر اعتقاد دارند که مشکلی با دانستن این موضوع وجود ندارد چرا که در واقع آزمون تورینگ برای توانایی فریب دادن داور طراحی نشده بلکه صرفاً سنجش میزان توانایی ماشین در شبیه‌سازی رفتارهای انسانی مدنظر است.

در اینجا باید به نکته مهمی در رابطه با آزمون تورینگ اشاره کرد. تا قبل از ارائه آزمون تورینگ، دانشمندان فعال در زمینه علوم شناختی و هوش مصنوعی مشکلات فراوانی را برای تعریف دقیق هوشمندی و مشخص‌کردن این‌که چه زمانی می‌توان یک فرآیند را تفکر نامید، تجربه می‌کردند. تورینگ که یک ریاضیدان خبره بود با ارائه آزمون تورینگ در واقع سعی داشت تا از دنیای تعاریف نادقیقی که هضم آن برای حوزه‌های دقیقی مانند علوم کامپیوتر مشکل بود، فاصله گرفته و معیاری مشخص برای میزان هوشمندی ماشین‌ها ارائه کند. دانیل کلمنت دنت، دانشمند علوم شناختی و فیلسوف امریکایی در این رابطه می‌گوید: «هنگامي كه تورینگ، آزمون مورد نظر را برای هوشمندی ماشین‌ها ارائه کرد، هدف وی بنا کردن پلتفرمی برای انجام تحقیقات علمی نبود بلکه وی آزمون تورینگ را به عنوان یک ختم‌الکلام برای بحث‌های مورد نظر در آن زمان ارائه کرد.

در واقع، کلام اصلی تورینگ در مقابل کسانی که اصولاً تعریف هوشمندی برای ماشین را غیرقابل قبول می‌دانستند، این بود که: هر ماشینی که بتواند این آزمون را به صورت عادلانه‌ای پشت سر بگذارد، قطعاً یک موجود هوشمند است و دیگر بحثی در این زمینه باقی نمی‌ماند.» دنت سپس به بحث در مورد هوشمندی در قرن ۱۷ توسط دکارت اشاره می‌کند و متذکر می‌شود که وی نیز روشی مشابه برای تعریف هوشمندی ارائه داده بود که بر‌اساس برقرار‌کردن یک مکالمه با موجود مورد نظر بنا شده بود. در نتیجه تورینگ ادعا نمی‌کند ماشینی که نتواند با ما به شکل درستی مکالمه برقرار کند هوشمند نیست، بلکه صرفاً ادعا دارد اگر ماشینی این توانایی را داشته باشد شکی در هوشمندی آن باقی نمی‌ماند.

تلاش‌های نیمه تمام

از اواسط دهه ۱۹۶۰ بسیاری از افراد فعال در زمینه هوش مصنوعی سعی کردند تا به ساخت ماشین‌هایی روی بیاورند که با در اختیار داشتن توانایی درک زبان انسان و استفاده از اطلاعات گنجانده شده در آن‌ها، بتوانند به گذراندن آزمون تورینگ نزدیک شوند. جوزف وایزنباوم در ۱۹۶۶ برنامه‌ای کامپیوتری با نام الیزا را معرفی کرد که یکی از نخستین نمونه‌های پردازش زبان طبیعی بود. این برنامه قادر بود تا یک مکالمه را با در اختیار داشتن کمترین اطلاعات ممکن نسبت به موضوع مورد بحث پیش ببرد. یکی از مشهورترین موارد پیاده‌سازی شده در الیزا، شبیه‌سازی با عنوان «دکتر» بود که سعی داشت تا نقش یک روانکاو را برای ماشین شبیه‌سازی کند.

پاسخ‌هاي الیزا عموماً بسیار کلی بودند و برای تولید آن‌ها از تکنیک‌های موجود تطابق الگو در آن زمان استفاده می‌شد. وایزنباوم در ۱۹۷۶ در مقاله‌ای با عنوان «قدرت کامپیوتر و استدلال انسان» اشاره کرد که بسیاری از افرادی که با اسکریپت «دکتر» کار کرده‌اند به زودی ارتباط عاطفی قوی‌ با آن برقرار کردند، حتی اصرار داشتند که در هنگام کارکردن با برنامه در اتاق تنها گذاشته شوند. خود وایزنباوم اشاره کرده است که در طول سال‌های استفاده از الیزا مواردی بوده که کاربران در تشخیص انسان نبودن الیزا با مشکل مواجه شده‌اند یا حتی در آن ناکام مانده‌اند. به طور کلی این دیدگاه که الیزا توانسته است آزمون تورینگ را پشت سر بگذارد در جامعه علمی هوش مصنوعی چندان طرفدار ندارد اما به طور حتم این قطعه کد نقش زیادی در پیشرفت شبیه ساختن برنامه‌های کامپیوتری به رفتارهای انسان ایفا کرد.

کنت کولبی در ۱۹۷۲ نمونه‌ای جدیدتر از الیزا را با عنوان «پری» (PARRY) معرفی کرد که در واقع پیاده‌سازی رفتار یک بیمار شیزوفرنیک پارانویا بود. کمی بعد از معرفی پری، این ماشین در یک آزمایش واقعی قرار داده شد تا قدرت آن در گذراندن آزمون تورینگ مشخص شود. در این آزمایش گروهی از روانکاوان باتجربه ترکیبی از بیماران واقعی و نسخه‌های برنامه پری را از طریق یک تله پرینتر مورد بررسی قرار دادند. سپس از یک گروه روانکاو دیگر خواسته شد تا با مشاهده ریز مکالمات مشخص کنند که کدام مورد، مکالمه با ماشین و کدام یک مکالمه با انسان بوده است. در نهایت، روانکاوان گروه دوم تنها در ۴۸ درصد موارد توانستند درست حدس بزنند؛ نتيجه‌اي که تقریباً مشابه سکه انداختن برای تعیین ماشین یا انسان بودن طرف مکالمه است!  توسعه برنامه‌هایی مانند الیزا و پری که در دسته کلی چت بات‌ها قرار می‌گیرند هنوز هم در جای جای دنیا ادامه دارد. چنین برنامه‌هایی که صرفاً قصد شبیه‌سازی یک مکالمه هوشمند را دارند عموماً از دانش خاصی برخوردار نیستند بلکه سعی می‌کنند تا با تکنیک‌های زبانی و البته الگوریتم‌های پیچیده، مکالمه را به شیوه‌ای قابل قبول پیش ببرند؛ مکالمه‌ای که لزوماً خروجی مفیدی برای کاربر ندارد.

چنین برنامه‌هایی هر چند ممکن است در موارد خاصی حتی تا مرز گذراندن آزمون تورینگ نیز پیش روند، اما به دلیل نبود یک دانش ساختاری در درون سیستم، قلمرو بسیار محدودی دارند. تمرکز تحقیقات و نیروی انسانی متخصص حوزه هوش مصنوعی روی ساخت ماشینی که صرفاً بتواند به طریقی آزمون تورینگ را با موفقیت پشت سر گذارد، برای سال‌های متمادی منجر به تحقیقاتی این چنینی شد که هر چند کسی در ارزش بسیار زیاد آن شکی ندارد، اما نمی‌تواند به عنوان بخشی از راه‌حل یک مسئله دنیای واقعی به کار رود.

آیا این هوشمندی است؟

در بیش از شصت سالی که آزمون تورینگ در حوزه هوش مصنوعی حضور داشته است، انتقادات مختلفی به آن وارد شده که بخش بزرگی از آن‌ها بر این موضوع استوار بوده‌اند که آیا این آزمون معیار خوبی برای تشخیص هوشمندی یک سیستم است؟
به عنوان مثال، جان سیرل فیلسوف امریکایی در مقاله‌ای با عنوان «ذهن‌ها، مغزها و برنامه‌ها» در سال۱۹۸۰ آزمایشی ذهنی با عنوان «اتاق چینی» را طراحی کرد که به تعریف هوشمندی مورد نظر حوزه هوش مصنوعی حمله می‌کند.

فرض کنید که شما یک برنامه در اختیار دارید که می‌تواند طوری رفتار کند که زبان چینی را می‌فهمد. این برنامه یک ورودی از کاراکترهای چینی را گرفته و بر‌اساس آن‌ها خروجی متشکل از کاراکترهای چینی تولید می‌کند. همین طور فرض کنید که این برنامه آزمون تورینگ را با موفقیت پشت سر بگذارد. حال در اینجا یک پرسش بزرگ به وجود می‌آید : «آیا این ماشین به‌راستي چینی می‌فهمد یا تنها می‌تواند فهم زبان چینی را شبیه‌سازی کند؟» سیرل بیان می‌کند که اگر وی در اتاقی، مقابل این ماشین قرار بگیرد، می‌تواند با وارد‌کردن هر ورودی چینی در کامپیوتر و یادداشت‌کردن خروجی برنامه روی یک تکه کاغذ آزمون تورینگ را با موفقیت پشت سر بگذارد. وی سپس اشاره می‌کند که فرقی میان نقش ماشین در حالت اول و نقش وی در حالت دوم وجود ندارد و از آنجایی که وی یک کلمه چینی نمی‌فهمد، در نتیجه ماشین نیز درکی از زبان چینی ندارد. در نهایت وی نتیجه می‌گیرد که بدون درک شیوه عملکرد کامپیوتر و تنها از روی مشاهده رفتار آن نمی‌توان نتیجه گرفت که کاری که ماشین انجام می‌دهد فکر کردن است.

دیدگاه جان سیرل از طرف دانشمندان علوم شناختی مورد انتقادات فراوانی قرار گرفته است. از جمله این انتقادات می‌توان به این نکته اشاره کرد که ممکن است فرد به صورت خاص زبان چینی را نفهمد اما سیستم به صورت یک کل توانایی فهم زبان چینی را دارد و نمی‌توان توانایی فهم انسان به عنوان بخشی از این سیستم را از کل جدا کرد. هر چند آزمایش «اتاق چینی» مورد انتقادات فراوانی قرار گرفته و نمی‌تواند به عنوان یک خطر جدی برای آزمون تورینگ تلقی شود، اما با مشاهده چنین دیدگاه‌هایی کاملاً مشخص می‌شود که چرا پیاده‌سازی ایده آزمون تورینگ در دنیای واقعی تا این اندازه مشکل است.

دسته دیگری از انتقادات به این موضوع اشاره دارند که میزان تقلید از رفتارهای انسانی لزوماً معیار خوبی برای هوشمندی نیست. چرا‌که نه تمام رفتارهای انسانی هوشمندانه است و نه تمام رفتارهای هوشمندانه انسانی است. این که تا چه حد این جمله را قبول دارید، می‌تواند موضوع خوبی برای یک بحث فلسفی طولانی باشد و البته بعید است به نتیجه مشخصی برسد. به عنوان مثال، ابرکامپیوتر دیپ‌بلو ساخت آی‌بی‌ام را در نظر بگیرید که در دهه ۱۹۹۰ موفق شد گری کاسپاروف استاد مسلم شطرنج جهان را شکست دهد. دیپ بلو طبیعتاً نمی‌تواند در مکالمه با انسان همراهی کند اما به خوبی وی (حتی بهتر از او) شطرنج بازی می‌کند. آیا این ماشین کمتر از الیزا هوشمند است؟ جواب از نظر بسیاری خیر است. اما باز هم باید توجه داشت که تورینگ به هیچ عنوان ادعا نمی‌کند عدم تقلید از انسان به معنای عدم هوشمندی است.

این که آیا تقلید از رفتار انسان واقعاً نشان‌دهنده هوشمندی است یا خیر، هنوز مورد بحث و بررسی است. به‌عبارتي، هنوز هم تعریف دقیقی برای هوشمندی در اختیار نداریم و همین موضوع باعث می‌شود تا نتوان در این مورد استدلال چندان قابل قبولی ارائه داد. به هر روی، ما امروز می‌دانیم که رفتار هوشمندانه و رفتار انسانی ممکن است لزوماً به یک معنی نباشند. همچنین آگاه هستیم که برای گذراندن آزمون تورینگ، آشنایی ماشین به جزئیات و قوانین زبان انسانی به همان اندازه اهمیت دارد که دانش و استدلال گنجانده شده در آن ارزشمند است. خبر نه‌چندان امیدوار کننده، این است که با وجود پیشرفت‌های فراوان حوزه یادگیری زبان و زبان‌شناسی، فرآیند دقیقی که باعث می‌شود انسان‌ها در یادگیری یک زبان به چنین درجه‌ای از تبحر دست‌یابند، به طور دقیق برای دانشمندان مشخص نیست. حتی از تمام این موارد که بگذریم، مسئله‌‌ای بسیار مهم‌تر مطرح می‌شود و آن این است که آیا اصولاً گذراندن یا نگذراندن آزمون تورینگ تا این حد مسئله مهمی است؟ دنیای نوین هوش مصنوعی اعتقاد دارد که پاسخ این پرسش منفی است. در ادامه مقاله مي‌كوشيم تا تصویری از وضعیت آزمون تورینگ در دنیای امروز ترسیم کنيم.

وقتی انسان آن‌قدرها هم جذاب نیست

استیون لوی در سال ۲۰۱۰ در مقاله‌ای با عنوان «انقلاب هوش مصنوعی آغاز شده است» نگاه متفاوتی را نسبت به دنیای هوش مصنوعی در روزگار نوین ارائه می‌دهد. نگاهی که البته لوی با بسیاری از صاحب‌نظران دیگر به اشتراک می‌گذارد. وی در ابتدا به سیستم اداره انبار Diapers.com که به صورت کامل توسط روبات‌ها انجام می‌شود اشاره مختصری کرده و متذکر می‌شود که اداره این سیستم با سازماندهی فعلی برای انسان‌ها تقریباً غیرممکن است. سپس ادامه می‌دهد «روبات‌های به کار گرفته شده در این انبار خیلی باهوش نیستند. آن‌ها توانایی حتی نزدیک به هوش انسانی را نیز در اختیار نداشته و به‌طور قطعی نمی‌توانند آزمون تورینگ را با موفقیت پشت سر بگذارند. اما آن‌ها نمایانگر نگاه جدیدی در حوزه هوش مصنوعی هستند. هوش مصنوعی امروز تلاش نمی‌کند تا مغز را بازسازی کند. بلکه در مقابل این حوزه، از یادگیری ماشین، دیتاست‌های عظیم، حسگرهاي پیشرفته و الگوریتم‌های پیچیده استفاده کرده تا کارهای گسسته را به نحو احسن انجام دهد. مثال‌های این امر در همه حوزه‌ها مشهود است. ماشین‌های گوگل پرس‌وجو‌های پیچیده انسانی را تفسیر می‌کنند. شرکت‌های کارت اعتباری از هوش مصنوعی برای تشخیص کلاه‌برداری سود می‌برند. نت فلیکس با استفاده از آن،‌ سعی می‌کند ذائقه مشترکانش را حدس زده و فیلم‌های مورد علاقه‌شان را به آنان پیشنهاد کند و سرانجام، سیستم مالی از هوش مصنوعی برای مدیریت میلیاردها داد و ستد استفاده می‌کند (که تنها گه‌گاهی از هم می‌پاشد!).»

لوی سپس با اشاره به زمستان هوش مصنوعی که باعث متوقف شدن مقطعی پیشرفت‌ها در حوزه هوش مصنوعی و «مرگ هدف اولیه» شد، می‌گوید: «اما این باعث شد تا یک هدف جدید متولد شود؛ ماشین‌ها ساخته شده‌اند تا کارهایی را انجام دهند که انسان‌ها نمی‌توانند هیچ گاه از عهده آن‌ها برآیند.» همان‌طور که لوی به‌درستی اشاره می‌کند ساخت سیستم‌های منطقی که بتوانند شیوه تفکر انسان را به‌طور کامل شبیه‌سازی کرده و با استفاده از اصول منطقی ساده یک ماشین هوشمند را تشکیل‌دهند، کاری است که محققان در خلال دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ انجام آن را خیلی سخت‌تر از آن چیزی که تصور می‌شد، یافتند. در مقابل، تحقیقات جدیدتر حوزه هوش مصنوعی بخش دیگری از حقیقت را نمایان ساخت. منطق کارکرد کامپیوترها ممکن است با آنچه انسان‌ها از تفکر منطقی انتظار دارند کاملاً متفاوت باشد. یکی از حوزه‌هایی که مانور اصلی خود را بر این حقیقت استوار کرده، الگوریتم‌های احتمالاتی هستند.

با پیشرفت قدرت محاسباتی کامپیوترها، دانشمندان بیش از هر زمان دیگری، نسبت به الگوریتم‌هایی که المان‌های تصادفی را شامل می‌شوند، علاقه نشان می‌دهند. ترکیب این الگوریتم‌ها با قدرت محاسباتی امروز عموماً پاسخ‌هایی «به حد کافی مناسب» را برای مسئله‌های پیچیده‌ای که حل آن‌ها دور از دسترس بود، ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، الگوریتم‌های ژنتیک را در نظر بگیرید. در چارچوب این الگوریتم‌ها ماشین با یک ساختار منطقی گام‌به‌گام و استدلال‌های پیچیده مواجه نمی‌شود بلکه صرفاً یک سیستم بازخورد از تعدادی جواب‌ها را در اختیار گرفته و سعی می‌کند تا رفتار درست را بر‌اساس ورودی انسانی پیدا کند. چنین روش‌های استدلالی از عهده انسان‌ها خارج است. ما برای خروج از یک وضعیت نامطلوب نمی‌توانیم میلیون‌ها راه را آزمون کنیم بلکه عموماً سعی می‌کنیم تا با استفاده رشته‌ای از تفکرات پیچیده، راه خروج را به صورت مکاشفه‌ای (Heuristic) پیدا کنیم. در مقابل ماشین‌ها می‌توانند منطق دیگری را دنبال کنند و آن انجام آزمون و خطا در مقیاس میلیونی است. شاید تصور بسیاری بر این باشد که راهبرد اول نسبت به راهبرد دوم از ارزش بیشتری برخوردار است. از جهاتي نمي‌توان به این دیدگاه اعتراضی داشت، اما به‌نظر مي‌رسد تا زمانی که یک راهبرد می‌تواند پاسخ مناسبی را در مدت زمانی کوتاه در اختیار ما قرار دهد، انتقاد از آن چندان محلی از اعراب ندارد.

راسل و نوریگ نویسندگان مشهورترین کتاب درسی در زمینه هوش مصنوعی نیز دیدگاهی به نسبت نزدیک به دیدگاه لوی را در این زمینه ارائه می‌کنند. آن‌ها اعتقاد دارند که شبیه‌سازی واقعي هوش  انسان مسئله‌ای بسیار مشکل است که نیازی نیست به عنوان هدف اولیه تحقیقات هوش مصنوعی در نظر گرفته شود. هر‌چند در بسیاری از فناوری‌های امروز تطبیق فناوری با رفتارها و عادت‌های انسانی به عنوان یکی از برگ‌های برنده فناوری مورد نظر به شمار می‌رود (نگاهی به آی‌فون و آی‌پد بیاندازید) اما لزوماً راه ساخت یک ماشین هوشمند، از شبیه‌سازی رفتار انسانی نمی‌گذرد (همان‌طور که بارها در طول مقاله ذکر شد، تورینگ خود نیز چنین عقیده‌ای نداشت). راسل و نوریگ برای این موضوع آنالوژی جالبی ارائه می‌دهند‌: «هواپیماها با توجه به میزان کیفیت پروازشان آزمایش می‌شوند و نه شبیه بودنشان به پرندگان. متون هوافضا هدف حوزه‌شان را “ساخت ماشین‌هایی که آن قدر شبیه کبوترها پرواز کنند که بتوانند کبوترهای دیگر را فریب دهند” بیان نمی‌کنند.»

آزمون تورینگ چیست؟ قسمت ۱
آزمون تورینگ چیست؟ قسمت ۲

یک مدل چرخه حیات تفصیلی

یکی دیگر از مدلهای چرخه حیات که در تعدادی از پروژه های سیستم خبره به طور موفقیت آمیز بکار گرفته شده مدل خطی است که در شکل ۷-۶ نشان داده شده و توسط بوچلر تدوین شده است (Bochsler 88). این چرخه حیات شامل چندین مرحله از برنامه ریزی تا ارزیابی سیستم است و نحوه ایجاد سیستم را بگونه ای تشریح می کند که تواناییهای عملکردی سیستم مورد ارزیابی قرار گیرند. سپس چرخه حیات همان مراحل برنامه ریزی تا ارزیابی سیستم را تکرار می کند تا وقتی که سیستم برای استفاده عادی تحویل شود. پس از آن چرخه حیات برای نگهداری و تکمیل سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه در شکل به صراحت نشان داده نشده ولی مراحل تصدیق و اعتبارسنجی به موازات سایر مراحل انجام می شود. برای حفظ کیفیت سیستم خبره به جای برطرف کردن اشکالات به محض بروز، آنها را در مراحل متوالی پیگیری می نمایند. پریدن از روی یک یا چند مرحله حتی برای برطرف کردن یک اشکال کوچک به کیفیت کل سیستم صدمه می زند.

این چرخه حیات را می توان به صورت یکی از حلقه های مدل مارپیچی در نظر گرفت. هر مرحله از چند وظیفه تشکیل شده است. توجه کنید که همه وظایف ممکن است برای یک مرحله ضروری باشند بخصوص زمانی که سیستم به سوی مراحل نگهداری و تکمیل پیش می رود. در عوض در کل چرخه حیات یعنی از پیدایش مفهوم اولیه تا مرگ سیستم، ترکیبی از همه وظایف را داریم. همچنین به جای برخی احتیاجات قطعی که برای تکمیل هر مرحله باید ارضاء شوند، برخی وظایف بسته به نوع کاربرد پیش می آیند و بنابراین آنها را فقط به عنوان راهنما باید در نظر گرفت.

مدل چرخه حیات به تفصیل مورد بحث قرار می گیرد تا عوامل متعدد و موثر در طراحی یک سیستم خبره بزرگ و با کیفیت را نشان دهد. برای نمونه های کوچک تحقیقاتی که کاربرد عمومی ندارد، همه وظایف یا حتی همه مراحل ضروری نیستند. هر چند تجربه نشان می دهند برخی از نرم افزارهای که با هدف کاربردهای شخصی یا تحقیقاتی طراحی شده اند به تدریج در بازار راه پیدا کرده و یک نرم افزار عمومی شده اند.

طراحی

هدف از مرحله طراحی، تهیه یک برنامه کاری رسمی برای ایجاد سیستم خبره است. برنامه کاری عبارت است از مجموعه ای از مستندات که برای راهنمایی و ارزشیابی ایجاد سیستم بکار می رود. جدول ۲-۶ وظایف این مرحله را نشان می دهد.

مهمترین وظیفه در چرخه حیات امکان سنجی پروژه است. این ارزیابی باید به سوالات مربوط به ارزشمند بودن پروژه جواب داده و همچنین مناسب بودن سیستم خبره را برای انجام کار مشخص کند. پاسخ این دو سوال تعیین می کند که پروژه با استفاده از روش سیستمهای خبره انجام خواهد شد یا خیر. در تشخیص امکان سنجی پروژه عوامل بسیاری در نظر گرفته می شوند. همان طور که در بخش ۱-۶ مطرح شد این عوامل شامل انتخاب دامنه مناسب برای سیستم خبره، هزینه، عایدی و موارد دیگر هستند.

جدول ۲-۶ وظایف مرحله طراحی

وظیفههدف
امکان سنجیتعیین می شود که آیا ساخت سیستم با ارزش است یا نه و اگر جواب مثبت است آیا باید از تکنولوژی سیستم خبره استفاده شود.
مدیریت منابعتعیین منابع انسانی، زمان، پول، نرم افزار و سخت افزار مورد نیاز و اینکه چگونه باید منابع مورد نیاز را بدست آورد و مدیریت کرد.
ترتیب وظایفتعیین وظایف و ترتیب آنها در هر مرحله.
زمان بندیزمانهای شروع و تحویل وظایف در هر مرحله مشخص می شود.
چیدمان مقدماتی عملکردهاتعیین اینکه با مشخص شدن عملکردهای سطح بالای سیستم، چگونه سیستم ساخته خواهد شد. این کار هدف سیستم را نیز مشخص می کند.
احتیاجات سطح بالادر مناسبات سطح بالا مشخص می شود که چگونه عملکردهای سیستم انجام خواهند شد.

تعریف دانش

هدف از مرحله تعریف دانش این است که احتیاجات سیستم خبره به دانش تعریف شوند. مرحله تعریف دانش شامل دو وظیفه اصلی به شرح زیر است:

شناسایی و انتخاب منابع دانش.

کسب دانش و تحلیل و استخراج آن

هر یک از این دو وظیفه اصلی از چند وظیفه دیگر تشکیل شده اند، جدول ۳-۶ وظایف مربوط به شناسایی و انتخاب منابع را شرح داده است.

وظیفههدف
شناسائی منابعبدون در نظر گرفتن امکان دسترسی مشخص شود که چه منابعی از دانش وجود دارد.
اهمیت منابعفهرست اولویت بندی شده منابع دانش بر اساس اهمیتی که برای ایجاد سیستم دارند.
دسترسی به منبعفهرست منابع دانش که بر اساس میزان دسترسی مرتب شده است. کتابها و سایر مستندات معمولا بیش از افراد خبره در دسترس هستند.
انتخاب منبعانتخاب منبع دانش بر اساس میزان اهمیت و دسترسی.

وظایف مربوط به کسب دانش و تحلیل و استخراج آن در جدول ۴-۶ تشریح شده اند.

هدف اصلی از وظیفه اکتساب دانش، وظیفه تحلیل دانش و وظیفه استخراج دانش، در واقع تولید و تصدیق دانش مورد نیاز سیستم است. هر بار که سطح دانش موجود ثبت شود باید دانش مورد تصحیح قرار گیرد و برای مرحله بعدی طراحی دانش آماده شود. علاوه بر روش متداول مصاحبه با افراد خبره، ممکن است از سایر روشها نظیر شبکه های مجموعه های اطلاعاتی و یا تئوری ساخت شخصی برای اجرای کسب دانش خودکار استفاده شود.

جدول ۴-۶ وظایف مربوط به کسب دانش و تحلیل و استخراج آن

وظیفههدف
استراتژی کسب دانشمشخص می کند که چگونه به کمک مصاحبه با فرد خبره، خواندن مستندات، استقراء، قاعده، شبکه های مجموعه های اطلاعاتی و غیره می توان به کسب دانش پرداخت.
تعیین اجزای دانشبدست آوردن دانش مورد نظر از منابعی که در این دوره از چرخه حیات مفید بوده اند.
سیستم طبقه بندی دانشطبقه بندی و سازمان دهی دانش برای کمک به فرد مجری سیستم جهت تصدیق و درک دانش. در صورت امکان از گروههای سلسله مراتبی استفاده شود.
طرح تفصیلی عملکردهاقابلیتهای عملکردی سیستم به تفصیل مشخص می شود. این سطح از کار به مراتب فنی تر است در حالیکه طرح عملکردی اولیه در سطح مدیریت قرار داشته است.
جریان کنترل اولیهمراحل عمومی اجرای سیستم خبره را شرح می دهد. این فازها مربوط به گروههایی منطقی از قواعد هستند که در قالب گروههایی فعال یا غیر فعال می شوند تا جریان اجرای سیستم کنترل شود.
دستورالعمل اولیه کاربرسیستم را از دیدگاه کاربر شرح می دهد. (کاری که اغلب فراموش می شود ولی از جمله کارهای اساسی سیستم است) بسیار ضروری است که در جریان ساخت سیستم هرچه زودتر از کاربران بازخوری دریافت شود. اگر آنها از سیستم استفاده نکنند آن سیستم ارزشی ندارد.
مشخصات احتیاجاتتعریف دقیق هدف سیستم، سیستم خبره با استفاده از این احتیاجات مورد تایید قرار خواهد گرفت.
بستر دانشسطح دانش برای سیستم تعریف می شود. حال هر تغییری باید با درخواست رسمی انجام شود. در حال حاضر دانش سطح بالا برای مرحله بعدی طراحی دانش کافی و مناسب است.

طراحی دانش

هدف از مرحله طراحی دانش ایجاد یک نوع طرح تفصیلی برای سیستم خبره است. این مرحله شامل دو وظیفه اصلی است:

تعریف دانش

طرح تفصیلی

جدول ۵-۶ وظایف مربوط به تعریف دانش را تشریح کرده است.

درباره ساختار داخلی وقایع که در جدول ۵-۶ مطرح شده مراجعه به متون مربوط به نرم افزار CLIPS ضروری است. ایده اصلی تعیین ساختار وقایع، انطباق با سبک مناسب است. به عنوان مثال یک واقعیت مثل «۱۰» به تنهایی چندان معنی دار نیست. «۱۰» به تنهایی چه چیز را نشان می دهد؟ اگر اطلاعات بیشتری همراه این واقعیت باشد مثلا «قیمت ۱۰» و یا جمله کاملتر باشد مثل «قیمت طلا ۱۰» در آن صورت معنی دار خواهد بود. توجه کنید که این نحوه بیان «واقعیت» به صورت سه تایی شیء – مشخصه – ارزش متداول بوده، و بنابراین خواندن و درک آن برای مردم آسان است. CLIPS از چنین ساختاری برای قواعد و همچنین اشیاء پشتیبانی می کند.

جدول ۵-۶ وظایف تعریف دانش

وظیفههدف
نمایش دانشمشخص می کند که دانش چگونه در قالب قواعد، چارچوبها و یا منطق نشان داده می شود و این بستگی به نوع ابزار سیستم خبره دارد که از سیستم پشتیبانی می کند.
ساختار کنترلی تفصیلیسه ساختار کنترلی عمومی را مشخص می کند (۱) اگر سیستم در کدهای رویه ای احاطه شده چگونه می توان آنرا فرخوانی کرد (۲) کنترل گروههایی از قواعد مرتبط در داخل یک سیستم اجرائی (۳) ساختارهای کنترلی فراسطحی برای قواعد.
ساختار واقعیتهای داخلیساختار درونی وقایع را به یک روش منطقی برای کمک به درک آنها و ایجاد یک سبک مناسب مشخص می کند.
ارتباط مقدماتی با کاربرنحوه ارتباط اولیه با کاربر را تعیین می کند. از کاربران درباره نحوه ارتباط بازخورهایی گرفته می شود.
برنامه آزمون اولیهمشخص می کند که چگونه کدها مورد آزمایش قرار می گیرند. داده های آزمون، برگزارکنندگان آزمون و چگونگی تحلیل نتایج تعریف می شوند.

در برخی از زبانهای سیستم خبره ممکن است مقادیر مورد قبول فیلدها، انواع محدودی داشته باشند به طوری که فقط مقادیر خاصی را قبول کنند. اگر در قاعده ای از مقادیر غیر مجاز استفاده شود موتور استنتاج پیغام خطا خواهد بود. مرحله طراحی تفصیلی دانش در جدول ۶-۶ نشان داده شده است.

جدول ۶-۶ وظایف طراحی تفصیلی دانش

وظیفههدف
ساختار طراحیمشخص می کند که چگونه دانش به صورتی منطقی در پایگاه دانش سازمان دهی می شود و در پایگاه دانش چه چیزی وجود دارد.
استراتژی اجرامشخص می کند که چگونه سیستم اجرا می شود.
جزئیات ارتباط با کاربرپس از دریافت بازخور از کاربر در مرحله ارتباط مقدماتی با کاربر جزئیات ارتباط با کاربر مشخص می شود.
مشخصات طراحی و گزارش دهیمستند کردن طراحی
برنامه آزمون تفصیلیمشخص می کند که چگونه کدها به دقت مورد آزمون و بررسی قرار می گیرند.

محصول مرحله طراحی تفصیلی، مستندات پایه طراحی است که از طریق آن کدنویسی انجام می شود. مستندات پایه ای قبل از کدنویسی باید مورد بازنگری قرار گیرد.

جدول ۷-۶ وظایف کدنویسی و آزمون

وظیفههدف
کد نویسیاجرای برنامه نویسی
آزمونهاآزمون برنامه ها با استفاده از داده های آزمون، مجریان آزمون و رویه های تحلیل آزمون
فهرست منابعتولید کد منابع به طور مستند و واضح
راهنمای کاربرایجاد یک راهنمای کاری برای کاربر به گونه ای که کاربر و فرد خبره بتوانند به سیستم بازخور ارائه دهند.
راهنمای نصب سیستم و بکارگیری آنمستندسازی نصب سیستم و بکارگیری آن برای کاربران
مستندات تشریح سیستممستندات کلی سیستم برای عملیات، محدویتها و مسائل

این مرحله با بازنگری آمادگی آزمون به اتمام می رسد که بدین صورت مشخص می شود آیا سیستم خبره برای مرحله بعدی یعنی بررسی دانش آماده است یا خیر.

تصدیق بر دانش

هدف از مرحله تصدیق دانش، تعیین درستی، کامل بودن و سازگاری سیستم است. این مرحله به دو وظیفه اصلی تقسیم می شود.

آزمونهای رسمی

تحلیل آزمون

جدول ۸-۶ وظایف مربوط به آزمون رسمی را در مرحله تصدیق دانش تشریح می کند.

جدول ۸-۶ وظایف آزمون رسمی در مرحله بررسی دانش

وظیفههدف
رویه های آزمونرویه های آزمون رسمی را اجرا می کند.
گزارشهای آزموننتایج آزمون را مستند می کند.

جدول ۹-۶ وظایف تحلیل آزمون را نشان می دهد.

جدول ۹-۶ وظایف تحلیل آزمون

وظیفههدف
ارزیابی نتایجنتایج آزمونها را تجزیه و تحلیل می نماید.
پیشنهادهاپیشنهادها و نتایج آزمونها را مستند می کند.

در مرحله تحلیل آزمون مشکلات عمده زیر پیگیری می شود.

پاسخهای نادرس

پاسخهای ناقص

پاسخهای غیر منطقی و ناسازگار

و تعیین می شود که آیا مشکلات مربوط به قواعد، زنجیره های استنتاج، یا عدم قطعیت و یا ترکیبی از این سه عامل است. اگر مشکلات موجود مربوط به سیستم خبره نباشد آنگاه تجزیه و تحلیل نرم افزار ابزار سیستم خبره برای یافتن اشکالات ضروری است.

ارزیابی سیستم

همان طور که در جدول۱۰-۶ تشریح شده، مرحله نهایی ایجاد سیستم در چرخه حیات، مرحله ارزیابی سیستم است. هدف این مرحله جمع بندی آموخته ها و پیشنهادات برای بهبود و تصحیح عملکرد سیستم است.

جدول ۱۰-۶ وظایف مرحله ارزیابی سیستم

وظیفههدف
ارزیابی نتایجنتایج آزمونها و تصدیق جمع بندی می شود.
پیشنهادهاهرگونه تغییری در سیستم را پیشنهاد می کند.
اعتبارسنجیاگر سیستم با توجه به نیازهای کاربر و احتیاجات درست عمل می کند معتبر خواهد بود.
گزارش بین کار یا نهاییاگر سیستم تکمیل شده باشد گزارش نهایی منتشر می شود در غیر این صورت یک گزارش بین کار منتشر خواهد شد.

از آنجا که یک سیستم خبره معمولا طی چند تکرار از چرخه حیات ساخته می شود، گزارش مرحله ارزیابی سیستم معمولا یک گزارش میان مرحله ای است که هر بار دانش جدیدی به سیستم اضافه شود پیشرفت عملکرد سیستم را تشریح می کند. ولی توانایی یک بخش جدید در سیستم باید توسط خود آن بخش و همچنین به عنوان قسمتی از دانش قبلی تصدیق شود. یعنی تصدیق سیستم باید با توجه به همه دانش سیستم و نه فقط دانش جدید صورت بگیرد. سیستم خبره همچنین باید در هر مرحله مورد اعتبارسنجی قرار گیرد نه اینکه فقط در تکرار نهایی چرخه حیات اینکار صورت پذیرد. لازم به تذکر است که تحقیقاتی نیز بر روی سیستمهایی که پایگاه دانش آنها به طور خودکار مورد اعتبارسنجی قرار می گیرد صورت گرفته است (Stachowitz 87).

خلاصه

در این فصل ما یک روش مهندسی نرم افزار را برای ساخت سیستمهای خبره مطرح کردیم. حال که از تکنولوژی سیستمهای خبره برای حل مسائل دنیای واقعی استفاده می شود، سیستمهای خبره باید از کیفیت مناسبی برخوردار باشند. عوامل متعددی باید در طراحی یک سیستم خبره در نظر گرفته شود که انتخاب مسئله، هزینه و عایدی از آن جمله اند. برای ساخت یک سیستم موفق باید جنبه های مدیریتی و فنی مورد نظر قرار گیرند.

یکی از مفاهیم بسیار مفید مهندسی نرم افزار، چرخه حیات است. مفهوم چرخه حیات، فرآیند ایجاد نرم افزار را به صورت یک سری مراحل در نظر می گیرد که از مفهوم اولیه شروع شده و به مرگ نرم افزار ختم می شود. با اجرای پیوسته یک چرخه حیات می توان نرم افزاری با کیفیت بالا ایجاد نمود. چندین مدل مختلف از چرخه های حیات برای سیستمهای خبره مطرح شد و یکی از آنها به تفصیل مورد بحث قرار گرفت.


منابع

  1. fa.wikipedia.org
  2. http://itresearches.ir
  3. www.ihoosh.ir
  4. http://zagra.co