مبانی هوش مصنوعی - بررسی اجمالی

 از زمان اختراع کامپیوتر، قدرت محاسباتی آن به صورت نمایی رشد کرده است. نه تنها انسان توانسته است کارایی کامپیوتر را در حوزه‌های مختلف افزایش دهد، بلکه سرعت رشد آن را نیز بالا برده و اندازه‌ی آن را کوچک‌تر کرده است.

هوش مصنوعی، یکی از شاخه‌های علوم کامپیوتر، تلاش دارد تا کامپیوترها و ماشین‌هایی هوشمند مشابه انسان بسازد.

هوش مصنوعی چیست؟

به گفته جان مک‌کارتی( پدر علم هوش مصنوعی)، هوش مصنوعی ،"علم و مهندسی ساخت ماشین‌های هوشمند، به ویژه برنامه‌های کامپیوتری هوشمند" می‌باشد.

هوش مصنوعی روشی برای ساخت کامپیوتر، ربات یا نرم‌افزاری است که بتواند مانند انسان‌ها، به طور هوشمندانه فکر کند و عمل نماید.

هوش مصنوعی از طریق مطالعه نحوه فکر کردن مغز انسان و فرایندهای یادگیری، تصمیم‌گیری و حل مسئله توسط انسان‌ها، به دست می‌آید. سپس نتایج این مطالعات به عنوان پایه و اساسی برای توسعه نرم‌افزارها و سیستم‌های هوشمند مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فلسفه‌ی هوش مصنوعی

هنگامی که انسان از قدرت سیستم‌های کامپیوتری بهره برد، یک پرسش مهم مطرح شد که آیا یک ماشین می‌تواند مانند انسان‌ها فکر کند و رفتار نماید؟ به همین دلیل، توسعه هوش مصنوعی با هدف ایجاد هوشی مشابه هوش انسانی که در انسان‌ها یافت می‌شود و ارزشمند است، آغاز گردید.

اهداف هوش مصنوعی

• ایجاد سیستم‌های خبره : سیستم‌هایی که قادرند رفتار هوشمندانه‌ای از خود بروز دهند، یاد بگیرند، الگوبرداری کنند، توضیح دهند و مشاوره‌ای به کاربران خود ارائه نمایند.

• پیاده‌سازی هوش انسانی در ماشین‌ها :ساخت سیستم‌هایی که قادر به درک مفاهیم، تفکر، یادگیری و رفتار مشابه انسان‌ها باشند.

عوامل کلیدی موفقیت هوش مصنوعی:

هوش مصنوعی یک علم میان‌رشته‌ای است که بر پایه رشته‌هایی همچون علوم کامپیوتر، زیست‌شناسی، روان‌شناسی، زبان‌شناسی، ریاضیات و مهندسی شکل گرفته است. یکی از اصول کلیدی هوش مصنوعی، توسعه توانایی‌های رایانه‌ای مرتبط با توانایی‌های شناختی انسان‌ها از قبیل استدلال، یادگیری و حل مسئله است.

بسیاری از حوزه‌های علمی می‌توانند در ساخت سیستم‌های هوشمند مشارکت داشته باشند، از جمله:

- علوم کامپیوتر: شامل مباحثی چون هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، شبکه عصبی و الگوریتم‌نویسی.

- ریاضیات: شامل آمار، منطق، بهینه‌سازی و نظریه احتمالات.

- مهندسی: شامل مهندسی نرم‌افزار، مهندسی سخت‌افزار و مهندسی سیستم‌ها. 

- زیست‌شناسی: شامل علوم اعصاب و مدل‌سازی سیستم عصبی.

- روان‌شناسی: شامل شناخت و فرایندهای ذهنی انسان.

- زبان‌شناسی: شامل پردازش زبان طبیعی و تحلیل متن.

- فلسفه: شامل منطق و استدلال.

بنابراین، یک رویکرد میان‌رشته‌ای برای ساخت سیستم‌های هوشمند بسیار مفید است.

برنامه‌نویسی با هوش مصنوعی و بدون هوش مصنوعی

برنامه‌نویسی بدون و با هوش مصنوعی به صورت زیر تفاوت دارند −

الگوریتم‌ها و تکنیک‌های کلیدی در هوش مصنوعی چیست؟

در دنیای واقعی، دانش انسان دارای ویژگی‌هایی است که چالش‌برانگیز می‌باشند:

•  حجم دانش بشر بسیار زیاد و درک آن دشوار است.
• دانش انسانی فاقد سازمان‌دهی و نظم مناسبی است. 
• دانش به طور مداوم در حال تغییر و تحول است.

بنابراین، دانش انسان دارای ویژگی‌هایی است که استفاده مؤثر از آن با چالش مواجه می‌کند.

تکنیک هوش مصنوعی یک روش است برای سازماندهی و استفاده بهینه از دانش به گونه‌ای که:

•  دانش باید به شکلی سازماندهی و نمایش داده شود که برای افراد قابل فهم باشد.
•  دانش باید به راحتی قابلیت تغییر و به‌روزرسانی داشته باشد تا بتوان اشتباهات را اصلاح کرد. 
• دانش باید حتی با وجود نقص‌ها یا عدم دقت کامل، در شرایط مختلف مفید واقع شود.

تکنیک‌هایی که هوش مصنوعی به آن مجهز شده است سرعت اجرای برنامه پیچیده را افزایش می‌دهند .

کاربردهای هوش مصنوعی

هوش مصنوعی در حوزه‌های مختلفی نظیر :

• بازی‌ها (Gaming) −یکی از کاربردهای هوش مصنوعی در حوزه بازی‌ها است. هوش مصنوعی نقش مهمی در بازی‌های استراتژیک مانند شطرنج، گو و تیک تاک تو دارد. در این بازی‌ها، ماشین‌های مجهز به هوش مصنوعی قادرند با استفاده از دانش هوریستیک، تعداد بسیار زیادی حالت و موقعیت ممکن را در نظر بگیرند و بهترین حرکت بعدی را انتخاب کنند.

• پردازش زبان طبیعی (Natural Language Processing) − یکی دیگر از کاربردهای هوش مصنوعی، پردازش زبان طبیعی است. پردازش زبان طبیعی به ماشین‌ها این قابلیت را می‌دهد که بتوانند زبان گفتاری و نوشتاری انسان را درک و تفسیر کنند. با پردازش زبان طبیعی، امکان برقراری ارتباط و تعامل به زبان طبیعی انسان و ماشین فراهم می‌شود.

• سامانه‌های خبره (Expert Systems) −یکی دیگر از کاربردهای هوش مصنوعی، سامانه‌های خبره هستند. سامانه‌های خبره از ترکیب سخت‌افزار، نرم‌افزار و دانش تخصصی برای انجام استدلال و مشاوره استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها می‌توانند توضیحات و مشاوره‌هایی مرتبط با حوزه تخصصی خود را به کاربر ارائه دهند و جایگزین متخصصان انسانی شوند.

سیستم‌های بینایی (Vision Systems):  یکی دیگر از حوزه‌های کاربردی هوش مصنوعی، سیستم‌های بینایی هستند. این سامانه‌ها قادرند ورودی‌های تصویری و بصری را دریافت و تفسیر کنند.  

• هواپیماهای جغرافیایی برای تهیه نقشه و استخراج اطلاعات فضایی، از تصاویر گرفته شده استفاده می‌کنند.
•  پزشکان برای تشخیص بیماری‌ها از سیستم‌های خبره بالینی و تصاویر پزشکی بهره می‌برند.
•  پلیس با استفاده از نرم‌افزارهای شناسایی چهره، مجرمان را شناسایی می‌کند.

تشخیص گفتار (Speech Recognition) :برخی از سامانه‌های هوشمند قادرند صدای انسان را در هنگام صحبت بشنوند و مفهوم جملات گفته شده را درک کنند. این سامانه‌ها می‌توانند با وجود موانعی مانند لهجه‌های متفاوت، اصطلاحات عامیانه، نویز پس‌زمینه و تغییرات صدا به دلیل شرایط محیطی، باز هم صحبت‌های انسان را تشخیص دهند.

• تشخیص خط‌نویسی (Handwriting Recognition) :نرم‌افزارهای تشخیص نوشتار دستی قادرند متن نوشته شده به صورت دست‌نویس روی کاغذ یا صفحه نمایش با استفاده از قلم را تشخیص دهند. این نرم‌افزارها شکل حروف نوشته شده را تشخیص داده و آن را به متنی قابل ویرایش و پردازش تبدیل می‌کنند

• ربات‌های هوشمند (Intelligent Robots) :ربات‌های مجهز به هوش مصنوعی قادرند وظایفی را که توسط انسان تعریف شده انجام دهند. این ربات‌ها مجهز به سنسورهایی هستند که اطلاعاتی مانند نور، گرما، دما، حرکت، صدا، برخورد و فشار را از محیط فیزیکی دریافت می‌کنند. همچنین پردازنده‌های قدرتمند، حافظه بالا و سنسورهای متعدد به آن‌ها قابلیت هوشمندی می‌دهد. این ربات‌ها می‌توانند از تجربیات خود یاد بگیرند و با محیط‌های جدید سازگار شوند.

تاریخچه هوش مصنوعی

در ادامه، تاریخچه هوش مصنوعی در طول قرن بیستم را مشاهده می‌کنید: