هوش مصنوعی چیست؟ – به زبان ساده + مسیر یادگیری

• با کمک مثال‌های ساده، مفهوم هوش مصنوعی را درک می‌کنید.
• رابطه بین هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق را متوجه خواهید شد.
• با کاربرد‌های هوش مصنوعی در صنعت آشنا می‌شوید.
• با انواع زبان‌های برنامه نویسی تخصصی برای هوش مصنوعی، آشنا می‌شوید.
• دروس دانشگاهی مربوط به هوش مصنوعی در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد را می‌شناسید.
• تکنیک‌های مختلفی مانند تشخیص گفتار، بینایی ماشین و رباتیک را درک می‌کنید.

هوش مصنوعی چیست؟

هوش مصنوعی یا همان Artificial Intelligence به شاخه‌ای از علوم کامپیوتر گفته می‌شود که هدف آن ساخت سیستم‌های هوشمندی است که قادر به شبیه‌سازی رفتارهای انسانی هستند. این فناوری به ماشین‌ها اجازه می‌دهد تا از طریق تجزیه و تحلیل داده‌ها، الگوها را شناسایی کنند و وظایفی مانند یادگیری، استدلال، حل مسئله و تصمیم‌گیری را به صورت خودکار و بدون نیاز به برنامه‌نویسی مستقیم انجام دهند. مهم‌ترین قابلیت‌های هوش مصنوعی در فهرست زیر آورده شده است:

• یادگیری ماشین (Machine Learning): بهبود عملکرد با استفاده از تجربه
• پردازش زبان طبیعی (NLP): درک و تحلیل زبان انسان
• بینایی ماشین (Computer Vision): تشخیص تصاویر و ویدیوها و درک «محتوای بصری» (Computer Vision)
• استدلال منطقی: توانایی نتیجه‌گیری از داده‌های موجود

بنابراین به زبان ساده، هوش مصنوعی به توانایی تفکر یا یادگیری کامپیوتر یا ماشین گفته می‌شود. برای اینکه فردی هوشمند و دارای هوش تلقی شود، باید یادگیری اتفاق بیوفتد و فرد آموزش ببیند. در واقع انسان‌ها هم از روز اولی که به دنیا می‌آیند هوشمند نیستند و برای تبدیل شدن به فردی هوشمند و باهوش باید تحت آموزش قرار بگیرند.

وقتی که انسان‌ها یاد می‌گیرند، در واقع مواردی را به خاطر می‌سپارند و اطلاعاتی را در مغزشان ذخیره می‌کنند. سپس از این اطلاعات ذخیره شده در مغز برای تصمیم‌گیری هوشمندانه استفاده می‌شود. در خصوص ماشین‌ها و هوش مصنوعی هم شرایط یکسان است و درست مشابه انسان‌ها کامپیوترها هم باید ابتدا یاد بگیرند و نمی‌توانند تا زمانی که آموزش ندیده‌اند هوشمند شوند. بهتر است برای درک بهتر اینکه هوش مصنوعی چیست مثالی ساده ارائه شود.

مثالی ساده برای درک بهتر مفهوم هوش مصنوعی

برای مثال اگر فردی بخواهد رانندگی کند و اتومبیلی را براند، پیش از هر چیز باید موارد لازم را در مورد آن ماشین یاد بگیرد. فرد باید حتماً نحوه روشن کردن اتومبیل را بیاموزد؛ باید یاد بگیرد چگونه از دنده و پدال‌ها استفاده کند و ماشین را به جلو براند. همچنین علائم رانندگی بسیار مهم هستند و فرد باید بتواند مفهوم هرکدام از آن‌ها را درک کند و آن‌ها را در مغز خود حفظ کرده باشد. به این ترتیب در حین رانندگی فرد می‌تواند براساس آموخته‌های خود تصمیم‌گیری کند.

کامپیوترها هم به همین شکل عمل می‌کنند. یادگیری در کامپیوترها با استفاده از داده‌ها اتفاق می‌افتد. ماشین‌ها و کامپیوترها الگوهای موجود در داده‌ها را درک می‌کنند و سپس مدل‌هایی را می‌سازند و این مدل‌ها برای تصمیم‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. بنابراین انجام کارهایی هوشمندانه توسط ماشین و کامپیوترهای ساخته شده توسط انسان را هوش مصنوعی می‌نامند.

هوش مصنوعی به انگلیسی

معادل اصطلاح هوش مصنوعی به انگلیسی «Artificial Intelligence» است که به صورت «آرتیفیشال اینتلیجنس» تلفظ می‌شود. مخفف یا سرنام «AI» نیز به طور گسترده‌ای در زبان انگلیسی و حتی فارسی به جای Artificial Intelligence یا هوش مصنوعی استفاده می‌شود. همچنین سایر عبارت‌هایی که به نوعی در ارتباط با هوش مصنوعی به کار می‌روند و تقریباً در برخی موارد مترادف هوش مصنوعی به انگلیسی هستند در ادامه فهرست شده‌اند:

• Robotics (رباتیک | ساخت ربات هوشمند)
• Development of ‘Thinking’ Computer Systems (توسعه سیستم‌های کامپیوتری)
• Expert System یا Expert Systems (سیستم‌های خبره)
• Intelligent Retrieval (بازیابی هوشمندی)
• Knowledge Enginerring (مهندسی دانش)
• Machine Learning (یادگیری ماشین)
• Natural Language Processing (پردازش زبان طبیعی)
• Neural Network یا Neural Networks (شبکه‌های عصبی)

در ارتباط با این سوال که هوش مصنوعی چیست همواره بحث یادگیری ماشین هم مطرح می‌شود و همیشه سوالاتی پیرامون ارتباط یادگیری ماشین با هوش مصنوعی وجود دارد. بنابراین در ادامه به این موضوع پرداخته شده است.

یادگیری ماشین (Machine Learning) که قبلا در مجله فرادرس راجع به آن صحبت کردیم در واقع بخشی از هوش مصنوعی به حساب می‌آید و کاربردی از AI است. فرایند استفاده از مدل‌های ریاضی ساخته شده براساس داده‌ها توسط ماشین‌های کامپیوتری را یادگیری ماشین می‌نامند. هدف ماشین لرنینگ توسعه و ساخت سیستمی است که بتواند بدون دریافت دستورالعمل‌های دقیق و خط به خط، خودش یاد بگیرد و بیاموزد. در یادگیری ماشین سیستمی طراحی و ساخته می‌شود که به یادگیری ادامه می‌دهد و رفته رفته خودش را بر اساس تجربه بدست آمده بهبود می‌دهد.

به قابلیت سیستم‌های کامپیوتری برای تقلید از عملکردهای شناختی انسان مانند یادگیری، حل مسئله و سایر موارد هوش مصنوعی گفته می‌شود. هوش مصنوعی از یادگیری ماشین استفاده می‌کند تا دانش مربوطه و مورد نیاز را بدست آورد. سپس هوش مصنوعی دانش بدست آمده را به وسیله شبیه‌سازی منطق و استدلال انسانگونه برای توصیه یا تصمیم‌گیری به کار می‌گیرد. در حالی که هوش مصنوعی علم گسترده تقلید از توانایی‌های انسان است، یادگیری ماشین زیرمجموعه خاصی از هوش مصنوعی به حساب می‌آید که به ماشین آموزش می‌دهد چگونه یاد بگیرد.هوش مصنوعی چه کارهایی انجام می دهد؟

تقلید از ساختار مغز انسان، درک متقابل و کمک دوطرفه، خودآموزی و بازاندیشی در مورد گونه‌های مختلف حیات بیولوژیکی، جایگزینی افراد در مشاغل مختلف و تقلب در بازی‌های کامپیوتری همگی تنها برخی از کارهایی هستند که امروزه هوش مصنوعی انجام می‌دهد. در این بخش سعی شده است تا به برخی کاربرد‌های هوش مصنوعی پرداخته شود.

هوش مصنوعی چه کارهایی انجام می دهد؟

تقلید از ساختار مغز انسان، درک متقابل و کمک دوطرفه، خودآموزی و بازاندیشی در مورد گونه‌های مختلف حیات بیولوژیکی، جایگزینی افراد در مشاغل مختلف و تقلب در بازی‌های کامپیوتری همگی تنها برخی از کارهایی هستند که امروزه هوش مصنوعی انجام می‌دهد. در این بخش سعی شده است تا به برخی کاربرد‌های هوش مصنوعی پرداخته شود.

هوش مصنوعی در پزشکی

آلفابت (Alphabet) شرکت مادر گوگل، اخیراً آزمایشگاه‌هایی یکدست و همسان ساخته است که برای یافتن داروهای جدید با استفاده از هوش مصنوعی شرکت DeepMind (از شرکت‌های زیرمجموعه گوگل) تاسیس شده‌اند. هدف این سازمان بازتعریف فرایند کشف دارو از صفر و یافتن راه‌هایی جدید برای درمان بیماری‌ها با استفاده از هوش مصنوعی است. این آزمایشگاه‌ها نه تنها داده‌ها را تجزیه و تحلیل خواهند کرد بلکه مدل‌هایی قدرتمند، پیش‌بینی کننده و مولد را از پدیده‌های پیچیده بیولوژیکی خواهند ساخت.در حالی که هنوز هیچ کس در تلاش برای یافتن درمان بیماری‌های مختلف با استفاده از شبکه‌های عصبی به پیشرفت قابل توجهی دست پیدا نکرده است، شرکت DeepMind در حال حاضر در هوش مصنوعی حرف اول را می‌زند و سیستم یادگیری الگوریتم این شرکت انطباق‌پذیرترین سیستم موجود است که می‌توان آن را برای اهداف و مقاصد مختلف به کار گرفت.

آموزش ربات ها با هوش مصنوعی برای انجام کارهای مختلف

امروزه از هوش مصنوعی یا همان شبکه‌های عصبی برای آموزش ربات‌ها نیز به طور گسترده استفاده می‌شود. برای مثال با استفاده از مدلی جدید بر اساس هوش مصنوعی، مهندسان دانشگاه MIT موفق شده‌اند تا ربات‌ها را برای حمل و نگه داشتن هزاران شی مختلف با استفاده از بازو‌های مکانیکی خود آموزش دهند. این کار با استفاده از یادگیری تقویتی و بدون شبیه‌سازی انجام شده و نتیجه کار ساخت شبیه‌سازی دست انسان گونه است که می‌تواند بیش از ۲ هزار شی مختلف را بردارد و آن‌ها را با استفاده از بازوهای مکانیکی خود لمس کند و حرکت دهد.

علاوه بر آن جالب اینجاست که این سیستم برای بلند کردن شی و نگه داشتن آن در دستانش حتی نیازی نداشت بداند دقیقاً چه چیزی را قرار است بردارد. تا اینجا نرخ موفقیت رباتی که از این سیستم استفاده می‌کند بسته به نوع شی متفاوت است اما در طول زمان الگوریتم خودش را ارتقا خواهد داد و باعث می‌شود ربات‌ها مهارت بیشتری پیدا کنند و تطبیق‌پذیرتر شوند.

آموزش مهارت های اجتماعی به ربات ها با استفاده از هوش مصنوعی

الگوریتم دیگری به وسیله محقان دانشگاه MIT ساخته شده است که به ربات‌ها مهارت‌های اجتماعی و به طور خاص همکاری دوجانبه را آموزش می‌دهد. مدل‌های ریاضی جدید به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به ماشین‌ها درکی از رفتارهای فیزیکی و اجتماعی ربات‌های دیگر را می‌آموزند. بنابراین اگر رباتی قرار است رفتاری منطقی و با معنی را به لحاظ اجتماعی انجام دهد، چون رفتار خوبی است، ربات دیگر باید در انجام آن کار به این ربات کمک کند. یا اگر رباتی بخواهد عمل بدی را انجام دهد، ربات فرضی دیگر باید مانع از آن شود.

محققان در تلاشند تا ربات‌ها را به شبکه عصبی مخصوصی مجهز کنند که فرایند تجربه اجتماعی را سرعت می‌بخشد. علاوه بر این، آن‌ها در حال کار روی سیستم حسگر ۳ بعدی هستند که به ربات‌ها امکان می‌دهد تا عملیات پیچیده‌تری را به تنهایی انجام دهند. مثلاً بتوانند از لوازم خانگی استفاده کنند. تمام این‌ها به ربات‌ها امکان خواهد داد تا تعاملاتشان را نه تنها بین خودشان، بلکه میان انسان‌ها و ربات‌ها هم افزایش دهند.