نگاهي به موتور دانش Wolfram Alpha


 

نويسنده: مهدي صنعت جو




 
براي اين که به يک موتور جست و جوگر اينترنيت بفهمانيد دنبال چه هستيد، هزار و يک تکنيک وجود دارد. اگر شما از باتجربه هاي امر جست و جو در اينترنت هستيد، حتما تکنيک هاي شخصي هم در اين زمينه داريد. اما حقيقت امر اين است که برخي اوقات اين موارد کمکي به شما نمي کنند و شما به يک ابزار تخصصي تر نياز داريد که کاري بيش از فهرست کردن يک سري سايت براي شما انجام دهد. گاهي شما به دبنال پاسخ صريح يک سؤال هستيد، نه آنچه که ديگران بر وب گذاشته اند. بسيار خوب، پس سري به سايت www.wolframalpha.com بزنيد و سؤال خود را تايپ کنيد؛ البته قبل از آن مطالبي را که در ادامه مي آيد، مطالعه کنيد.
غوطه ور شدن در دنياي بيکران وب، جست و جو و بيرون کشيدن پاسخ سوالات از اعماق آن به يکي از کارهاي روزمره کاربران تبديل شده است. وقتي ساکنان دنياي سايبر با موتورهاي جست و جو آشنا شدند و استفاده از دانش نامه هاي آنلاين را تجربه کردند، دريافتند که اينترنت چيزي فراتر از يک مجموعه بي سر و ته اطلاعات را به آن ها ارائه کرده است.
اگر شما در يک مورد سوالي داشته باشيد يا بخواهيد اطلاعات خود را درباره يک موضوع کمي گسترش دهيد، کافي است به اينترنت متصل شويد و چند کلمه کليدي در ارتباط با موضوع مورد نظر در کادر جست و جوي يک موتور جست و جو گر وارد کنيد. در اين صورت موتور جست و جو گر، وب را برايتان زير و رو مي کند و کوهي از صفحات و لينک ها را که حاوي اطلاعات مفيدي است به شما معرفي مي کند.
حالا اين شما هستيد که بايد از بين اين حجم عظيم صفحه ها و لينک ها آنچه را که واقعاً نياز داريد، بيابيد. اين بسيار شگفت انگيز و کار راه انداز است، اما راستش را بخواهيد خود من دل خوشي از اين روش جست و جو ندارم و هميشه در آرزو بودم که وقتي سوالي درباره موضوعي برايم پيش مي آيد، به جاي مشاهده فهرستي از صدها هزار سايت که بيشتر آن ها غير قابل اعتمادند، پاسخ به صورت سرراست به من ارائه شود. اين ضعف بزرگ موتورهاي جست و جوي موجود است که به سادگي نمي توان به آن ها فهماند، دنبال چه هستيم. حال دنيايي را تصور کنيد که در آن يک سايت وجود دارد که شما يک سوال را در آن مطرح مي کنيد و آن سايت هم در کسري از ثانيه يک جواب درست و کاملاً مرتبط با سوال به شما ارائه مي دهد، با کلي گراف، نمودار، تصوير و مستندات مفيد و آن هم بسيار مودبانه!

ولفرام آلفا: تولدي جديد
 

به تازگي سايتي به کاربران معرفي شده که دري جديد در زمينه جست و جوي اطلاعات در اينترنت گشوده است. اين سايت به فناوري جديدي مجهز است که آن را به طور بارزي از موتورهاي جست و جو و دانشنامه هاي آنلاين متمايز مي سازد.
با رفتن به سايت www.wolframalpha.com مي توانيد آن را امتحان کنيد. شما قادريد سوالي را مطرح کرده و در عرض چند ثانيه جواب مناسبي در آن زمينه دريافت کنيد. بنابراين، ديگر مجبور نيستيد در انبوهي از اطلاعات بازگشته براساس کلمات کليدي که وارد کرده ايد سرگردان باشيد، زيرا ولفرام آلفا شما را مستقيم به همان جايي که مي خواهيد برويد، هدايت مي کند.
در بيان سوالات تقريباً محدوديتي وجود ندارد و براي بيشتر سوالاتي که در محدوده دانش مي گنجند، ولفرام آلفا پاسخي دارد و اين شامل محاسبات هم مي شود. کافي است يک کلمه، جمله، پرسش و حتي يک معادله رياضي (و ده ها ترکيب ديگر که در سايت نشان داده شده است) را تايپ کنيد و نتيجه را ببينيد.

ولفرام آلفا آزمايش مي شود!
 

چند تجربه عملي عملکرد ولفرام آلفا را روشن تر مي سازد. اجازه دهيد در مورد اين که چطور يک تقويت کننده عملياتي را به صورت انتگرال گير به کار ببريم، کمي تحقيق کنيم. ابتدا از گوگل استفاده مي کنيم (دليل انتخاب گوگل هم مشخص است).
«opamp,integrator» را تايپ مي کنيم و گوگل 63300 هزار سايت را که به نوعي به اين کلمات کليدي ربط دارند، پيدا مي کند. حالا مي رويم سراغ آلفا. «opamp,integrator» را وارد مي کنيم. ولفرام آلفا صفحه اي شامل يک دياگرام، مشخصه هاي چنين سيستمي و يک سري اطلاعات ديگر را ارائه مي دهد (شکل 1).
نوع موج ورودي (سينوسي، مربعي، دندانه اره اي و مثلثي) و خصوصيات ديگر را هم مي توانيد انتخاب کنيد تا آلفا براساس آن نمونه خروجي را محاسبه کرده و نمايش دهد( شکل 2). حالا واژه «internet» را در گوگل وارد مي کنيم يک ميليارد و هشتصد و ده ميليون صفحه پيدا مي شود که همگي حاوي کلمات مورد نظر ما هستند. من هم موافقم: وحشتناک است! حالا سري به آلفا مي زنيم و همان کلمه کليدي را به کار مي بريم. شامل تعريف واژه internet، تلفظ آن، کلمات مترادف و چند مورد ديگر مي شود(شکل 3).
به روشني مشاهده مي شود که نتايج حاصل در دو دنياي کاملاً متفاوت سير مي کنند. آنچه گوگل ارائه مي کند در واقع فهرستي از منابع موجود در وب است؛ در مقابل آنچه ولفرام آلفا ارائه مي کند يک پاسخ جامع (نسبتاً جامع) است به شخص شما با حداکثر تمرکز به سوالي که مطرح کرده ايد. به علاوه فهرستي از منابع هم ارائه مي دهد که ديگر نقصي در کار نباشد.
در مثالي ديگر به حوزه رياضيات مي رويم و از ولفرام آلفا مي خواهيم معادله قطبي r=4sin3 را رسم کند، پس مي نويسيم:
(Polar plotr=4sin(3
و ولفرام آلفا رز سه پر متناظر با اين معادله را رسم مي کند( شکل 4).
چيز ديگري هم احتياج داريد؟
البته، دنياي ولفرام آلفا وسيع تر از اين موارد است و بيان مثال ها خود به يک مقاله جداگانه نياز دارد.

کليات ولفرام آلفا
 

در اينجا استفاده از کلمات کليدي يا به کارگيري پايگاه دانش به طريقي متفاوت از موتورهاي جست و جو يا دانشنامه هاي آنلاين صورت مي گيرد. سيستم سوال پرسيده شده را درک کرده، آن را تحليل مي کند و پاسخي براساس آن تهيه يا بهتر بگوييم محاسبه مي کند.
به طور بسيار خلاصه مي توان مراحل کار را اين طور بيان کرد: ولفرام به جاي جست و جوي پاسخ سوال، ابتدا تعيين مي کند مفهوم سوال شما چيست. سپس به دنبال داده هاي مورد نياز براي پاسخ دادن به سوال مورد نظر مي گردد و بر اين اساس يک پاسخ را محاسبه مي کند و پس از طراحي صفحه اي به منظور ارائه پاسخ، آن را به کامپيوتر شما مي فرستد. بايد بر اين بخش کليدي و جذاب تاکيد کرد که آلفا نه تنها به دنبال صفحات در وب نمي گردد، بلکه اطلاعات جديدي را با استفاده از اطلاعات معلوم توليد مي کند. حالا اين نوع جست و جو را با آنچه موتورهاي جست و جوي متعارف ارائه مي دهند مقايسه کنيد. دکتر استفان ولفرام پديدآورنده ولفرام آلفا است. وي (در کنار تئودور گري) يکي از موسسان Wolfram Research است و از اقدامات مهم وي مي توان به ابداع نرم افزار Mathematica و نيز تاليف کتاب «نوع جديدي از دانش» يا به اختصار NKS (سر نام A New Kind of Science) اشاره کرد.
Mathematica برنامه مشهور و کاربردي است که کامپيوتر را به يک ابزار مفيد محاسباتي تبديل کرد و انجام محاسبات، مدل سازي، شبيه سازي، مصورنمايي (Visualization) و بسياري از وظايف ديگر را امکان پذير کرد. تکامل بيست ساله Mathematica قدرت فراواني به آن بخشيده است.
NKS هم بيان مي کند که به هر فرآيندي که در طبيعت مي يابيم مي توان به عنوان يک Computation نگريست که قوانين بسيار ساده اي دارد. به عبارت ديگر، هرچند ما پيچيدگي عالم را به طور آشکارا مي بينيم، اما افرادي نظير ولفرام معتقدند، قوانين ساده اي بر عالم حاکم است و اين قوانين ساده مي توانند رفتارهاي پيچيده اي ايجاد کنند.
در ارائه Mathematica ، Alpha و NKS نقش کليدي بازي مي کنند. به گفته ولفرام سال ها است که بشر در پي مدون کردن و سازماندهي دانش خود است. فلاسفه و دانشمندان زيادي بودند که آرزو داشتند (و دارند) يک نظريه جهان شمول براي عالم بيابند و تمام عالم و قوانين آن را با يک قانون کلي توضيح دهند. در زمينه علوم کامپيوتر هم همواره بشر در پي ساختن ماشيني بوده است که بتواند به سوالات مطرح شده از سوي کاربر پاسخ هاي صريح و صحيحي دهد. اين موارد از دغدغه هاي ولفرام هم است. ايده کلي اي که ولفرام در ذهن دارد، قابل محاسبه کردن دنيا است.
هدف از پديدآوردن ولفرام آلفا، قابل محاسبه کردن و در دسترس قرار دادن دانش براي همه و ايجاد يک منبع واحدي بود که هر کسي با هر سطح دانشي قادر باشد از آن براي دست يابي به پاسخ هاي درست بهره ببرد. اين يعني در اختيار گذاشتن دانش و توانايي در سطح متخصصان به حجم وسيع تري از افراد که مي تواند در زمينه هاي آموزشي و تحقيقاتي مورد استفاده قرار گيرد. اين موتور دانش با پذيرفتن ورودي هايي بدون محدوديت نتايج قدرتمندي توليد مي کند.
ولفرام، ايجاد آلفا را به «بنا کردن عمارتي از دانش بشري که بر پايه قوانين محاسباتي ساده اي استوار است» تشبيه مي کند. منظور او سازماندهي دانش بشري است تا با يافتن روابط و قوانين ساده اي که اجزاي مختلف آن را به هم پيوند مي دهد بتوانيم به راحتي در ميان دانش و يافته هاي بشري حرکت کنيم و پاسخي براي سوالات خود بيابيم.

محتوا
 

ولفرام آلفا به مجموعه وسيعي از معادلات رياضي مجهز است و بيش از ده ترابايت داده، پنجاه هزار گونه از الگوريتم ها و مدل ها و نيز قابليت هاي زباني براي بالغ بر هزار حوزه به آن تزريق شده است. در حال حاضر، علم کامپيوتر به جايي رسيده که قادر است از قابليت هاي ولفرام آلفا پشتيباني کند و شبکه وب هم به آن حدي رسيده که جوابگوي چنين سيستمي باشد، اما علاوه بر اين آنچه ايده ولفرام آلفا را به عمل نزديک کرد، دو مورد بود: Mathematica و NKS زبان سمبليکي بسيار جامع، الگوريتم هاي داخلي و نيز قدرت Mathematica به عنوان يک نرم افزار تخصصي، ايده هاي منحصر به فرد مطرح شده در NKS حرکت رو به جلوي آلفا را ممکن ساخت.
بيش از پنج ميليون خط حاوي کدهاي سمبليک Mathematica، استفاده از توان پردازشي در حد ابرکامپيوترها، استفاده از آخرين نسل وب و فناوري هاي پردازش موازي( با همراهي (WebMathematica (1) و (GridMathematica (2) همه چيز را براي به واقعيت پيوستن ايده ولفرام فراهم کرد. حجم عظيم داده هايي که ولفرام آلفا استفاده مي کند از هزاران منبع، از ژورنال هاي علمي و دانشنامه ها گرفته تا منابع دولتي و مراجع موثق، جمع آوري شده است.
داده ها توسط کارشناسان ارزيابي مي شوند و اين تفاوت آشکار ميان ولفرام آلفا و دانشنامه هاي آنلاين است. در دانشنامه هايي نظير ويکي پديا اطلاعات ارائه شده در برخي موارد قابل استناد نيستند، زيرا هر کسي مي تواند اين داده ها را روي سايت قرار دهد و صحت آن ها به طور کامل مورد تاييد نيست.

فوت هاي کوزه گري
 

ولفرام معتقد است: «تنها با جست و جو در ميان حجم بيشتري از داده ها نمي توانيم يک موتور (جست و جوي) هوشمند ارائه دهيم. حتي زماني که پاسخ در پايگاه داده موجود باشد، سيستم ممکن است به سادگي گيج شود و از فهم سوال عاجز باشد.» او استفاده صرف از مراجع و کتاب ها را نيز کافي نمي داند و استفاده از نظرات کارشناسان و صاحب نظران را ضروري مي داند و معتقد است، بايد کارشناسان و متخصصان را مجاب کرد تکنيک ها و قوانين (اسرار و فوت و فن هاي) خود را به سيستم عرضه کنند. اين ها از مواردي هستند که در کتاب ها و جزوه ها نمي توان يافت و آن چنان هم مشهور نيستند و از طرفي متخصصان هم خوششان نمي آيد آن ها را با ديگران در ميان گذارند. در صورت استفاده از اين اسرار مي توان ولفرام آلفا را غني تر کرد.

ولفرام آلفا و چالش زبان محاوره اي
 

تبديل ورودي هايي که کاربر بر اساس زبان محاوره اي وارد مي کند. به فرمتي نظير کدهاي کامپيوتري کمي مشکل به نظر مي رسد. به گفته ولفرام: «اين جايي است که NKS وارد مي شود. بنابر آنچه NKS بيان مي کند هر چيزي قابل محاسبه است.» و همين سبب شد که ولفرام با جديت بيشتري کار روي ولفرام آلفا را دنبال کند.
او معتقد است، بنابر NKS مي توان يک مدل محاسباتي براي هر شاخه اي در علم ارائه کرد. در آلفا از NKS به منظور يافتن قوانيني براي درک ورودي هاي کاربر استفاده مي شود. آنچه کاربران وارد جعبه جست و جو مي کنند بيشتر بر مفهوم تکيه دارد تا رعايت يک ساختار دستوري؛ ضمن اين که يک راه حل واحد هم براي درک اين نوع ورودي وجود ندارد. NKS راهي است براي يافتن الگوريتم هايي که مي توان از آن ها براي درک آنچه کاربران در جعبه جست و جو وارد مي کنند، استفاده کرد. افراد همواره مي پرسند که NKS به چه دردي مي خورد. ولفرام عقيده دارد که ولفرام آلفا مي تواند نخستين مثال در زمينه کاربرد NKS باشد:
«آلن تورينگ مفهوم Universal Computer را در دهه 1930 مطرح کرد و در آن زمان کسي به درستي نمي دانست که چه کاربردي خواهد داشت. در دهه 1960 واژه پردازها ارائه شدند و مردم با يکي از کاربردهاي کارآمد کامپيوتر آشنا شدند. به طريق مشابه ولفرام آلفا هم مي تواند نخستين کاربرد بسيار عمومي از ايده من باشد. افراد بدون آن که آگاه باشند از NKS استفاده مي کنند.»

آلفا و گوگل
 

از همان ابتداي ظهور ولفرام آلفا تا به امروز اين سيستم با گوگل يا به طور دقيق تر با موتور جست و جوي گوگل مقايسه مي شود البته، با توجه به آنچه بيان شد ولفرام آلفا را نمي توان يک موتور جست و جو دانست.
گوگل به جست و جوي اطلاعات موجود در وب مي پردازد و نتايجي را که ارائه مي دهد، ارجاعاتي است به صفحاتي از وب که به دليل وجود کليد واژه هاي وارد شده در کادر جست و جو در متن آن صفحات، به عنوان نتيجه جست و جو ارائه مي شوند و لزوماً پاسخ صحيح در بين آن ها نيست. همان طور که حتماً شما هم اين تجربه را داشته ايد بسياري از نتايج حاصل از موتورهاي جست و جو با آنچه شما در پي آن بوده ايد بسيار متفاوت است. اما به نظر مي رسد، پاسخ هاي ارائه شده از طرف آلفا درست تر و قابل اعتمادتر است. استفان ولفرام، گوگل و ولفرام آلفا را اين طور با هم مقايسه مي کند: «همان طور که استفاده از گوگل مشابه در اختيار داشتن يک کتابدار (مرجع) براي کمک به شما است، استفاده از آلفا شبيه در اختيار داشتن يک دانشمند خانگي خواهد بود که به شما مشاوره مي دهد.» و اين مشاوره حوزه هاي بسيار وسيعي را شامل مي شود. در حال حاضر، جنبه علمي ولفرام آلفا بر جنبه عام آن برتري دارد و دسترسي به فرهنگ عامه در اين سيستم هنوز ضعيف است. اين هم از دلايلي است که باعث شده ولفرام آلفا هنوز به عنوان يک تهديد جدي براي گوگل مطرح نباشد. در زمينه زيرساخت ها هم تفاوت هايي وجود دارد. اين تفاوت ها ناشي از ذات متفاوت اين دو است. نيازهاي پردازشي ولفرام آلفا مانند نيازهاي پردازشي موتور جست و جوي گوگل نيست.
ولفرام در اين باره توضيح مي دهد: «ما دائم در وب به جست و جو و به روز رساني ايندکس نمي پردازيم (کاري که موتورهاي جست و جو انجام مي دهند)، بيشتر نيازهاي محاسباتي ما بر پايه تبديل ورودي هاي کاربر به فرمت مناسب براي سيستم و سپس محاسبه پاسخ است.» وي مي افزايد: «براي پاسخ به يک سوال ممکن است از صد عدد از کامپيوترهاي ما استفاده شود. اما ما هنوز در حال تعيين اين موضوع هستيم که به چه تعداد کامپيوتر نياز داريم.»

آنچه پيش رو است
 

wolframalpha.com سايتي است که آلفا براي نخستين بار در قالب آن ارائه شد. اما موتور محاسباتي در حقيقت يک فناوري و پلتفرم است که مي تواند از راه هاي بسيار متفاوتي استفاده و ارائه شود. ولفرام آلفا در ابتداي راه است و مي تواند کارهاي بزرگي انجام دهد، اما در اين مقطع زماني نياز به اصلاح و بهينه سازي هاي بيشتري دارد. عده اي معتقدند، برخي سوالات باعث بروز مشکل در سيستم مي شود و اين مشکل را به فقدان سرورهاي سريع تر نسبت مي دهند. از طرفي بسياري از موارد هستند که سيستم از پاسخ دادن به آن ها عاجز است. طبق بيان گردانندگان ولفرام آلفا، لحظه به لحظه اطلاعات جديد وارد سيستم مي شود و تلاش فراواني جهت توسعه کدها و داده هاي به کار رفته صورت مي گيرد و عملاً در هر روز با يک نسخه جديد از آن مواجه هستيم. علاوه بر اين به روز رساني هاي کلي، ولفرام آلفا در هشتم ژوئن پس از گذشت سه هفته از شروع به کارش، نخستين به روز رساني رسمي خود را تجربه کرد که طي آن چندين تغيير به سيستم اعمال شد و اصلاحاتي در آن صورت گرفت. در آينده نيز به طور قطع اصلاحات بيشتري را هم به خود خواهد ديد. در هر صورت ولفرام آلفا همان چيزي است که بسياري از محققان و حتي افراد عادي در انتظارش بودند و شروع خوبي است براي ايجاد يک امکان جديد براي در دسترس عموم قرار گرفتن دانش. بعيد به نظر مي رسد که آلفا تهديدي براي موتورهاي جست و جو گر (گوگل و نظاير آن) ايجاد کند. بيشتر به نظر مي رسد گره زدن قابليت هاي موتورهاي جست و جو و دانش نامه هاي آنلاين با اين فناوري جديد تعريف ديگري از جست و جو و تحقيق را ارائه دهد.
بنابراين، ولفرام آلفا در کنار موتورهاي جست و جو خواهد ماند نه در مقابل آن ها؛ اين طور بهتر است!

پي‌نوشت‌ها:
 

1- WebMathematicaراهي براي اضافه کردن محاسبات تعاملي به دنياي وب است. اين فناوري منحصر به فرد شما را قادر مي سازد سايت هايي ايجاد کنيد که به کاربران اجازه مي دهد به طور مستقيم با استفاده از يک مرورگر وب دست به محاسباتي بزنند و نتايج را ببينند.
2- GridMathematica توان موازي سازي Mathematica را گسترش مي دهد. با اجراي وظايف بيشتري به طور موازي روي پردازنده هاي مرکزي بيشتر، بر سرعت اجرا افزوده مي شود.
 

منابع:
- سايت Wolfram Alpha
- وبلاگ Wolfram Alpha
- www.sun.com
- www.hplusmagazine.com
- لس آنجلس تايمز
- نيويورک تايمز
- ايندپندنت
نشريه شبکه- ش 102