هوش مصنوعى و روباتيك ‏رضوان السادات ميرمحمدي

آيا بشر قادر خواهد بود موجودى هوشمند همانند خود به وجود آورد؟ آيا زمانى فرا خواهد رسيد كه روبات‏ها به خانه ما رفت‏وآمد كنند؛ كنار ما بنشينند و با ما به تبادل نظر بپردازند؟چه زمانى رؤياى روبات‏ها به حقيقت خواهد پيوست؟
شايد سؤالاتى اين چنين را بتوان زمينه‏ساز ظهور دانشى نوين، با عنوان هوش مصنوعى دانست. نخستين جرقه‏هاى هوش مصنوعى به سال‏هاى بعد از جنگ جهانى دوم باز مى‏گردد. زمانى كه آلن تورينگ در سال 1950م. آزمايشى مبنى بر اين كه آيا ماشين قادر است با فرآيندهاى مغز انسان رقابت نمايد، مطرح كرد. سال 1960م. با روى كار آمدن برنامه‏هاى بازى شطرنج و ساخت اولين روبات‏ها و استفاده از زبان‏هاى برنامه‏نويسى در اروپا و آمريكا، تحقيقات در زمينه هوش مصنوعى به جنبه‏هاى‏انسانى نزديك‏تر شد.اما هوش مصنوعى چيست و هوشمندى به چه معناست؟
به زبانى ساده، هوش مصنوعى، دانش ساختن ماشين‏ها يا برنامه‏هاى هوشمند است. هوش مصنوعى، شاخه‏اى از علم كامپيوتر است و در واقع تلفيقى از سه فناورى و گرايش مطرح؛ يعنى شبكه‏هاى عصبى، سيستم‏هاى استدلال فازى و الگوريتم تكاملى مى‏باشد. شبكه‏هاى عصبى، تقليدى از سيستم فيزيكى و عصبى انسان است. سيستم فازى، الگويى از تفكر و الگوريتم‏هاى تكاملى، برداشتى از نحوه بقا و انطباق موجودات با طبيعت است.اما آلن تورينگ، هوشمندى را به گونه‏اى ديگر تعريف كرده است. وى با انجام آزمايشى كه سال‏ها بعد با نام «تست تورينگ» مشهور شد و بيشتر همانند يك بازى بود، توانست روشى براى تشخيص هوشمندى ماشين ارائه دهد.فرض كنيد شما در آزمايش تورينگ شركت كرده‏ايد. در اين صورت، بايستى در يك سوى يك ديوار حايل قرار گيريد؛ به گونه‏اى كه تنها از طريق يك دستگاه تله‏تايپ (بدون استفاده از صوت)، با شخصى كه در آن سوى ديوار قرار دارد و هويت او براى شما مشخص نيست، قادر به برقرارى ارتباط باشيد.
در مدت زمان انجام آزمايش، ميان شما و آن شخص مكالماتى صورت مى‏گيرد. حال اگر پس از انجام آزمايش به شما گفته شود شخصى كه در آن سوى ديوار قرار داشته و به سؤالات شما پاسخ مى‏داده، يك ماشين بوده است، در آن صورت، ماشين مورد نظر، يك ماشين هوشمند خواهد بود؛ اما چنانچه در طول انجام آزمايش، به مصنوعى بودن آن پى ببريد، مطابق ديدگاه تورينگ، ماشين، هوشمند نيست.بدين ترتيب، تورينگ در اين آزمايش، مشخصه مهم هوشمندى را توانايى پردازش و درك زبان طبيعى مطرح نمود.در تعريفى ديگر، هوش مصنوعى، مطالعه روش‏هايى براى تبديل كامپيوتر به ماشينى است كه بتواند اعمال انجام شده توسط انسان را انجام دهد.با توجه به تعريف فوق، منظور از موجود هوشمند، موجودى شبيه انسان و يا ابزار يا ماشينى است كه مى‏تواند به انسان شبيه شود.هر چند انسان، هوشمندترين موجودى است كه مى‏شناسيم، اما لزوماً تنها موجود هوشمند عالم نخواهد بود. از طرفى تمامى اعمال انسان نيز هوشمندانه و برتر از موجودات ديگر نيست؛ به طورى كه در بسيارى از جنبه‏هاى ادراكى و حسى، همچون قدرت بينايى و شنوايى، موجودات ديگر كاملاً قوى‏تر از انسان مى‏باشند.از سوى ديگر، برخى بر اين باورند كه كامپيوترهاى امروزى را مى‏توان جزء ابزارهاى هوشمند به حساب آورد؛ حال آن كه اين كامپيوترها فعلاً بهترين ابزار، براى پياده‏سازى هوشمندى هستند. همچنين هوشمندى كامپيوترها برخلاف هوشمندى طبيعى‏انسان است.در كامپيوتر، يك واحد كاملاً پيچيده، مسئوليت انجام تمام اعمال هوشمندانه را بر عهده دارد؛ در حالى كه در طبيعت، تعداد بسيار زيادى از واحدهاى كاملاً ساده (به عنوان مثال، نورون‏هاى شبكه عصبى) با عملكرد همزمان خود، رفتارى هوشمند را سبب مى‏شوند. بنابراين، تفاوت هوشمندى مصنوعى و هوشمندى طبيعى، ميان پيچيدگى فوق‏العاده و سادگى فوق‏العاده است.

شاخه‏ها و كاربردهاى هوش مصنوعى‏

بيشتر افراد با شنيدن عبارت «هوش مصنوعى»، روبات‏هاى فيلم‏هاى علمى - تخيلى و بازى‏هاى كامپيوترى و به خصوص شطرنج را به خاطر مى‏آورند.هوش مصنوعى در مدت زمان كوتاهى از عمر خود، توانسته است از حد توسعه بازى‏ها به سوى دنيايى از مسائل شگفت‏آورى همچون سيستم‏هاى خبره، بينايى ماشين و... گام بردارد.امروزه ردپايى از هوش مصنوعى را مى‏توان در علوم مختلفى اعم از پزشكى، علوم هوافضا، مهندسى و طراحى پروژه، اكتشافات و حتى تسليحات نظامى مشاهده كرد. از اين رو، متخصصان هوش مصنوعى، با توجه به كاربردهاى گوناگون اين علم، آن را در شاخه‏هاى متنوعى دنبال نموده‏اند.
تعدادى از شاخه‏هاى هوش مصنوعى را مى‏توان در عناوين زير خلاصه نمود:
1- شبكه‏هاى عصبى (Neural Networks)
اين شبكه‏ها كه با الهام از مدل شبكه عصبى ذهن انسان طراحى مى‏شوند و امروزه كاربردهاى فراوان و گسترده‏اى داشته، در زمينه‏هاى متنوعى چون سيستم‏هاى كنترلى، روباتيك، تشخيص متون، پردازش تصوير و... مورد استفاده قرار مى‏گيرند. 2- پردازش زبان طبيعى (Natural Language Processing)
در اين شاخه، سيستم‏ها براى فهم زبان انسان برنامه‏ريزى مى‏شوند.
3- روباتيك (Robotics)
اين شاخه از هوش مصنوعى سعى دارد روبات‏ها را طورى برنامه‏ريزى كند كه اعمالى هوشمندانه، چون توانايى ديدن، شنيدن و نشان دادن عكس‏العمل به محرك‏هاى محيطى را انجام دهد.
4- انجام مسابقات (Game Playing)
در اين قسمت، كامپيوترها براى شركت در مسابقاتى چون شطرنج برنامه‏ريزى مى‏شوند. ماه مِى سال 1997م. زمانى كه كامپيوتر Deep-Blue از IBM قهرمان شطرنج جهان را شكست داد، 40 سال تلاش در زمينه هوش مصنوعى به نتايج موفقيت‏آميزى دست يافت. چهارم جولاى 1997م. مأموريت «رهياب NASA» با نشستن يك روبات بر روى سطح كره مريخ، با موفقيت انجام شد. در همين حال و در كنار اين پيشرفت‏ها، روبوكاپ اولين قدم‏هاى خود را با برپايى مسابقات روبات‏هاى فوتباليست برداشت. روبوكاپ در واقع جام جهانى روبات‏هاست.هدف سمبليك اين مسابقات اين است كه در سال 2050م. تيمى متشكل از روبات‏هاى انسان‏نماى هوشمند بتوانند قهرمان فوتبال جهان را در زمين فوتبال واقعى شكست دهند. تا كنون 8 دوره از اين مسابقات برگزار شده است و قرار است در سال آينده (2005م.) اين مسابقات 19-13 جولاى در ازاكاى ژاپن برگزار گردد.
مسابقات جام جهانى روبات‏ها در شش ليگ زير انجام مى‏شود:

1- ليگ روبات‏هاى اندازه متوسط (Middle Size).
2- ليگ شبيه‏سازى (Simulation).
3- ليگ روبات‏هاى اندازه كوچك (Small Size).
4- ليگ روبات‏هاى انسان‏نما (Humanoid).
5- ليگ روبات‏هاى امدادگر (Rescue).
6- ليگ سگ‏هاى سونى (Sony dog).

جالب است بدانيد كه دانشگاه آزاد اسلامى واحد قزوين، مقام قهرمانى تيم شبيه‏سازى مربى فوتبال آزمايشگاه تحقيقات مكاترونيك ( آميخته‏اى از علوم مهندسى الكترونيك، برق، كامپيوتر و كنترل همراه با مهندسى مكانيك جهت طراحى و ساخت سيستم‏هاى پيچيده هوشمند و مدرن) روبوكاپ 2004م. را از آن خود نموده است.
5- سيستم‏هاى خبره (Expert Systems)
در اين شاخه، كامپيوترها براى تصميم‏گيرى در شرايط واقعى زندگى برنامه‏ريزى مى‏شوند. نمونه‏اى از سيستم‏هاى خبره، سيستم‏هاى تشخيص بيمارى مى‏باشند.در اين سيستم‏ها، اطلاعات يك يا چند متخصص به همراه اطلاعات دريافتى از مراجعان به كامپيوتر داده مى‏شود؛ سپس كامپيوتر با پرسش سؤالاتى از مراجعه‏كننده و تطبيق آن با اطلاعات موجود در بانك اطلاعاتى خود، بيمارى شخص را تشخيص خواهد داد.هر چند اين سيستم‏ها خبره هستند، اما تنها از اطلاعاتى كه به آنها داده شده، استفاده مى‏كنند. براى نزديك شدن به هوشمندى انسان، ماشين بايستى بتواند كاركرد خود را اصلاح نمايد. به عبارتى ديگر، ماشين، بايستى داراى قدرت يادگيرى باشد.
6- يادگيرى ماشين (Machine Learning)
يادگيرى ماشين به اين معناست كه ماشين بتواند برنامه، ساختار يا داده‏هايش را بر اساس ورودى‏ها يا در پاسخ به اطلاعات خارجى، به نحوى تغيير دهد كه رفتارش به آن چه از او انتظار مى‏رود، نزديك‏تر شود.
7- استراتژى‏هاى تكاملى (الگوريتم ژنتيك) (Evolutionary Algorithms)
در اين زمينه بيشتر به هوشمندى‏هايى غير از هوشمندى انسان پرداخته مى‏شود. در حقيقت اين گرايش سعى دارد مسائل بهينه‏سازى را با كمك روش‏هايى كه در طبيعت انتخاب شده است، حل نمايد. به طور مثال، زمينه‏هايى چون سيستم ايمنى بدن انسان كه در آن بيشمار الگوى ويروس‏هاى مهاجم به صورتى هوشمندانه ذخيره مى‏شوند و يا روش يافتن كوتاه‏ترين راه به منابع غذا، توسط مورچگان، همگى بيان‏گر گوشه‏هايى از هوشمندى بيولوژيك هستند.
8- تشخيص گفتار (Speech Recognition) اين گونه سيستم‏ها معمولاً به عنوان ابزارهاى بيومتريك و تشخيص هويت با كمك صدا در مكان‏هايى چون بانك‏ها، فرودگاه‏ها، آزمايشگاه‏هاى تحقيقاتى و... براى ايجاد امنيت و كنترل ورود و خروج افراد مورد استفاده قرار مى‏گيرند.
9- بينايى ماشين (Machine Vision)
هدف از بينايى ماشين شبيه‏سازى، عملكرد سيستم بينايى انسان مى‏باشد.در اين شاخه، ردگيرى و تعقيب حركات چشم، يكى از زمينه‏هاى خاص و پرطرفدار در ميان متخصصان هوش مصنوعى محسوب مى‏شود. مثال‏هايى از كاربردهاى چنين سيستمى عبارتند از:تعقيب حركات چشم شخصى خاص در ميان جمعيت، بررسى افراد مشكوك، تشخيص ميزان هوشيارى رانندگان با توجه به وضعيت و حالات چشم وى، ايجاد ارتباط معلولين جسمى با كامپيوتر از طريق فرامين چشمى، ايجاد نظم در ترافيك جاده‏اى و كنترل نامحسوس.

تازه‏هاى هوش مصنوعى‏

آن گونه كه در روزگاران گذشته انديشه پرواز در آسمان، قدم زدن در فضا، روشن شدن محيطى وسيع تنها با كمك يك كليد، اينترنت، پيشرفت‏هاى پزشكى و بسيارى چيزهاى ديگر، بيشتر به يك رؤيا مى‏مانست تا يك حقيقت امروزى، به زودى وسايل هوشمند نيز در فروشگاه‏ها و مراكز خريد، به راحتى در اختيار ما قرار خواهند گرفت. اگر سرى به صفحات اينترنتى اخبار تكنولوژى بزنيم، با نگاهى كوتاه متوجه انبوهى از محصولات جديد هوشمند خواهيم شد.نمونه‏هاى زير، تنها گوشه‏اى از كاربردهاى هوش مصنوعى در صنايع مختلف مى‏باشند.

لباس‏هاى هوشمند

با توسعه نانوتكنولوژى و استفاده از مواد مولكولى سبك، امكان ساخت لباس‏هاى هوشمند فراهم شده است. اين گونه لباس‏ها، قابليت تغيير رنگ جهت استتار در محيطهاى مختلف را داشته، شخص را در برابر سلاح‏هاى بيولوژيكى و شيميايى محافظت مى‏كنند. امكان مجهز نمودن اين گونه لباس‏ها به تجهيزات مخابراتى، انتقال علائم حياتى جهت درمان از راه دور در مناطق جنگى و يا آسيب‏ديده، از ديگر مزاياى اين لباس‏ها به شمار مى‏آيند.همچنين در صورت بروز حادثه براى كاربر، پيامى به تلفن همراه يا پست الكترونيكى مشخصى ارسال مى‏گردد.

آجر و ساختمان‏هاى هوشمند

ساختمان‏هاى هوشمند اين قابليت را دارند كه با تغيير شرايط محيطى، نسبت به تغييرات، عكس‏العمل نشان داده، امنيت و آرامش را براى ساكنان خانه فراهم نمايند.يك ساختمان هوشمند، داراى سيستم‏هاى اتوماتيك گرمايشى، تهويه مطبوع، اعلام حريق، آتش‏نشانى، سيستم‏هاى امنيتى، مديريت انرژى و سيستم‏هاى روشنايى خودكار مى‏باشد.آجرهاى هوشمند كه همانند آجرهاى معمولى در ساختمان‏ها به كار مى‏روند، مجهز به حس‏گرهاى الكترونيكى هستند كه با اتصال به يك سيستم كامپيوترى، دما، لرزش و حركت ساختمان را كنترل مى‏كنند و سبب ايمن‏تر شدن ساختمان مى‏شوند. به كارگيرى چند آجر در محل‏هاى مختلف يك ساختمان، مى‏تواند به صورت يك شبكه عمل كرده، تصويرى كلى از ثبات ساختمان ارائه دهد. كفش‏هاى هوشمنداين كفش‏ها، با قابليت انطباق با محيطهاى سنگلاخى، خاكى، مرطوب و هرگونه شرايط آب و هوايى ديگر، براى استفاده ورزشكاران بسيار مناسب مى‏باشند.

كيف هوشمند

به كمك يك سنسور يا حس‏گر، به يادآورى محتويات درون كيف پرداخته، از گم شدن اشياى داخل كيف جلوگيرى مى‏كند.

شير آب هوشمند

به محض نزديك شدن دست يا هر جسم ديگرى در محدوده ديد حس‏گر دستگاه، فركانسى از آن ساطع شده، انتقال اختلاف پتانسيل حاصل به ميكروكنترلر موجود، سبب جارى شدن آب مى‏شود. شير مذكور، به محض خروج دست از محدوده ديد، در مدت زمان 25 هزارم ثانيه آب را قطع مى‏كند.

سيستم‏هاى حمل و نقل هوشمند

سيستم‏هاى حمل و نقل هوشمند، به معنى استفاده و به كارگيرى تكنولوژى‏هاى نوين، همچون الكترونيك، ارتباطات و سيستم‏هاى كنترلى است.
كاربردهاى اين گونه سيستم‏ها عبارتند از:
راهنماى الكترونيكى مسير، كنترل ترافيك شهرى، سيستم‏هاى اعلام خطر، تنظيم چراغ‏هاى راهنما، شناسايى موقعيت تصادف و در نهايت پردازش اطلاعات مربوط به جابه‏جايى كالا و مسافر.

تسليحات نظامى هوشمند

نقش انسان در لحظات بحرانى جنگ، بسيار كمرنگ‏تر از گذشته شده است؛ به طورى كه جنگ‏هاى امروزى در حقيقت نبرد كامپيوترهاى ما با كامپيوترهاى دشمن خواهد بود.سيستم‏هاى شليك بعد از هشدار كامپيوتر، حضور ماشين‏هايى با قابليت‏هاى انسانى، مانند بينايى، درك زبان‏هاى طبيعى و قدرت استدلال، خلبان اتوماتيك، استفاده از انواع روبات‏ها جهت شناسايى، تخريب و پاكسازى مناطق جنگى و...، تنها نمونه‏هايى از كاربردهاى نظامى هوش مصنوعى محسوب مى‏گردند.ميكروروبات‏هاى جراح كه همراه با نوشيدن آب و از راه دهان به درون بدن انسان فرستاده مى‏شوند، با كمك كنترل از راه دور، به كاوش در محيط بدن پرداخته، عكس‏بردارى و انجام عمل جراحى را امكان‏پذير مى‏سازند، استفاده از برچسپ‏هاى هوشمند براى رديابى زندانيان، سيستم‏هاى هوشمند اعلام زمان مصرف دارو، كارت‏هاى شناسايى هوشمند و تراشه‏هاى هوشمند با ابعاد نصف يك دانه شن كه در زير پوست قرار مى‏گيرند و جايگزينى براى كارت‏هاى اعتبارى خواهند بود و...، نمونه‏هاى ديگرى از كاربردهاى وسايل هوشمند هستند.
هدف نهايى هوش مصنوعى، ساخت نوعى انسان مصنوعى است و در حقيقت، ساخت برنامه نرم‏افزارى كه بتواند همانند انسان فكر كند. چنين ماشينى با تركيب تكنيك‏هاى استنباطى پيشرفته و استفاده از توانايى تحليل‏گران، مهندسان، سياست‏مداران، تصميم گيرنده‏هاى شرايط بحرانى و ساير دانشمندان و بر پايه حجم عظيمى از منابع اطلاعاتى، مى‏تواند بهترين تصميم را در شرايط بحرانى اتخاذ نمايد.فناورى‏هاى جديد بيش از آن كه شگفت‏آور و به دور از درك عمومى باشند، بيان‏گر شكوه و عظمت خالقى است كه آفريننده تفكر، خلاقيت و استعداد صاحبان صنعت و تكنولوژى است؛ آن گونه كه سهراب گفت:

كار ما شايد اين است‏
كه ميان گل نيلوفر و قرن‏
پى آواز حقيقت بدويم.

سايت‏هاى مرتبط با موضوع رباتيك و هوش مصنوعى‏