فصل اول
1- 1 تاریخچه هوش مصنوعی
هوش مصنوعی را باید عرصهٔ پهناور تلاقی و ملاقات بسیاری از دانشها، علوم، و فنون قدیم و جدید دانست. ریشه‌ها و ایده‌های اصلی آن را باید در فلسفه، زبان‌شناسی، ریاضیات، روان‌شناسی، نورولوژی، و فیزیولوژی نشان گرفت و شاخه‌ها، فروع، و کاربردهای گونه‌گونه و فراوان آن را در علوم رایانه، علوم مهندسی، علوم زیست‌شناسی و پزشکی، علوم ارتباطات و زمینه‌های بسیار دیگر.
هدف هوش مصنوعی بطور کلی ساخت ماشینی است که بتواند «فکر» کند. اما برای دسته بندی و تعریف ماشینهای متفکر، می‌بایست به تعریف «هوش» پرداخت.
همچنین به تعاریفی برای «آگاهی» و «درک » نیز نیازمندیم و در نهایت به معیاری برای سنجش هوش یک ماشین نیازمندیم.
با وجودی که برآورده سازی نیازهای صنایع نظامی، مهم‌ترین عامل توسعه و رشد هوش مصنوعی بوده‌است، هم اکنون از فراورده‌های این شاخه از علوم در صنایع پزشکی، رباتیک، پیش بینی وضع هوا، نقشه‌برداری و شناسایی عوارض، تشخیص صدا، تشخیص گفتار و دست خط و بازی‌ها و نرم افزارهای رایانه‌ای استفاده میشود . مباحث هوش مصنوعی پیش از بوجود آمدن علوم الکترونیک، توسط فلاسفه و ریاضی دانانی نظیر بول که اقدام به ارائه قوانین و نظریه‌هایی در باب منطق نمودند، مطرح شده بود. در سال ۱۹۴۳، با اختراع رایانه‌های الکترونیکی، هوش مصنوعی، دانشمندان را به چالشی بزرگ فراخواند. بنظر می‌رسید، فناوری در نهایت قادر به شبیه سازی رفتارهای هوشمندانه خواهد بود.
با وجود مخالفت گروهی از متفکرین با هوش مصنوعی که با دیده تردید به کارآمدی آن می‌نگریستند تنها پس از چهار دهه، شاهد تولد ماشینهای شطرنج باز و دیگر سامانه‌های هوشمند در صنایع گوناگون هستیم.
نام هوش مصنوعی در سال ۱۹۶۵ میلادی به عنوان یک دانش جدید ابداع گردید. البته فعالیت درزمینه این علم از سال ۱۹۶۰ میلادی شروع شده بود.
بیشتر کارهای پژوهشی اولیه در هوش مصنوعی بر روی انجام ماشینی بازی‌ها و نیز اثبات قضیه‌های ریاضی با کمک رایانه‌ها بود. در آغاز چنین به نظر می‌آمد که رایانه‌ها قادر خواهند بود چنین اموری را تنها با بهره گرفتن از تعداد بسیار زیادی کشف و جستجو برای مسیرهای حل مسئله و سپس انتخاب بهترین آنها به انجام رسانند.
1- 2 هوش چیست؟
اما اکثر تعریف‌هایی که در این زمینه ارایه شده‌اند بر پایه یکی از باورهای زیر قرار میگیرند:
- سیستم‌هایی که به طور منطقی فکر میکنند.
- سیستم‌هایی که به طور منطقی عمل میکنند.
- سیستم‌هایی که مانند انسان فکر میکنند.
- سیستم‌هایی که مانند انسان عمل میکنند.
- ظرفیت کسب و به کار گیری دانش و مهارت فکر کردن و استنتاج
- توانایی رفتار مناسب در شرایط غیر قابل پیش بینی
- توانایی بدست آوردن اهداف پیچیده در محیط پیچیده
- توانایی کار و تطبیق با محیط همراه با منابع و دانش ناکافی
شاید بتوان هوش مصنوعی را این گونه توصیف کرد : هوش مصنوعی عبارت است از مطالعه این که چگونه کامپیوترها را میتوان وادار به کارهایی کرد که در حال حاضر انسان‌ها آنها رابهتر انجام می‌دهند.
1-3 فلسفۀ هوش مصنوعی
بطور کلی ماهیت وجودی هوش به مفهوم جمع آوری اطلاعات, استقرا و تحلیل تجربیات به منظور رسیدن به دانش و یا ارایه تصمیم میباشد . در واقع هوش به مفهوم به کارگیری تجربه به منظور حل مسایل دریافت شده تلقی میشود. هوش مصنویی علم و مهندسی ایجاد ماشینهایی با هوش با به کارگیری از کامپیوتر و الگوگیری از درک هوش انسانی و نهایتا دستیابی به مکانیزم هوش مصنوعی در سطح هوش انسانی میباشد.
در مقایسه هوش مصنوعی با هوش انسانی می توان گفت که انسان قادر به مشاهده و تجزیه و تحلیل مسایل در جهت قضاوت و اخذ تصمیم میباشد در حالی که هوش مصنوعی مبتنی بر قوانین و رویه هایی از قبل تعبیه شده بر روی کامپیوتر میباشد. در نتیجه علی رغم وجود کامپیوترهای بسیار کارا و قوی در عصر حاضر هنوزکسی قادر به پیاده کردن هوشی نزدیک به هوش انسان در ایجاد هوشهای مصنوعی نبوده است.
1-4 مدیریت پیچیدگی
ایجاد و ابداع فنون و تکنیک‌های لازم برای مدیریّت پیچیدگی را باید به عنوان هستۀ بنیادین تلاش‌های علمی و پژوهشی گذشته، حال، و آینده، در تمامی زمینه‌های علوم رایانه، و به ویژه، در هوش مصنوعی معرّفی کرد. شیوه‌ها و تکنیک‌های هوش مصنوعی، در واقع، برای حلّ آن دسته از مسائل به وجود آمده است که به طور سهل و آسان توسط برنامه‌نویسی تابعی ، یا شیوه‌های ریاضی قابل حلّ نبوده‌اند.
در بسیاری از موارد، با پوشانیدن و پنهان ساختن جزئیّات فاقد اهمّیّت است که بر پیچیدگی فائق می‌آییم، و می‌توانیم بر روی بخش‌هایی از مسئله متمرکز شویم که مهم‌تر است. تلاش اصلی، در واقع، ایجاد و دستیابی به لایه‌ها و ترازهای بالاتر و بالاتر تجرید را نشانه می‌رود، تا آنجا که، سر‌انجام برنامه‌های کامپوتری درست در همان سطحی کار خواهند کرد که خود انسان‌ها به کار مشغولند.
به یاری پژوهش‌های گسترده دانشمندان علوم مرتبط، هوش مصنوعی از آغاز پیدایش تاکنون راه بسیاری پیموده‌است. در این راستا، تحقیقاتی که بر روی توانایی آموختن زبانها انجام گرفت و همچنین درک عمیق از احساسات، دانشمندان را در پیشبرد این علم، یاری کرده‌است. یکی از اهداف متخصصین، تولید ماشینهایی است که دارای احساسات بوده و دست کم نسبت به وجود خود و احساسات خود آگاه باشند. این ماشین باید توانایی تعمیم تجربیات قدیمی خود در شرایط مشابه جدید را داشته و به این ترتیب اقدام به گسترش دامنه دانش و تجربیاتش کند.
برای نمونه به رباتی هوشمند بیاندیشید که بتواند اعضای بدن خود را به حرکت درآورد، او نسبت به این حرکت خود آگاه بوده و با سعی و خطا، دامنه حرکت خود را گسترش می‌دهد، و با هر حرکت موفقیت آمیز یا اشتباه، دامنه تجربیات خود را وسعت بخشیده و سر انجام راه رفته و یا حتی می‌دود و یا به روشی برای جابجا شدن، دست می‌یابد، که سازندگانش، برای او، متصور نبوده‌اند.
هر چند این مثال در تولید ماشینهای هوشمند، کمی آرمانی است، ولی به هیچ عنوان دور از دسترس نیست. دانشمندان، عموماً برای تولید چنین ماشینهایی، از تنها مدلی که در طبیعت وجود دارد، یعنی توانایی یادگیری در موجودات زنده بخصوص انسان، بهره می‌برند.
آنها بدنبال ساخت ماشینی مقلد هستند، که بتواند با شبیه‌سازی رفتارهای میلیونها یاخته مغز انسان، همچون یک موجود متفکر به اندیشیدن بپردازد.هوش مصنوعی که همواره هدف نهایی دانش رایانه بوده‌است، اکنون در خدمت توسعه علوم رایانه نیز است. زبانهای برنامه نویسی پیشرفته، که توسعه ابزارهای هوشمند را ممکن می‌سازند، پایگاههای داده‌ای پیشرفته، موتورهای جستجو، و بسیاری نرم‌افزارها و ماشینها از نتایج پژوهش‌های هوش مصنوعی بهره می‌برند.
سیستمی که عاقلانه فکر کند. سامانه‌ای عاقل است که بتواند کارها را درست انجام دهد. در تولید این سیستمها نحوه اندیشیدن انسان مد نظر نیست. این سیستمها متکی به قوانین و منطقی هستند که پایه تفکر آنها را تشکیل داده و آنها را قادر به استنتاج و تصمیم گیری می‌نماید. آنها با وجودی که مانند انسان نمی‌اندیشند، تصمیماتی عاقلانه گرفته و اشتباه نمی‌کنند. این ماشینها لزوما درکی از احساسات ندارند. هم اکنون از این سیستمها در تولید عامل‌ها در نرم افزارهای رایانه‌ای، بهره گیری میشود. عامل تنها مشاهده کرده و سپس عمل میکند.
1-5 عامل‌های هوشمند
عامل‌ها قادر به شناسایی الگوها، و تصمیم گیری بر اساس قوانین فکر کردن خود می باشند. قوانین و چگونگی فکر کردن هر عامل در راستای دستیابی به هدفش، تعریف میشود. این سیستمها بر اساس قوانین خاص خود فکر کرده و کار خودرا به درستی انجام می‌دهند. پس عاقلانه رفتار میکنند، هر چند الزاما مانند انسان فکر نمی‌کنند.
1-6 سیستمهای خبره
سیستم های خبره زمینه‌ای پرکاربرد در هوش مصنوعی و مهندسی دانش است که با توجّه به نیاز روز افزون جوامع بر اتخاذ راه حل‌ها و تصمیمات سریع در مواردی که دانش‌های پیچیده و چندگانهٔ انسانی مورد نیاز است، بر اهمیت نقش آنها افزوده هم میشود. سیستمهای خبره به حل مسائلی می‌پردازند که به طور معمول نیازمند تخصّص‌های کاردانان و متخصّصان انسانی است. به منظور توانایی بر حل مسائل در چنین سطحی (ترازی)، دسترسی هرچه بیشتر اینگونه سامانه‌ها به دانش موجود در آن زمینه خاص ضروری میگردد.
1-7 رابطه هوش جمعی با هوش مصنوعی
یکی از شاخه های هوش مصنوعی به نام"هوش جمعی" هم اکنون برای حل بسیاری از مسائل بهنیه سازی بکار می رود. هوش جمعی ، مبتنی بر رفتارهای جمعی در سامانه‌های نامتمرکز و خودسامانده بنیان شده است. این سامانه‌ها معمولاً از جمعیتی از کنشگران ساده تشکیل شده است که بطور محلی با یکدیگر و با محیط خود در تعامل هستند. با وجود اینکه معمولاً هیچ کنترل تمرکزیافته‌ای، چگونگی رفتار کنشگران را به آنها تحمیل نمی‌کند، تعاملات محلی آنها به پیدایش رفتاری عمومی می‌انجامد. مثال‌هایی از چنین سیستمهای را میتوان در طبیعت مشاهده کرد؛ گروههای مورچه‌ها، دستهٔ پرندگان، گله‌های حیوانات، تجمعات باکتری‌ها و دسته‌های ماهی‌ها.
فصل دوم
2- 1 تعریف هوش جمعی
اصطلاح هوش جمعی ، در سال 1989 توسط گرادوبنی و ژینگوانگ، به همراه رباتیک سلولی معرفی گردید.هوش جمعی ویژگی از سیستم است که بر اساس آن رفتار گروهی عامل های غیر پیچیده که به صورت محلی با محیط شان درارتباط هستند منجر به وجود آمدن الگو های منسجم، یکپارچه و کارا میشود . هوش جمعی زمینه ای را فراهم می آورد که در آن امکان کاوش حل مسئله به صورت گروهی ( توزیع شده) بدون کنترل متمرکز کننده یا تهیه مدل کلی ممکن است .
هوش جمعی، هوش مصنوعی است که بر پایه رفتار گروهی سیستم های غیرمتمرکز و خودسازمانده بنا شده است. سیستم های هوش جمعی، معمولا از مجموعه ای از عامل های ساده که به صورت محلی با یکدیگر و به محیط شان در تعامل هستند تشکیل شده است .
عوامل از قوانین بسیار ساده ای پیروی میکنند و با وجود اینکه ساختار کنترل متمرکزی برای تعیین رفتار هر عامل مستقل وجود ندارد، تعامل محلی بین این عامل ها منجر به به وجود آمدن رفتار کلی پیچیده ای می شود.هوش جمعی متدی است که در رابطه با سیستم های مصنوعی و طبیعی که از تعداد زیادی اجزا مستقل تشکیل شده اند مطرح می شود. این اجزا با استفاده از کنترل غیر متمرکز و خود سازماندهی هماهنگ می شود. به طور خاص این متد بر روی رفتار های جمعی که ناشی از بر هم کنش های محلی اجزا مستقل با یکدیگر و با محیطشان است متمرکز شده است. هوش گروهی یک قالب طراحی بر پایه رفتار اجتماعی حشرات است .
در روشهایی که در گروه هوش جمعی جای می گیرند ، ارتباط مستقیم یا غیر مستقیم بین جوابهای مختلف الگوریتم وجود دارد. در واقع، در این روشها ، جوابها که موجوداتی کم هوش وساده هستند، برای پیدا شدن ویا تبدیل شدن به جواب بهینه ، همکاری می کنند . این روشها از رفتارهای جمعی حیوانات و موجودات زنده در طبیعت الهام گرفته شده اند .
بعضی از محصولات مصنوعی ساخت انسان نیز در حوزه هوش جمعی قرار میگیرند. به طور خاص بعضی از سیستم های چند رباته و همچنین برنامه کامپیوتری خاص که برای انجام بهینه سازی و مسائل آنالیز داده نوشته شده اند جزء این دسته قرار میگیرند .
فرض کنید شما و گروهی از دوستانتان به دنبال گنج میروید هر یک از اعضا گروه یک فلز یاب و یک بیسیم دارد که میتواند مکان و وضعیت کار خود را به همسایگان نزدیک خود اطلاع بدهد. بنابراین شما میدانید آیا همسایگانتان از شما به گنج نزدیک ترند یا نه؟ پس اگر همسایه ای به گنج نزدیک تر بود شما می توانید به طرف او حرکت کنید. با چنین کاری شانس شما برای رسیدن به گنج بیشتر می شود و همچنین گنج زود تر از زمانی که شما تنها باشید پیدا می شود .
این مثال ساده از رفتار جمعی است که افراد برای رسیدن به یک هدف نهایی همکاری میکنند. این روش موثرتر از زمانی است که افراد جداگانه عمل می کنند .
هوش جمعی را میتوان به صورت مجموعه ای سازمان یافته از موجوداتی تعریف کرد که با یکدیگر همکاری میکنند .در کاربردهای محاسباتی هوش جمعی از موجوداتی مانند مورچه ها، زنبور ها، موریانه ها، دسته های ماهیان و دسته پرندگان الگو برداری می شود .در این نوع اجتماعات هر یک از موجودات ساختار نسبتا ساده ای دارند ولی رفتار اجتماعی آنها بینهایت پیچیده است .