Yapay Zeka’ya GirişDers 1

Neden Yapay Zeka?

İnsan zihninin nasıl çalıştığı üzerine binlerce yıldır kafa yorulmaktadır.

Homo Sapiens (Bilge / düşünen insan)

Yapay zekanın amacı yalnızca zihnin nasıl çalıştığını anlamak / ortaya koymak değil aynızamanda akıllı varlıklar / etmenler de ortaya çıkarmaktır.

Mühendislik bakış açısıyla amaçlanan:

Gerçek dünya problemlerini bilgi ve akıl yürütme yoluyla çözmek

Akıllı etmenler ortaya çıkarmak için kavram, kuram ve uygulamaların geliştirilmesi

Bilimsel bakış açısıyla amaçlanan:

Zeka / akıl üzerine çalışma yapmak için bilgisayarların bir platform olarak kullanılması

Akıllı davranışın ne olduğunu anlamaya çalışmak

Yapay zeka, yakın zamanda (II. Dünya Savaşı sonrasında) ortaya çıkan, gelişime çok açık vebüyük bir bilim dalıdır.

«Yapay zeka» (artificial intelligence) isim olarak ilk defa 1956 yılında kullanılmıştır (HesaplamalıZeka – Computational Intelligence)

Yapay Zeka Nedir?

Oxford İngilizce sözlükteki tanım:

«The theory and development of computer systems able to perform tasks normally requiringhuman intelligence, such as visual perception, speech recognition, decision-making, andtranslation between languages.»

Bilimsel literatürde ise farklı bakış açılarına göre farklı tanımlarla karşılaşılabilmektedir.

Düşünme vs. Davranma

İnsanları modelleme vs. İdeal standartlarda çalışabilme

İki temel bakış açısı:

İnsan gibi düşünme / davranma: başarım insan performansına olan yakınlıkla ölçülür

Rasyonel düşünme / davranma: başarım rasyonellik olarak adlandırılan ideal zekaya göreölçülür

Rasyonel (akılcı) bir sistem, bildikleri doğrultusunda «doğru şeyi» yapan / yerine getirensistemdir.

Yapay Zeka ile İlgili Alanlar

Felsefe: Mantık, akıl yürütme yöntemleri, öğrenme, dil, rasyonellik.

Matematik: Biçimsel gösterimler ve ispat, algoritmalar, hesaplama, karar verilemezlik, durma problemi

Olasılık / İstatistik: Belirsizliğin modellenmesi, veriden öğrenme

Sinirbilim: Bilgi işleme birimleri olarak sinir hücreleri

Psikoloji / Bilişsel Bilim: İnsan davranışı, algılama, bilişsel bilgilerin gösterimi

Dilbilim: Bilgi gösterimi, gramerler

...

Yapay Zeka’nın Alt Araştırma Alanları

Mantık Programlama

Arama

Doğal Dil İşleme

Örüntü Tanıma

Bilgi Gösterimi

Makine Öğrenmesi

…

Zayıf vs. Güçlü Yapay Zeka

Zayıf YZ: Yapay zeka çalışmaları çeşitli sorunların çözümüne yönelik, faydalı

ve güçlü uygulamaların ortaya çıkmasını sağlayacaktır.

Güçlü YZ: Makineler insanlarla yarışabilir (hatta geçebilir) düzeyde bilişsel zihinlere sahip olabilecektir. Yani, «doğru» programlanmış bir makine insanın

sahip olduğu zihinsel yetilere sahip olabilir.

Yapay Zeka’ya İtirazlar

Bilinç Kavramı Üzerinden İtiraz: Sembollerin rasgele yan yana gelişi ile değil

ama hissedilen heyecanlar ve düşünceler sayesinde bir şiir yazamadığı ya

da bir konçerto besteleyemediği ve bununla da kalmayıp yazıp

bestelediğini bilmediği sürece, makineyi beynin eşiti olarak kabul edemeyiz.

Sinir Sisteminin Sürekliliğinden Hareketle İtiraz: Sinir sistemi ayrık durumlu bir

makine değildir. Öyleyse, ayrık durumlu sistemlerle taklit edilemezler.

Davranışın Formel Olmayan Doğasından Hareketle İtiraz: Eğer insanlaryaşamlarını belirli bir kurallar kümesine dayanarak düzenleseydiler

makinelerden daha iyi olamazlardı. Fakat, böyle bir kurallar kümesi mevcut

değil. Öyleyse, insanlar makine olamazlar.

Yapay Zeka Nedir?

İnsan Gibi Düşünme (Bilişsel Modelleme Yaklaşımı):

“Bilgisayarları düşündürmeye … kelimenin tam anlamıyla zihne sahip makineleryapmaya çalışan yeni ve heyecan verici bir çaba” (Haugeland, 1985)

“Karar verme, problem çözme, öğrenme … gibi insan düşüncesi ileilişkilendirdiğimiz eylemlerin otomasyonu” (Bellman, 1978)

Zihinsel süreçleri anlamanın yolları:

1) İç-gözlem

2) Psikolojik deneyler

3) Dilbilim

4) Sinirbilim

Disiplinler-arası bir alan olan Bilişsel Bilim, Yapay Zekadan bilgisayar modellerinive Psikolojiden deneysel teknikleri alıp bir araya getirerek insan zihninin nasılçalıştığına ilişkin kuramlar üretir.

Yapay Zeka Nedir?

Rasyonel Düşünme (‘Düşüncenin Yasaları’ Yaklaşımı):

“Zihinsel yeteneklerin bilgisayımlı (hesaplamalı) modeller aracılığıyla incelenmesi” (Charniak veMcDermott, 1985)

“Algılamayı, düşünmeyi ve davranmayı mümkün kılan bilgisayım modellerinin incelenmesi”(Winston, 1992)

Aristoteles, “Doğru Düşünmenin Yasalarını” ilk formüle eden düşünürlerdendir.

=> “Syllogisms” => Mantık

«Socrates bir insandır; bütün insanlar ölümlüdür; o halde Sokrates ölümlüdür.»

Yapay Zekaya Mantıkçı Yaklaşım: Mantık programlarına dayanarak akıllı sistemler üretmeyiamaçlayan yaklaşım.

Üç önemli problem:

1. Bilginin formüle edilmesi

2. Teorik olarak çözülemez sorunların varlığı

3. Teorik olarak çözülebilenin pratikte çözülemezliği

Yapay Zeka Nedir?

İnsan Gibi Davranma (Turing Testi):

“İnsanların zekâlarını kullanarak gerçekleştirdiği fonksiyonları gerçekleştiren makineleri yapma sanatı” (Kurzweil,1990)

“İnsanların halihazırda daha iyi olduğu işleri bilgisayarların nasıl yapabileceğine dair yürütülen çalışma” (Rich andKnight, 1991)

Zekânın tanımlanmasına işlevsel yaklaşım: zeki varlıklardan ayırt edilemezlik üzerine kurulu bir test.

Testi geçecek bilgisayar programının sahip olması gereken yetenekler:

1) Doğal Dil İşleme: Sorgulayıcıyla iletişime geçmek için

2) Bilgi Gösterimi: Sorgulama öncesi ve sırasında bilginin saklanması ve geri çağırımı

3) Otomatik Akıl Yürütme: Saklanan bilgiyi soruları cevaplamada kullanabilme ve yeni çıkarımlar yapabilme

4) Öğrenme: Yeni durumlara uyum sağlayabilme

ve

5) Algılama: duyma, görme, koku alma, dokunma

6) Robotik hareket: nesneleri ve kendini hareket ettirebilme yetisi

ALANMATHISON TURING

• 23 Haziran 1912’de Londra’da doğdu.

• 1936’da Turing Makinelerini tasarladı.

• 1938’de ABD Princeton Üniversitesi’nde Alonzo Church’unyanında hazırladığı teziyle doktor oldu.

• İngiltere’ye döndüğünde, II. Dünya Savaşı sırasında Almanların“Enigma” kodlarının çözülmesinde önemli rol oynadı.

• 1945’te Automatic Computing Engine (ACE) olarak adlandırılanbüyük bir bilgisayarın tasarım, yapım ve kullanım çalışmalarınıyönetti.

• 1950 yılında Mind dergisinde yayınlanan “Computing Machineryand Intelligence” adlı makalesinde bugün TURING TESTİ olarakbilinen ünlü testi açıklamıştır.

• 1954’te intihar ederek öldüğü sanılıyor.

Turing Testi (Tanım)

Kriter: Bilgisayar/makine sorduğumuz herhangi bir soruya insanınkinden ayırtedilemeyecek yanıtlar veriyorsa gerçekten düşünmektedir.

Test Düzeneği:

▪ Bilgisayar, gönüllü bir insanla birlikte sorgulayıcının görüş alanının dışında bir yeresaklanır.

▪ Sorgulayıcı, yalnız soru sormak suretiyle, hangisinin bilgisayar olduğunu saptamayaçalışır.

▪ Sorgulayıcının soruları, daha önemlisi aldığı yanıtlar, tamamen ses gizlenerek, yani yabir klavye sisteminde yazılarak veya bir ekran gösterilerek verilir.

▪ Sorgulayıcıya, bu soru/cevap oturumunda elde edilen bilgiler dışında, her iki tarafhakkında hiçbir bilgi verilmez.

▪ İnsan denek soruları içtenlikle yanıtlar ve kendisinin insan, öteki deneğin bilgisayarolduğuna dair sorgulayıcıyı ikna etmeye uğraşırken, bilgisayar ‘yalan’ söylemeyeprogramlanmış olduğu için kendisinin insan olduğuna sorgulayıcıyı inandırmayaçalışır.

Turing Testi (Örnek Sorgulama)

Sorgulayıcı: “Please write me a sonnet on the topic of the

Forth Bridge.”

Program: “Count me out on this one. I never could write poetry.”

Sorgulayıcı: “Add 34957 to 70764.”

Program: “(Pause about 30 seconds and then give answer

as) 105621.”

Alan Turing

Yapay Zeka Nedir?

Rasyonel Davranma (Akıllı Etmen Yaklaşımı):

“Akıllıca davranan etmenlerin tasarımı üzerine yapılan çalışma” (Poole etal., 1998)

“İnsan yapımı şeylerde akıllı davranışın incelenmesi ” (Nilsson, 1998)

Etmen programlarını diğer programlardan ayıran yönler:

- Otonom kontrol- Ortamı algılama- Uzun bir zaman diliminde varlığını sürdürme- Değişime uyum gösterme- Empati

Rasyonel etmen en iyi sonuca ulaşacak şekilde davranır.

En iyi sonuca, her zaman rasyonel düşünerek erişilmez.

Yapay Zeka’nın Tarihçesi

1943: YZ alanında ilk çalışmalar: Warren McCulloch ve Walter Pitts

Yapay sinir hücrelerinin modellenmesi

Girdilerine bağlı olarak çıktıları «açık/kapalı» şeklinde olan, matematiksel olarak öğrenilebilirfonksiyonlar (mantıksal kapılar)

Herhangi bir hesaplanabilir fonksiyon birbirine bağlı sinir hücreleri ağıyla modellenebilir

Uygun biçimde tanımlanmış ağlar öğrenme işini başarabilir

1949: Hebbian öğrenme (Donald Hebb)

Sinir hücreleri arasındaki bağlantı gücünün sürekli olarak güncellenmesine yönelik birmekanizma

1950: Turing testi

1951: İlk sinir ağı bilgisayarı (M. Minsky ve D. Edmonds)

Yapay Zeka’nın Tarihçesi

1956: Dartmouth Konferansı

John McCarthy ve arkadaşları tarafından düzenlenmiştir. Amaçları,

hesaplama ve zeka üzerine yapılan çalışmalarda yeni bir dönem

başlatmaktı.

«Yapay Zeka» terimi bu konferansta John McCarthy tarafından ortaya

atıldı.

Bu konferansa katılanlar, yapay zekanın öncüleri olarak kabul gördüler.

Bunlar arasında, Marvin Minsky (MIT’de Yapay zeka laboratuvarının

kurucusu), Claude Shannon (Information Theory), Allen Newell (Amerikan

Yapay Zeka Derneği’nin ilk başkanı) ve Nobel Ödülü sahibi Herbert Simon

sayılabilir.

Yapay Zeka’nın Tarihçesi

1956: Arthur Samuel’in dama programı: İnsanın oyun oynama performansınaerişebilen ilk program.

1957: Herbert Simon’ın genel problem çözücüsü (GPS): Planlamaya yöneliksorunları insanın çözüm yöntemine benzer şekilde taklit edebilen bir program.

1958: J. McCarthy tarafından LISP dilinin bulunması: İlk YZ programlama dili

1963: Thomas Evan’ın ANALOG programı: IQ testlerindeki benzerlik problemlerini çözebilmekteydi.

1965: ELIZA (Weizenbaum): Bir psikoterapi uzmanı ile yapılan diyaloğu simüle edebiliyordu.

1967: Dendral programı (Stanford): İlk kural tabanlı uzman sistemprogramlarından biri olup bir kütle spektrometresinden gelen verilere veönceden girilmiş uzman bilgisine dayanarak moleküler yapılara ilişkin çıkarımlaryapıyordu.

ELIZA (Weizenbaum - 1965)

s/.* I am(depressed|sad) .*/I AM SORRY TO HEAR YOU ARE \1/

s/.* I am(depressed|sad) .*/WHY DO YOU THINK YOU ARE \1/

s/.* all .*/IN WHAT WAY/

s/.* always .*/CAN YOU THINK OF A SPECIFIC EXAMPLE/

User: Men are all alike.

ELIZA: IN WHAT WAY

User: They are always bugging us about something or other.

ELIZA: CAN YOU THINK OF A SPECIFIC EXAMPLE

User: Well, my boyfriend made me come here.

ELIZA: YOUR BOYFRIEND MADE YOU COME HERE

User: He says I am depressed much of the time.

ELIZA: I AM SORRY TO HEAR YOU ARE DEPRESSED

Yapay Zeka’nın Tarihçesi

1966 – 1973: Gerçekliğe dönüş: Makine çevirisi sorunları, yeterli bilgi eksikliği,

kuramsal sıkıntılar: Bu dönemde hesaplanamaz YZ problemleri olduğu ve

sinir ağı yöntemlerinin kısıtlılıkları görüldü.

1971: Winograd doktora tezinde (MIT) bir sistemin mikro bir alanda (bloklar

dünyası örneğiyle) İngilizce gibi doğal bir dili anlayabileceğini gösterdi.

1972: PROLOG programlama dili LISP’e alternatif olarak Avrupa’da

geliştirildi.

1974: MYCIN (Ted Shortliffe): Tıbbi tanılama için bir uzman sistem.

1978: Version Space algoritması (Tom Mitchell – Stanford): İlk sembolik

makine öğrenmesi algoritması

1980 sonrası - YZ’nın yükselişi