27-06-2013, 10:22 PM
تعریف هوش و هوشمندی از دیدگاه رباتیکی ها
امروزه کلمه هوش در زندگی روزمره بسیار کاربرد دارد. واژه هوش در رشته های مختلف علمی ، دارای معانی متفاوتی است. منظور یک روان شناس از هوش با منظور یک فیلسوف متفاوت است. این تفاوت در جامعه هم وجود دارد مثلا وقتی می گوییم فلانی شخصی هوشمندی است و یا می گوییم فلانی این مشکلات را به طرز هوشمندانه ای حل کرده است دارای دو منظور متفاوت از هوش هستیم. قطعا تعریف هوش در مهندسی رباتیک نیز با تعریف هوش در رشته های دیگر متفاوت است.
در رشته های مهندسی وقتی از واژه هوش استفاده می کنیم قطعا منظورمان هوشمندی دستگاه ها و ماشین آلات می باشد. اما بین مهندسی ها نیز ، هوش معنای متفاوتی دارد. مثلا مهندسان مواد به آلیاژ هایی که در مقابل عبور جریان الکتریکی تغییر حجم می دهند هوشمند می گویند در حالی که شاید این تعریف از دید یک مهندس کامپیوتر خنده دار باشد. حتی ممکن است بین مهندسان کامپیوتر در هوشمندی یک دماپا (ترموستات) اختلاف باشد. اما به طور کلی در رشته های فنی و مهندسی چهار تعریف زیر بیشتر پذیرفته شده است:
* ماشینی هوشمند است که بهینه فکر کند.
* ماشینی هوشمند است که بهینه عمل کند.
* ماشینی هوشمند است که مانند انسان فکر کند.
* ماشینی هوشمند است که مانند انسان عمل کند.
با چهار تعریف فوق در می یابیم که دماپا (ترموستات) از نظر اکثر مهندسان یک ماشین هوشمند نیست. یک دیدگاه دیگر که طرفداران کمتری دارد هوشمندی را برابر «همه چیز دانی» به حساب می آورد. یعنی دستگاهی هوشمند است که همه چیز را بداند. متاسفانه طرفداران این دیدگاه فراموش کرده اند که موضوع هوش مربوط به عکس العمل درباره ندانسته ها است. لذا بحث بیشتر در باره این دیدگاه ارزش ندارد. اکنون باید به بررسی تفاوت این چهار دیدگاه بپردازیم.
دیدگاه اول یعنی بهینه فکر کردن در بین مهندسان کامپیوتر بیشترین رواج را دارد. برای اثبات این قضیه اشاره به این نکته کافی است که مهندسان کامپیوتر جهت مقایسه دو برنامه به معیار هایی نظیر سرعت اجرای برنامه و نیاز های سخت افزاری نظیر حجم حافظه مورد نیاز و ... ، توجه می کنند. عباراتی از جمله سیستم عامل های هوشمند، موتور های جست و جوی هوشمند در این دسته تفکر قرار دارند. کمپانی های عظیم نرم افزاری نظیر مایکروسافت، گوگل، آمازون و ... دارای این دیدگاه هستند.
دیدگاه دوم یعنی بهینه عمل کردن ، بیشترین طرفدار را بین مهندسان مکانیک، هوافضا، صنایع و عمران دارد. مثلا از دیدگاه آن ها ساختمانی هوشمند است که بهترین عکس العمل را در مقابل زلزله داشته باشد و یا مکانیزمی هوشمند تر است که دقت بیشتری داشته باشد و یا رباتی هوشمند است که کمترین مصرف انرژی و زمان را داشته باشد. این دیدگاه منجر به طراحی نرم افزار های مهندسی با محاسبات بسیار زیاد و وقت گیر ؛ و هچنین بهینه سازی با ریاضیات بسیار پیچیده جهت حل مسائل به ظاهر ساده شده است.
دیدگاه سوم یعنی مانند انسان فکر کردن ، بیشترین طرفداران را بین مهندسان برق دارد. در این دیدگاه سعی شده مدل های فکری انسان بازسازی شود. این مهندسان به فکر پیاده سازی مغز انسان هستند. مثلا بر پیاده سازی منطق فازی در سطح ترانزیستور می افتند. همچنین به فکر مخلوط کردن مسائل کنترلی با مدل شبکه های عصبی و منطق فازی هستند. از جمله معروف ترین شخصیت های حامی این تعریف می توان از آلن ماتیسون تورینگ پدر علم هوش مصنوعی نام برد. وی در سال ۱۹۵۰ در مقاله‌ای معیاری برای تعیین میزان هوشمندی رایانه پیشنهادکرد که پس از آن به آزمایش تورینگ معروف شد. وی در این مقاله بیان می دارد که «سزاوارترین معیار برای هوشمند شمردن یک ماشین، این‌ست که آن ماشین بتواند انسانی را توسط یک پایانه تله تایپ به گونه‌ای بفریبد که آن فرد متقاعد گردد با یک انسان روبروست.» ؛ اما تا به حال هیچ برنامه‌ای قادر به موفقیت در این آزمون نگردیده‌است.
دیدگاه چهارم یعنی مانند انسان عمل کردن ، به جز مهندسی رباتیک در هیچ رشته ی مهندسی ای طرفدار ندارد. مهندسان رباتیک سه تعریف قبلی را قبول ندارند. قبل از این که به چرایی قبول نداشتن آن ها بپردازیم لازم است به تبیین دیدگاه چهارم بپردازیم. در این دیدگاه ربات یا هر ماشین هوشمند دیگر ، مانند انسان می تواند خطا داشته باشد. اما همان طور که انسان از خطا های خود درس می گیرد ماشین هوشمند نیز باید درس بگیرد و درصدد رفع خطای خود در آینده باشد. در این دیدگاه بر خلاف دیدگاه های دیگر، معیار هوشمندی؛ رعایت ارزش ها ، کسب بیشترین پاداش ها و داشتن کمترین خطا ها (هزینه ها) است. یعنی رباتی که بیشترین ارزش ها را کسب کند هوشمند تر است. از این رو است که مباحثی چون اخلاق در رباتیک، رفتار گروهی ربات ها و ... مطرح می شود.
شاید در ابتدا برای شما سخت باشد که قبول کنید که انسان بهینه عمل نمی کند و بهینه فکر نمی کند. بدون شک افراد گوناگون به صورت متفاوتی فکر می کنند. ایجاد شورا ها به دلیل همین متفاوت فکر کردن انسان ها است. بر اساس ریاضیات می توانیم نتیجه بگیریم که اگر انسان ها بهینه فکر می کردند می بایست به یک نتیجه برسند. از این رو می توان نتیجه گرفت که انسان بهینه فکر نمی کند. همچنین با بررسی کوتاهی بر روی اعمال انسان می توان پی برد که انسان بهینه عمل نمی کند به عنوان مثال شما می توانید مسیر افرادی که پیاده قصد حرکت از مبدایی به مقصدی دارند را مورد مطالعه قرار دهید بدون هیچ گونه تردیدی مشاهده می کنید که هیچ کدام مسیر بهینه را نرفته اند.
اکنون این سوال پیش می آید که بهینه بودن عمل چه جایگاهی دارد؟ در پاسخ می توان گفت در رباتیک بهینه بودن اصل نیست. بلکه اصل ، انجام کار است. در کشاورزی گفته می شود برای برداشت بهینه از درختان بهتر است فاصله درختان از یکدیگر 1 متر باشد. اگر ما این مطلب را به یک کشاورز بگوییم پس از کاشت درختان می بینیم که فاصه درختان دارای خطا است مثلا یکی 1 متر و 5 سانتی متر و دیگری 90 سانتی متر است. سوالاتی که مطرح می شود این است که آیا این تغییر فاصله باعث کاهش چشمگیر برداشت می شود؟ آیا برای ایجاد فاصله دقیق یک متر ما باید از فاصله سنج لیزری استفاده کنیم؟ همان طور که پاسخ داده اید خطا مسئله مهمی نیست. در اکثر کار هایی که انسان انجام می دهد و قرار است با ربات جایگزین شود همین مسئله حکم فرما است. بهینه بودن یک ماشین ، نیازمند صرف هزینه زمانی و مالی بیشتر ، چه در طراحی و چه در تولید است. لذا با صرف نظر از بهینه بودن می توان هزینه محصول نهایی را بسیار کاهش داد در حالی که ربات کار خواسته شده را در حد قابل قبولی انجام می دهد..
همان طور که می دانید ربات و یا هر ماشین دیگری برای انجام کاری ویا کارهایی طراحی و ساخته شده است. برای یک مصرف کننده اهمیتی ندارد که این دستگاه مانند انسان فکر می کند یا بهینه فکر می کند و یا اصلا فکر نمی کند. رباتیک یک رشته کاملا کاربردی است لذا نحوه فکر کردن ربات تا اندازه ای مهم است که منجر به اختلاف هزینه شود. مثلا اگر دو طرز فکر کردن ، روی یک سخت افزار پیاده شود و مثلا یکی از 90% و دیگری از 60% منابع سیستمی استفاده کند از نظر رباتیک این دو یکسان هستند. در این مثال اگر طرز فکری که منجر به استفاده از 60% منابع سیستمی شده باشد زمان و نیروی بیشتری برده باشد (هزینه اقتصادی بالاتری جهت طراحی برده باشد) گزینه بدتری نسبت به طرز فکر دیگر است. اما اگر دو طرز فکر به حدی اختلاف داشته باشند که نیاز به سخت افزار متفاوتی داشته باشند در این جا طرز فکری مناسب است که سخت افزار ارزان تری نیاز داشته باشد. در نتیجه در رباتیک طرز فکر معیار هوشمندی نیست.
بنابراین از دیدگاه رباتیک ، ماشینی هوشمند است که مانند انسان عمل کند. به عبارت دیگر طرز تفکر مهم نیست اما نباید طرز تفکر منجر به هزینه بیشتری (چه طراحی چه سخت افزاری) شود. همچنین لازم نیست بهینه عمل کند اما باید کار را به نحو قابل قبولی انجام دهد. ماشین هوشمند می تواندخطا کند، اما باید درس بگیرد و درصدد رفع خطای خود در آینده باشد. رعایت ارزش ها ، کسب بیشترین پاداش ها و داشتن کمترین خطا ها (هزینه ها) ، معیار اصلی هوشمندی در رباتیک است.
امروزه کلمه هوش در زندگی روزمره بسیار کاربرد دارد. واژه هوش در رشته های مختلف علمی ، دارای معانی متفاوتی است. منظور یک روان شناس از هوش با منظور یک فیلسوف متفاوت است. این تفاوت در جامعه هم وجود دارد مثلا وقتی می گوییم فلانی شخصی هوشمندی است و یا می گوییم فلانی این مشکلات را به طرز هوشمندانه ای حل کرده است دارای دو منظور متفاوت از هوش هستیم. قطعا تعریف هوش در مهندسی رباتیک نیز با تعریف هوش در رشته های دیگر متفاوت است.
در رشته های مهندسی وقتی از واژه هوش استفاده می کنیم قطعا منظورمان هوشمندی دستگاه ها و ماشین آلات می باشد. اما بین مهندسی ها نیز ، هوش معنای متفاوتی دارد. مثلا مهندسان مواد به آلیاژ هایی که در مقابل عبور جریان الکتریکی تغییر حجم می دهند هوشمند می گویند در حالی که شاید این تعریف از دید یک مهندس کامپیوتر خنده دار باشد. حتی ممکن است بین مهندسان کامپیوتر در هوشمندی یک دماپا (ترموستات) اختلاف باشد. اما به طور کلی در رشته های فنی و مهندسی چهار تعریف زیر بیشتر پذیرفته شده است:
* ماشینی هوشمند است که بهینه فکر کند.
* ماشینی هوشمند است که بهینه عمل کند.
* ماشینی هوشمند است که مانند انسان فکر کند.
* ماشینی هوشمند است که مانند انسان عمل کند.
با چهار تعریف فوق در می یابیم که دماپا (ترموستات) از نظر اکثر مهندسان یک ماشین هوشمند نیست. یک دیدگاه دیگر که طرفداران کمتری دارد هوشمندی را برابر «همه چیز دانی» به حساب می آورد. یعنی دستگاهی هوشمند است که همه چیز را بداند. متاسفانه طرفداران این دیدگاه فراموش کرده اند که موضوع هوش مربوط به عکس العمل درباره ندانسته ها است. لذا بحث بیشتر در باره این دیدگاه ارزش ندارد. اکنون باید به بررسی تفاوت این چهار دیدگاه بپردازیم.
دیدگاه اول یعنی بهینه فکر کردن در بین مهندسان کامپیوتر بیشترین رواج را دارد. برای اثبات این قضیه اشاره به این نکته کافی است که مهندسان کامپیوتر جهت مقایسه دو برنامه به معیار هایی نظیر سرعت اجرای برنامه و نیاز های سخت افزاری نظیر حجم حافظه مورد نیاز و ... ، توجه می کنند. عباراتی از جمله سیستم عامل های هوشمند، موتور های جست و جوی هوشمند در این دسته تفکر قرار دارند. کمپانی های عظیم نرم افزاری نظیر مایکروسافت، گوگل، آمازون و ... دارای این دیدگاه هستند.
دیدگاه دوم یعنی بهینه عمل کردن ، بیشترین طرفدار را بین مهندسان مکانیک، هوافضا، صنایع و عمران دارد. مثلا از دیدگاه آن ها ساختمانی هوشمند است که بهترین عکس العمل را در مقابل زلزله داشته باشد و یا مکانیزمی هوشمند تر است که دقت بیشتری داشته باشد و یا رباتی هوشمند است که کمترین مصرف انرژی و زمان را داشته باشد. این دیدگاه منجر به طراحی نرم افزار های مهندسی با محاسبات بسیار زیاد و وقت گیر ؛ و هچنین بهینه سازی با ریاضیات بسیار پیچیده جهت حل مسائل به ظاهر ساده شده است.
دیدگاه سوم یعنی مانند انسان فکر کردن ، بیشترین طرفداران را بین مهندسان برق دارد. در این دیدگاه سعی شده مدل های فکری انسان بازسازی شود. این مهندسان به فکر پیاده سازی مغز انسان هستند. مثلا بر پیاده سازی منطق فازی در سطح ترانزیستور می افتند. همچنین به فکر مخلوط کردن مسائل کنترلی با مدل شبکه های عصبی و منطق فازی هستند. از جمله معروف ترین شخصیت های حامی این تعریف می توان از آلن ماتیسون تورینگ پدر علم هوش مصنوعی نام برد. وی در سال ۱۹۵۰ در مقاله‌ای معیاری برای تعیین میزان هوشمندی رایانه پیشنهادکرد که پس از آن به آزمایش تورینگ معروف شد. وی در این مقاله بیان می دارد که «سزاوارترین معیار برای هوشمند شمردن یک ماشین، این‌ست که آن ماشین بتواند انسانی را توسط یک پایانه تله تایپ به گونه‌ای بفریبد که آن فرد متقاعد گردد با یک انسان روبروست.» ؛ اما تا به حال هیچ برنامه‌ای قادر به موفقیت در این آزمون نگردیده‌است.
دیدگاه چهارم یعنی مانند انسان عمل کردن ، به جز مهندسی رباتیک در هیچ رشته ی مهندسی ای طرفدار ندارد. مهندسان رباتیک سه تعریف قبلی را قبول ندارند. قبل از این که به چرایی قبول نداشتن آن ها بپردازیم لازم است به تبیین دیدگاه چهارم بپردازیم. در این دیدگاه ربات یا هر ماشین هوشمند دیگر ، مانند انسان می تواند خطا داشته باشد. اما همان طور که انسان از خطا های خود درس می گیرد ماشین هوشمند نیز باید درس بگیرد و درصدد رفع خطای خود در آینده باشد. در این دیدگاه بر خلاف دیدگاه های دیگر، معیار هوشمندی؛ رعایت ارزش ها ، کسب بیشترین پاداش ها و داشتن کمترین خطا ها (هزینه ها) است. یعنی رباتی که بیشترین ارزش ها را کسب کند هوشمند تر است. از این رو است که مباحثی چون اخلاق در رباتیک، رفتار گروهی ربات ها و ... مطرح می شود.
شاید در ابتدا برای شما سخت باشد که قبول کنید که انسان بهینه عمل نمی کند و بهینه فکر نمی کند. بدون شک افراد گوناگون به صورت متفاوتی فکر می کنند. ایجاد شورا ها به دلیل همین متفاوت فکر کردن انسان ها است. بر اساس ریاضیات می توانیم نتیجه بگیریم که اگر انسان ها بهینه فکر می کردند می بایست به یک نتیجه برسند. از این رو می توان نتیجه گرفت که انسان بهینه فکر نمی کند. همچنین با بررسی کوتاهی بر روی اعمال انسان می توان پی برد که انسان بهینه عمل نمی کند به عنوان مثال شما می توانید مسیر افرادی که پیاده قصد حرکت از مبدایی به مقصدی دارند را مورد مطالعه قرار دهید بدون هیچ گونه تردیدی مشاهده می کنید که هیچ کدام مسیر بهینه را نرفته اند.
اکنون این سوال پیش می آید که بهینه بودن عمل چه جایگاهی دارد؟ در پاسخ می توان گفت در رباتیک بهینه بودن اصل نیست. بلکه اصل ، انجام کار است. در کشاورزی گفته می شود برای برداشت بهینه از درختان بهتر است فاصله درختان از یکدیگر 1 متر باشد. اگر ما این مطلب را به یک کشاورز بگوییم پس از کاشت درختان می بینیم که فاصه درختان دارای خطا است مثلا یکی 1 متر و 5 سانتی متر و دیگری 90 سانتی متر است. سوالاتی که مطرح می شود این است که آیا این تغییر فاصله باعث کاهش چشمگیر برداشت می شود؟ آیا برای ایجاد فاصله دقیق یک متر ما باید از فاصله سنج لیزری استفاده کنیم؟ همان طور که پاسخ داده اید خطا مسئله مهمی نیست. در اکثر کار هایی که انسان انجام می دهد و قرار است با ربات جایگزین شود همین مسئله حکم فرما است. بهینه بودن یک ماشین ، نیازمند صرف هزینه زمانی و مالی بیشتر ، چه در طراحی و چه در تولید است. لذا با صرف نظر از بهینه بودن می توان هزینه محصول نهایی را بسیار کاهش داد در حالی که ربات کار خواسته شده را در حد قابل قبولی انجام می دهد..
همان طور که می دانید ربات و یا هر ماشین دیگری برای انجام کاری ویا کارهایی طراحی و ساخته شده است. برای یک مصرف کننده اهمیتی ندارد که این دستگاه مانند انسان فکر می کند یا بهینه فکر می کند و یا اصلا فکر نمی کند. رباتیک یک رشته کاملا کاربردی است لذا نحوه فکر کردن ربات تا اندازه ای مهم است که منجر به اختلاف هزینه شود. مثلا اگر دو طرز فکر کردن ، روی یک سخت افزار پیاده شود و مثلا یکی از 90% و دیگری از 60% منابع سیستمی استفاده کند از نظر رباتیک این دو یکسان هستند. در این مثال اگر طرز فکری که منجر به استفاده از 60% منابع سیستمی شده باشد زمان و نیروی بیشتری برده باشد (هزینه اقتصادی بالاتری جهت طراحی برده باشد) گزینه بدتری نسبت به طرز فکر دیگر است. اما اگر دو طرز فکر به حدی اختلاف داشته باشند که نیاز به سخت افزار متفاوتی داشته باشند در این جا طرز فکری مناسب است که سخت افزار ارزان تری نیاز داشته باشد. در نتیجه در رباتیک طرز فکر معیار هوشمندی نیست.
بنابراین از دیدگاه رباتیک ، ماشینی هوشمند است که مانند انسان عمل کند. به عبارت دیگر طرز تفکر مهم نیست اما نباید طرز تفکر منجر به هزینه بیشتری (چه طراحی چه سخت افزاری) شود. همچنین لازم نیست بهینه عمل کند اما باید کار را به نحو قابل قبولی انجام دهد. ماشین هوشمند می تواندخطا کند، اما باید درس بگیرد و درصدد رفع خطای خود در آینده باشد. رعایت ارزش ها ، کسب بیشترین پاداش ها و داشتن کمترین خطا ها (هزینه ها) ، معیار اصلی هوشمندی در رباتیک است.
