.:رویال آی تی:.

مقاله سیستم های خبره

چكيده

هوش مصنوعي دانش ساخت ماشين ها يا برنامه هاي هوشمند است تعريف ديگري كه ازهوش مصنوعي مي توان ارائه داد به قرارزيراست :

هوش مصنوعي شاخه ا ي است ازعلم كامپيوتركه ملزومات محاسباتي واعمالي همچون ادراك (perception ) –استدلال (reasoxing ) –يادگيري (Learning ) را بررسي مي كندوسيستمي جهت انجام چنين اعمالي ارائه مي دهد. وهمچنين مطالعه روش هايي است براي تبديل كامپيوتربه ماشيني كه بتواند اعمال انجام شده توسط انسان راانجام دهد.آيا تنها اين نكته كه هوشمندترين موجودي كه مي شناسيم انسان است كافي است تا هوشمندي را به تمام اعمال انسان نسبت دهيم اما حداقل توجه به اين نكته كاملاً واضح ، لازم است كه برخي از جنبه هاي ادراكي انسان مثل شنيدن و ديدن كاملاً ضعيف تر از موجودات ديگر است .

هوش مصنوعي فن آوري پيشرفته ا ي است كه اخيراً از سوي محققان علوم مختلف مورد توجه زيادي قرار گرفته است و هوش مصنوعي در واقع روشي است كه زيربناي لازم براي انجام عمليات هوشمند توسط انسان توسط كامپيوتر را فراهم مي آورد. يكي از كاربردهاي عمومي هوش مصنوعي سيستم هاي خبره هستند. سيستمهاي خبره ابزارهاي كامپيوتري هستند كه همانند يك متخصص در حوزه تخصصي خود در مسائل مربوط به آن حوزه مشاوره مي دهند و در صورت لزوم تصميم گيري مي نمايند . كاربردهاي اصلي هوش مصنوعي عبارتند از :

الف) پردازش زبان طبيعي (ترجمه ، خلاصه سازي ، محاوره زبان طبيعي)

ب) اثبات قضايا (اثبات وجود /عدم وجود ويژگي هاي مورد نظر)

ج) سيستم هاي بنيادي                                د) پردازش صوت و تصوير

هـ) برنامه ريزي و هدايت رباط        و) سيستم هاي خبره            ز) عامل هاي نرم افزاري

در طراحي و ساخت سيستم هاي خبره افراد زير به صورت گروهي با هم كار مي كنند.

الف)متخصص دامنه: كسي كه دانش و فن كافي در زمينه خاصي را دارد .

ب) مهندس دانش: شخصي كه طراحي، ساخت وآزمايش سيتم خبره را به عهده دارد.

ج) كاربر: شخصي كه با سيستم كارخواهد كرد و پذيرش نهايي سيستم بستگي به نظر او دارد.

اما از مزاياي سيستم هاي خبره مي توان به موارد زير اشاره كرد:

• همواره در دسترس است در حالي كه متخصص تنها عموماً در ساعات خاصي از شبانه روز قابل دسترس مي باشد.
• از نظر جغرافيايي متخصص در هر لحظه ، تنها مي تواند در يك محل حضور داشته باشد در حالي كه يك سيستم خبره قابل نسخه برداري بوده و در هر لحظه مي تواند در چندين محل از آن استفاده كرد.
• متخصص ممكن است بر اثر عواملي گوناگون مانند، ترك سازمان ، بازنشستگي ، مرگ و مير و …پس از مدتي امكان ادامه فعاليت نداشته باشد و غير قابل جايگزين باشد در صورتي كه سيستم خبره قابل جايگزين است.
• سيستم هاي خبره معمولاً رفتارهاي يك نواختي دارند و تحت تأثير زمان و مكان قرار نمي گيرند .
• در انجام كارهاي تكراري عموماً سرعت بالاتري دارند يك معماري سيستم هاي خبره از قسمت هاي زيرين تشكيل شده است: الف) پايگاه دانش

ب) موتور استنتاج        ج) واسط سازنده       و)برنامه هاي جانبي              ز) تشريح نتايج

با سپري شدن ۵ نسل الكترونيكي از لامپ خلأ  تا اختراع و استفاده روزافزون از تراشه (spu) بشر خلاق و مبتدع در صدد شكافتن  علوم انفورماتيك و دسترسي به نسل ششم يعني رايانه هاي هوشمند است . در زمينه توسعه بازيها در هوش مصنوعي وسيستم هاي خبره تا حدي به بازي شطرنج پرداخته شده كه غالباً عده ا ي هوش مصنوعي را با شطرنج همزمان به خاطر مي آورند. مك كارتي از بنيان گزاران هوش مصنوعي است اين روز را آنقدر اغراق آميز مي داند (زيرا اين روز آنقدر سرعت در حال پيشرفت است ) كه مي گويد: محدود كردن هوش مصنوعي به شطرنج مانند اين است كه علم ژنتيك را از زمان داروين تا كنون تنها محدود به پرورش لوبيا كرده باشيم. اما در مورد سيستم هاي خبره يا همان هوش مصنوعي در زمينه كاربردي تا كنون به كار گرفته شده است كه تعدادي از اين زمينه ها عبارتند از : كشاورزي، تجارت، شيمي، ارتباطات، كامپيوتر، آموزش الكترونيك، مهندسي محيط ، زمين شناسي ، تصوير پردازي، اطلاعات، حقوق، ساخت و ساز، رياضيات، پزشكي، هواشناسي و…

در ساخت سيستم هاي خبره و طراحي آن افراد بايد به صورت گروهي كار كنند سپس مي بينيم كه توجه به سيستم هاي خبره در عصر تكنولوژي وپيشرفت براي عقب نماندن از دنياي متمدن امروزي لازم است .

مقدمات هوش مصنوعي

تحقيق در مورد هوش مصنوعي در دهه ۱۹۴۰ كه مصادف با پديدار شدن اولين نسل از كامپيوتر ها در مراكز تحقيقاتي بود ، شروع شد.

اصول اوليه ماشين منطق كه در رياضيات پايه ريزي شده بود با تلاش كرت گاول ، آلوتز و چرچ ، آلن تورنيگ مهيا شد . همچنين روايت هدراسل در سال ۱۹۱۳ به توليد روشهاي صوري در استدلال منطقي كمك هاي شاياني كرد . تحقيق عمده همه اين افراد روي موضوع حسابهاي احتمالي و پشنهادي متمركز شد.

اين منطق صوري و نمادين به عنوان يك بخش مهم و قابل توجه در سيستم هاي هوش مصنوعي نشان داده شد . تورنينگ در سال ۱۹۵۰ ميلادي ماشيني را توسعه داد كه ثابت مي كرد يك پردازشگر ساده عددي مي تواند علامتها را به خوبي اعداد بدون نقص و صحيح ، پردازش كند و به كار ببندد. او اين مسأله را كه براي مقايسه  هوش ماشين و هوش انسان مورد استفاده قرار گرفت در آزمايشي به نام تست تورنيگ آشكار ساخت. بدين ترتيب تا سال ۱۹۵۶ ميلادي كه جان مك كارتي براي نخستين مرتبه اصلاح هوش مصنوعي را در يك كنفرانس (كه در كالج دارت موث آمريكا برگزار شد) مورد استفاده قرار داد، اصطلاح هوش مصنوعي وجود نداشت .

دانشمندان متعددي كه مشغول كار و بررسي اين زمينه نوين مطالعه بودند در كنفرانس گرد هم آمدند و تصميم آنها براي سازماندهي جديد اين علم چنان بود كه اعلام كردند در ۲۵ سال آينده، كامپيوتر ها تمام كارها را انجام خواهند داد و فعاليت هاي ما تنها به كارهاي تفريحي محدود خواهد شد. و ۲۵ سال بعد، همين زماني است كه ما در آن هستيم و پرواضح است كه اين قبيل پيشگويي ها از روي خوش بيني بوده و هوش مصنوعي اين توقعات را برآورده نكرده است.

يكي از عمده ترينو قابل توجه ترين برنامه هاي هوش مصنوعي منطق تئوري يا منطق علوم نظري نوول، شاو و سايمون در سال ۱۹۶۳ بود. اين برنامه قادر بود ۳۸ قضيه از ۵۲ قضيه وايت هل راسيل (سال ۱۹۱۳) را در رياضيات پايه اثبات كند. تعدادي از اين برنامه ها در يك تراز، صلاحيت استعداد دانش آموزان فارغ التحصيل نشده را در رياضيات نشان مي دادند و بايد گفت هنگاميكه  زبان كامپيوتري را براساس منطق بولين(دوگانه)درنظر بگيريم،اين امركاري خارق العاده نمي باشد.

  برنامه هاي هوش مصنوعي براي حل مسائل عمومي

بعد از سال هاي ۱۹۵۰ ميلادي، محققين هوش مصنوعي سعي نمودن روش هايي براي حل مسأله براساس استدلال هاي بشر ، ارائه نمايند . چنين پروژه ا ي در سال ۱۹۷۶ به وسيله نوول و سايمون توسعه يافت كه به عنوان الگوريتم هاي حل مسائل عمومي يا (GPS)شناخته شد .

يك مسأله مشخص در GPS با اصطلاحاتي از قبيل حالتهاي موجود، حالت اوليه و حالت نهايي توصيف مي شود . به عنوان مثال دربازي شطرنج ، عملگرها ، قوانيني هستندكه مهره هاي مختلف را قادر مي سازند از يك حالت به حالت ديگر منتقل شوند . مسائل اين چنيني بايك جستجوي فضاي حالت مشخص مي شوند .

مسئله فوق يكي از مسائل اصلي هوش مصنوعي در كاربردهاي امروزي مي باشد كه بعداً راجع به آن بحث خواهد شد.

GPS در زمينه هاي گوناگون حل مسئله از قبيل اثبات قضايا ، محاسبات انتگرال و انواع خاص از جداول منطقي موفق بود. با وجود اين موفقيت ها به دو دليل اين استراتژي عمومي رد شد : اول، جستجوي فضاهاي مسأله ها، رشد يافته ، خيلي عمومي و كلي شد كه انفجار تركيبي نام گرفت . دومين مشكل، بيان چگونگي  حل مسأله بود ، مسائل رياضي نسبتاً به راحتي نمايش و توصيف       مي شدند اما بيان و نمايش مسائل زندگي روزمره بسيار سخت و باورنكردني بود. بنابراين در سالهاي ۱۹۶۰ ميلادي ، تحقيقات هوش مصنوعي به جهتي سوق پيدا كرد كه الگوريتم هاي جستجو و تكنيكهاي بيان دانش بهبود يابد .

پيدايش KBS

يكي از كمبودهاي راه حل مسائل عمومي  اين بود كه اندازه مسئله بزرگ شد.بنابراين فضاي جستجوبه وجود آمده بطورقابل توجهي رشد كردبنابراين تنها با ساخت برنامه هايي كه كمترعمومي هستند وتمركزروي دانش خاص مسسئله مي توانيم اين قبيل فضاي جستجورا كاهش دهيم .ازاين رويك عرصه جديد براي تحقيق درسال ۱۹۷۰ پديدارشدوواترمن (۱۹۸۶) يك برنامه هوشمند با عالي ترين كيفيت ودانش مشخص دردامنه مسئله ايجاد نمودكه لنات وگودها بعداً درسال ۱۹۹۱آن را اصل دانش ناميدند. آنها اين مسئله را به شرح زيربيان كردند: اگربرنامه ا ي كارپيچيده ا ي رابه خوبي اجراكند، آن برنامه مي بايست راجع به محيطي كه درآن عمل مي كند، دانسته هايي داشته باشد. درنبود دانش، همه آنچه كه مشخص مي شود براساس جستجو واستدلال است كه كافي نيست . اززماني كه اولين محصول پايگاه هاي دانش پديدارشد ، يك شاخص درمحدوده هاي زندگي واقعي به حساب مي آمد. مانند تشخيص بيماري هاي عفوني ويا پيشگويي ذخايرمعدني درمناطق جغرافيايي مختلف دنيا.اين تاريخچه ا ي ازآزمايش برروي مسائل زندگي واقعي بود تا بفهميم كه آيا تصورات با سعي وتلاش قابل دسترسي هستند يا خير؟ سيستم DENDRAL اولين سيستم در اين دسته بود كه ساخته شد.كارروي اين سيستم در سال ۱۹۶۵ ميلادي بامدريت ادوارد فيگن باوم (۱۹۸۲) شروع شد. اين سيستم به اين دليل به كار گرفته شد تا ساختارهاي شيميايي ذرات ناشناخته را معين كند. اين سيستم ها براي حل مسائلي به كار برده شدند كه نياز به سرويس دهي يك خبره داشتند بنابراين به عنوان سيستم هاي خبره شناخته شدند.

همچنين اين سيستم ها به عنوان سيستم هاي مبتني بر دانش يا سيستم هاي دانش شناخته مي شوند. به اين دليل كه سيستم ها داراي دانش مربوط به محدوده هايي خاص مي باشند. سيستم هاي خبره تجربي (مبتني بر تحقيق) در جدول ۱-۱ آمده است.

ظهور سيستم هاي خبره تجاري

بسياري از سيستم هاي خبره كه در سال ۱۹۷۰ ميلادي ساخته شده بودند، آزمايشي بودند و اساساً به تحقيق دانشگاهي محدود مي شدند. سيستم هاي خبره تجاري تا سالهاي ۱۹۸۰ ميلادي وجود نداشتندو محققان شروع به تبديل سيستم ها از نوع آزمايشگاهي به سيستم هاي تجاري كردند.

سيستم XCON (مك در موت در سال ۱۹۸۲) از جمله اولين اين سيستم ها بود. DEC اين سيستم را در اوايل دهه ۱۹۸۰ ميلادي ساخت كه نمونه ا ي از يك سيستم خبره موفق است. اين سيستم قادر است براساس مبالغ هنگفت سرمايه پس انداز شدة يك شركت امكان برگشت سرمايه و سود را در كوتاه مدت محاسبه نمايد.

XCON يك پيكربندي مشتري با دقت ۹۸% در مقايسه با ۷۰% براي انسان دارد و كاري را كه انسان در يك زمان متعارف بايد به طور كامل انجام دهد، انجام مي دهد. موفقيت XCON شروع يك پيشرفت تجاري براي سيستم هاي خبره بود. در اواخر سالهاي ۱۹۸۰ ميلادي شركت هاي بزرگ و كوچك به ارائه قابليت هاي سيستم خبره اقدام نموده و ترقي كردند.

سرمايه گذاري در دو برنامه مهم هوش مصنوعي كرد. اين اتفاقات در آن زمان باعث ايجاد منافع تجاري با استفاده از هوش مصنوعي و سيستم هاي خبره شد.

هوش مصنوعي در قرن بيست و يكم

هم اكنون چندين پروژه هوش مصنوعي وجود دارند كه جالبترين آنها Cyc است. (لنات وگودها در سال ۱۹۹۱ ميلادي) كه در سال ۱۹۸۴ ميلادي به راه افتاد . Cyc از كلمه Encyclopaedia گرفته شده است. CYC به ذخيره مقدار زيادي از دانش واقعي مبادرت مي ورزد. اين پروژه در شركت تكنولوژي كامپيوتر و ميكروالكترونيك (MCC) در استين و تگزاس پايه گذاري شده و يكي از جاه طلبانه ترين پروژه هاست كه در هوش مصنوعي به عهده گرفته شده است.

راهنما و مؤسس پروژه ، داگ لنات نقل مي كند كه : علت عقب ماندن CYC اين است كه اولين نسل از سيستم هاي خبره فاقد حواس ۵ گانه هستند و اين امر موجب مي شود كه آنها شكننده (ضربه پذير ) باشند. به اين معني كه بسياري از سيستم هاي خبره  نسل اول خيلي خوب عمل كردند اما صرفاً به كرانه هاي قلمرو دانش خود محدود شدند .

اين سيستم ها به طور مشهود قادر به پاسخگويي در جهان واقعي نخواهند بود وازاين روسيستم هاي انساني بيشتر مورد استفاده قرار مي گرفتند. چرا كه آن سيستم ها هيچ مزيتي نداشتند.

فهرست

فصل اول
تاريخچه مختصري از سيستم هاي خبره و هوش مصنوعي
فصل دوم
مفاهيم اساسي سيستم هاي خبره
فصل سوم
نمــايــش دانــش
فصل چهارم
مهندســي دانــش
فصل چهارم
مهندســي دانــش
فصل پنجم
استنتـــاج
فصل ششم
نرم افزارهاي ساخت سيستم هاي خبره
فصل هفتم
تأثير متقابل انسان-كامپيوتر در سيستم هاي خبره
فصل هشتم
طراحي سيستم هاي خبره با استفاده از پوسته هاي مبتني بر قانون
فصل نهم
چرخه عمر در توسعه سيستم خبره
فصل دهم
كاربردها، بازار و آينده سيستم هاي خبره