YAPAY ZEKA

1. YAPAY ZEKA Yılmaz KILIÇASLAN

2. Sunum Planı: • Teorik/Felsefi Sorunlar • Çözüm Arayışları • Sonuç

3. Uygulama Alanları • Robotik • Uzman sistemler • Otomatik çeviri programları • Doğal diller için anlam çözümleyiciler (belirli alanlardaki soruları anlama, metin anlama) • Doğal dilde cümle üreticiler (soyut şiir yazma, öykü yazma, bilgisayar ortamında sanat / müzik yapma vs.) • Ses çözümleyiciler (bir konuşmada belirli sözcükleri tanıma, ses birimleri arasındaki sınırları tespit etme vs.) • Oyun programları (satranç, briç, poker, go vs.) • Teorem kanıtlayıcılar / problem çözücüler • Görüntü çözücüler (elyazısı tanıma, elyazısı okuma, Çince veya Japonca metinleri okuma, fotograflarda önceden belirlenmiş nesneleri tanıma, insan yüzünü tanıma vs.) • vs.

4. Yapay Zeka Nedir? (1) • İnsanlar Gibi Düşünen Sistemler: “Bilgisayarları düşündürmeye … kelimenin tam anlamıyla zihne sahip makineler yapmaya çalışan yeni ve heyecan verici bir çaba” (Haugeland, 1985) “Karar verme, problem çözme, öğrenme … gibi insan düşüncesi ile ilişkilendirdiğimiz aktivitelerin otomasyonu” (Bellman, 1978)

5. Yapay Zeka Nedir? (2) • İnsanlar Gibi Davranan Sistemler: “İnsanların zekâlarını kullanarak gerçekleştirdiği fonksiyonları gerçekleştiren makineleri yapma sanatı” (Kurzweil, 1990) “İnsanların halihazırda daha iyi olduğu işleri bilgisayarların nasıl yapabileceğine dair yürütülen çalışma” (Rich and Knight, 1991)

6. Yapay Zeka Nedir? (3) • Rasyonel Düşünen Sistemler: “Zihinsel yeteneklerin bilgisayımlı (hesaplamalı) modeller aracılığıyla incelenmesi” (Charniak ve McDermott, 1985) “Algılamayı, düşünmeyi ve davranmayı mümkün kılan bilgisayım modellerinin incelenmesi ” (Winston, 1992)

7. Yapay Zeka Nedir? (4) • Rasyonel Davranan Sistemler: “Akıllıca davranan ‘agent’ların tasarımı üzerine yapılan çalışma” (Poole et al., 1998) “İnsan yapımı şeylerde akıllı davranışın incelenmesi ” (Nilsson, 1998)

8. Yapay Zeka Nedir? (5) İnsan Gibi Davranma: Turing Testi • Zekânın tanımlanmasına işlevsel yaklaşım: zeki varlıklardan ayırt edilemezlik üzerine kurulu bir test. • Testi geçecek bilgisayar programının sahip olması gereken yetenekler: 1) Doğal Dil İşleme 2) Bilgi Gösterimi 3) Otomatik Akıl Yürütme 4) Öğrenme ve 5) Algılama 6) Robotik hareket

9. Yapay Zeka Nedir? (6) İnsan Gibi Düşünme: Bilişsel Modelleme Yaklaşımı • Zihinsel süreçleri anlamanın yolları: 1) İç-gözlem 2) Psikolojik deneyler 3) Dilbilim • Disiplinler-arası bir alan olan Bilişsel Bilim Yapay Zekadan bilgisayar modellerini ve Psikolojiden deneysel teknikleri alıp bir araya getirerek insan zihninin nasıl çalıştığına ilişkin teoriler üretir.

10. Yapay Zeka Nedir? (7) Rasyonel Düşünme: “Düşüncenin Yasaları” Yaklaşımı • Aristoteles, “Doğru Düşünmenin Yasalarını” ilk formüle eden düşünürlerdendir. • => “Syllogisms” => Mantık • Yapay Zekaya Mantıkçı Yaklaşım: Mantık programlarına dayanarak akıllı sistemler üretmeyi amaçlayan yaklaşım. • Üç Önemli Problem: 1) Bilginin formüle edilmesi 2) Teorik olarak çözülemez sorunların varlığı 3) Teorik olarak çözülebilenin pratikte çözülemezliği

11. Yapay Zeka Nedir? (8) Rasyonel Davranma: Rasyonel ‘agent’ yaklaşımı • ‘Agent’ programlarını diğer programlardan ayıran yönler: • Otonom kontrol • Ortamı algılama • Uzun bir zaman diliminde varlığını sürdürme • Değişime uyum gösterme • Empati • Rasyonel ‘agent’ en iyi sonuca ulaşacak şekilde davranır.

12. GENEL BİR TARİHÇE • Herşey düşünce süreçlerinin mekanikleştirilmeye çalışılması ile başladı. • Aristoteles mantığı ve Euclid (Öklid) geometriyi kodladı. • 19. Yüzyılda Boole ve Morgan daha da ileri gidip çıkarım şemalarını kodladılar. Boole kitabına “Düşüncenin Yasaları” adını verdi. • Russell ve Whitehead “Matematiğin Prensipleri” kitabını yazdı. • Gödel çağdaş mantığın iflasını gösterdi. • Turing tek bir evrensel makinenin programı olarak Turing makinelerini geliştirdi. • McCulloch ve Pitts Turing’in “hesaplanabilirlik” tezine dayalı sinir hücresi (nöron) modellerini geliştirdiler. • Doğal Dil İşleme teknikleri ileri düzeylere ulaştı (örn: ALICE, ELIZA).

13. Aristoteles’in Syllogistic Mantığı • Mantık bilimi 2000 yıldan daha uzun bir süre önce, Aristoteles’in bir dizi düşünceyle ilgili felsefi sezgiyi Syllogism’ler biçiminde biraraya toplayıp düzenlemesiyle başladı. • Syllogism’ler iki öncülden bir sonucun elde edildiği özel türde çıkarımlardır: Bütün çocuklar ben-merkezcidir. Bazı insanlar ben-merkezci değildir. ----------------------------------------------- Bazı insanlar çocuk değildir. • Yalnızca aşağıdaki türden önermeler Aristoteles’in çıkarım şemalarında yer alır: Bütün A’lar B’dir. Bütün A’lar B değildir. Bazı A’lar B’dir. Bazı A’lar B değildir.

14. Öklid’in Aksiyomları Öklid (Euclid) 10 aksiyom öne sürmüştür. Bunlardan, genel kavramlar olarak adlandırdığı, 5 tanesi Geometriye özgü değildir: • Aynı şeye eşit olan iki şey birbirine de eşittir. • Eğer eşit iki şeye eşit miktarlar eklenirse, elde edilen bütünler de eşit olur. • Eğer eşit iki şeyden eşit miktarlar çıkarılırsa, kalanlar da eşit olur. • Birbiriyle çakışan/örtüşen şeyler birbirine eşittir. • Bütün parçadan büyüktür. Diğer 5 aksiyom Geometriye özgüdür ve Öklid bunlara postülalar demiştir: • Herhangi bir noktadan bir başka herhangi bir noktaya bir doğru çizmek mümkündür. • Bir doğru boyunca sürekli olarak sonlu uzunlukta doğrular üretebiliriz. • Verilen herhangi bir merkez ve herhangi bir mesafe ile bir çember tanımlayabiliriz. • Bütün dik açılar birbirine eşittir. • Eğer iki doğruyu kesen bir üçüncü doğru aynı tarafta iki dik açıdan daha küçük iç açılar oluşturuyorsa, kesilen iki doğru bu tarafta sonsuza kadar uzatılırsa kesişirler.

15. Boole Mantığı ve De Morgan Yasaları • 19. YY. matematikçisi George Boole’dan adını alan Boole Mantığı (Boolean Logic), bütün değerlerin Doğru ya da Yanlış’a indirgendiği bir Cebir türüdür. Bool mantığı her bitin alabileceği 0 ve 1 değerlerinden oluşan ikili sistemle çok iyi örtüştüğü için Bilgisayar Bilimleri açısından özel bir önem taşır. • 19. YY. mantık ve matematikçisi Augustus De Morgan’dan adını alan De Morgan Yasaları (ya da De Morgan Teoremi) Bool Cebrinin ve Küme Teorisinin iki önemli prensibini oluşturur: • değil (P ve Q) = (değil P) veya (değil Q) • değil (P veya Q) = (değil P) ve (değil Q)

16. Russell ve Whitehead’in Matematik Prensipleri • Bertrand Russell ve Alfred North Whitehead 1910-1913 arasında bütün klasik mantığın önermelerini ifade etmek amacıyla mantıksal simgeciliğin dilini kullanarak Principia Mathematica’yıyazdılar. • 20. YY.’ın başında Russell ve arkadaşları mantıksal paradoksları tartışma konusu yaptılar: Russellın Paradoks’u:Kendi kendisinin elemanı olmayan bütün kümeleri içeren küme. Berber Paradoksu: Köyde kendi kendine tıraş olmayan herkesi köy berberi tıraş eder? Berberi kim tıraş eder. Epimenides (Girit’linin) Paradoks’u: Bütün Girit’liler yalancıdır. Yalancının Paradoksu: “Ben yalancıyım” ya da “Bu cümle yanlıştır.”

17. Gödel’in Eksiklik Teoremi • Gödel Yalancının Paradoksunu aşağıdaki şekilde değiştirdi: “Bu önerme ispatlanabilir değildir.” • … • Aritmetiğin her tutarlı biçimselleştirilmesi için öyle aritmetik doğrular vardır ki, bunlar bu biçimsel sistem içinde ispatlanabilir değillerdir.

18. ALAN MATHISON TURING KİMDİR? 23 Haziran 1912’ de Londra’ da doğdu. 1938’de ABD Princetown Üniversitesi’nde Alonzo Church’un yanında 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 adlandırılan büyük bir bilgisayarın tasarım, yapım ve kullanım çalışmalarını yönetti. 1950 yılında Mind dergisinde yayınlanan “Computing Machinery and Intelligence” adlı makalesinde bugün TURING TESTİ olarak bilinen ünlü testi açıklamıştır. 1954’te intihar ederek öldüğü sanılıyor.

19. Karar Problemi • Alan Turing’i şimdilerde Turing Makinesi denilen kuramsal cihazı tasarlamaya yönelten şey Karar Problemidir: “Her formel sistem (biçimsel dizge) F için; F’deki her dilbilgisel olarak doğru dizi hakkında ‘karar veren’ sonlu olarak betimlenebilir bir formel sistem bulmak mümkün müdür?” (Casti & Depauli 2000)

20. Turing Testi (Tanım) • Kriter: Bilgisayar/makine sorduğumuz herhangi bir soruya insanınkinden ayırt edilemeyecek yanıtlar veriyorsa gerçekten düşünmektedir. • Test Düzeneği: • Bilgisayar, gönüllü bir insanla birlikte sorgulayıcının görüş alanının dışında bir yere saklanır. • Sorgulayıcı, yalnız soru sormak suretiyle, hangisinin bilgisayar olduğunu saptamaya çalışır. • Sorgulayıcının soruları, daha önemlisi aldığı yanıtlar, tamamen ses gizlenerek, yani ya bir klavye sisteminde yazılarak veya bir ekran gösterilerek verilir. • Sorgulayıcıya, bu soru/cevap oturumunda elde edilen bilgiler dışında, her iki taraf hakkında hiçbir bilgi verilmez. • İnsan denek soruları içtenlikle yanıtlar ve kendisinin insan, öteki deneğin bilgisayar olduğuna dair sorgulayıcıyı ikna etmeye uğraşırken, bilgisayar ‘yalan’ söylemeye programlanmış olduğu için kendisinin insan olduğuna sorgulayıcıyı inandırmaya çalışır.

21. Turing Testi (Örnek Sorgulama-1) 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

22. Turing Testi (Örnek Sorgulama - 2) • 8 Kasım 1991’de Boston Bilgisayar Müzesi dünyanın ilk uygulamalı Turing testini gerçekleştirdi. Aşağıda birincilik ödülünü kazanan PC Terapist III adlı programla hakem arasında geçen söyleşiden bir kesit yer almakta: … Program: “Belki de ilişkinde eşinden yeterince şefkat görmüyorsun.” Hakem: “İlişkilerde çatışmayı ve sorunları önlemek için temel öğeler nelerdir?” Program: “Benim düşündüğümü düşünmediğini düşünüyorum.” …

23. Turing Testi (Sonuç) • Turing testini geçebilecek bir program henüz yapılamadı. • Turing testinin taraftarlarına göre bilgisayar çok geçmeden –diyelim 2010 yılına kadar – Turing testinden başarıyla geçecektir. • Turing, başlangıçta ‘vasat’ bir sorgulayıcı, 10 gigabyte bellekli bir bilgisayar ile ve sadece beş dakikalık bir sorgulamayla, 2000 yılına kadar, yüzde 30 başarı oranı öngörmüştü. • Bazı insanları her zaman kandırabiliriz. • Turing testini geçebilecek bir programın, dili insan gibi kullanabilmesi gerekir. • Turing testini geçebilecek bir programın yalan söyleyebilmesi gerekir. • Yalan söyleyebilmek bilinç ve istenç(irade) gerektirir.

24. Dil Fonksiyonun Modellenmesi • Dilbilimde Chomsky devrimi: • Dile ilişkin bilginin önemli bir kesiti biyolojik kalıtımla elde edilir. • Kalıtımla elde edilen bilgi bütün diller için ortak olan Evrensel Gramer’dir. • Özel diller (Türkçe, İngilizce gibi) Evrensel Gramer’den parametrik varyasyonlarla türetilir. • Dildeki yapılar (en temelde cümleler) çeşitli ‘bilinç-dışı’ yapısal transformasyonlarla üretilir.

25. Algısal/motorik fonksiyonların modellenmesi • Beynin üst-düzey fonksiyonlarının aksine, alt-düzey fonksiyonları: • Mekanik neden-sonuç ilişkileri ile değil karşılıklı etkileşim ilişkileri ile modellenebilir; • Deterministik değil kaotik fenomenlerin ürünüdürler; • Gerçeklikle betimsel/sembolik değil koordinasyon ilişkisi içindedirler; • Algısal ve motorik fonksiyonların kendi aralarında ve gerçeklikle girdikleri ilişkide aracı yoktur; • Salt yazılım olamazlar.

26. Bir Beyin Modeli Sembolik Düzey Makro-ölçekte Dünya Ara Düzeyler Mikro-ölçekte Dünya Nöronal Düzey Fizik Dünya

27. Sonuç • Bir yandan temel teorik ve felsefi sorunlara yanıt aranırken, diğer yandan Yapay Zeka çalışmaları devam etmektedir.