مقاله تکنیک ها و زبان برنامه نویسی هوش مصنوعی

مقاله تکنیک ها و زبان برنامه نویسی هوش مصنوعی
مقدمه
ما در عصری زندگی می کنیم که جامعه شناسان آن را عصر انقلاب کامپیوتر نام نهاده اند و مانند هر انقلاب واقعی دیگر، انقلابی است گسترده و فراگیر و تأثیر پایداری برجامعه خواهد داشت. این انقلاب در اقتصاد امروز و نظم جامعه، به همان میزان انقلاب صنعتی در قرن 19 تأثیر دارداین تحولات قادر است الگوی فکری و فرم زندگی هر فرد را تغییر دهد. انقلاب کامپیوتر توان ذهنی ما را گسترش می دهد.
عملکرد اولیه برنامه نویسی هوش مصنوعی (AI) ایجاد ساختار کنترلی مورد لزوم برای محاسبه سمبولیک است خصوصیات این ساختارها به مقدار زیادی موجب تشخیص خصوصیاتی می شود که یک زبان کاربردی می بایستی فراهم کند.
در این مقدمه به یک سری خصوصیات مورد نظر برای زبان برنامه نویسی سمبولیک می پردازیم و زبانهای برنامه نویسی LISP و PROLOG را معرفی خواهیم کرد. این دو زبان علاوه بر این که از مهمترین زبانهای مورد استفاده در هوش مصنوعی هستند، خصوصیات semantic و syntactic آنها نیز باعث شده که آنها شیوه ها و راه حل های قوی برای حل مسئله ارئه کنند.
تأثیر قابل توجه این زبانها بر روی توسعه AI از جمله توانائی آنها به عنوان «ابزارهای فکر کردن» می باشد که از جمله نقاط قوت آنها در زبانهای برنامه نویسی می باشد. همان طور که هوش مصنوعی مراحل رشد خود را طی می کند زبانهای LISP و PROLOG بیشتر مطرح می شوند.
این زبانها کار خود را در محدوده توسعه و prototype سازی سیستم های AI در صنعت و دانشگاهها دنبال می کنند. اطلاعات در مورد این زبانها به عنوان بخشی از مهارت هر برنامه نویس AI می باشد ما به بررسی این دو زبان در هوش مصنوعی می پردازیم.

زبان، شناخت و خلاصه پردازی
توانایی شکل گیری خلاصه برداری از تجربیات از توانمند ترین و اساسی ترین توانائی های ذهن انسان است خلاصه پردازی به ما این اجازه را می دهد که به فهم جزئیات از یک محدوده ی کلی اطلاعات مربوط به یک خصوصیت کلی سازمان و رفتار برسیم. این خلاصه ها به ما اجازه شناخت و درک کامل موارد دریافت شده در حوزه خاص را می دهند. اگر ما وارد یک خانه شویم که به خوبی ساخته شده باشد، راههای خود را به اطراف پیدا خواهیم کرد. ساختار خصوصیات اطاق نشیمن، اطاق خواب،‌ آشپزخانه و حمام عموماً از ویژگیهای یک مدل خانه استاندارد می باشد .
خلاصه پردازی به ما حس شناخت خانه های متفاوت را می دهد. یک تصویر ممکن است بیانی قوی تر از هزاران کلمه داشته باشد ، اما یک خلاصه مشخصاً بیان کننده خصوصیات مهم یک کلیت از نوع تصویر است
وقتی که ما به تئوری برای توصیف کلاس های یک پدیده می پردازیم، خصوصیات و ویژگی های کمی و کیفی مربوط به کلاس از کل جزئیات خلاصه می شود .که اعضاء به خصوص خود را مشخص می کند. این کاهش جزئیات به وسیله قدرت توصیف و پیش بینی یک نظریه ارزشمند جبران می شود .
خلاصه سازی یکی از ابزارهای اساسی شناخت و ارزیابی کلیت های جهان اطراف ما و همچنین ساختار ذهنی ما است . در حقیقت این پروسه به طور مداوم براساس دانش و اطلاعات صورت می گیرد . دانش و اطلاعا نیز در لایه ها و بخش هایی از خلاصه پردازی ساخته می شود که از مکانیسم هایی که ساختار را فشرده ساخته و از حس اولیه به سمت یک سری تئوری های علمی سوق داده می شود و در نهایت بیشتر این ایده ها درباره ایده های دیگر و نشأت گرفته از آنها می باشد .

خلاصه پردازی طبقه بندی شده (سلسله مراتبی )
ساختار و سازمان آزمایش و تجربه در ارتباط با توصیفات کلاس های خلاصه سازی یکی از ابزارهای شناخت رفتار و ساختار سیستم های مرکب است که شامل برنامه های کامپیوتر می شوند .
همانند رفتار یک حیوان که ممکن است بدون توجه به فیزیولوژی سیستم عصبی نهفته در پشت آن مورد مطالعه قرار گیرد .
یک الگوریتم دارای خصوصیات مربوط به خود می باشد که کاملاً آن را از برنامه ای که آن را به کار می برد جدا می سازد .
به عنوان مثال دو نوع کاربر متفاوت جستجوی باینری را در نظر بگیرید .
یکی از آنها یعنی Fortran از محاسبات و طبقه بندی استفاده می کند و دیگری یعنی Ctt از Pointer استفاده می کند که بتواند در جستجوی درون شاخه های binary کاربرد داشته باشد .
اگر دقیق تر نگاه کنیم این برنامه ها مثل هم می باشند چون اگر جز این باشد کاربردهای آنها نیز تفاوت خواهد شد. جداسازی الگوریتم از که مورد استفاده در کاربرد آن یکی از نمونه های خلاصه سازی سلسله مراتبی می باشد .
Allen New ell بین سطح دانش و سطح نشانه ها برای توصیف یک سیستم هوشمند تفاوت قائل شده است.
سطح نشانه ها همراه سازماندهی به خصوصی مورد توجه قرار گرفته که برای بیان اطلاعات حل مسئله مورد استفاده قرار می گیرد. بحث مربوط به توجه به منطق به عنوان یک زبان یک نمونه از مواردی است که به سطح نشانه پرداخته است.
علاوه بر سطح نشانه سطح دانش است که توجه آن به مقدار و محتوی اطلاعات یک برنامه و شیوه استفاده از آن اطلاعات می باشد. این نوع تمایز در ساختار و معماری سیستم هایی که بر اساس دانش و اطلاعات و سبک توسعه ای که آن را پشتیبانی می کتد منعکس می گردد. به دلیل اینکه کاربرها برنامه ها را در قالب دانش و توانایی خودشان می شناسند بنابراین حائز اهمیت است که برنامه های AI دارای یک سطح خصوصیات اطلاعاتی باشند.
جداسازی اصل دانش و اطلاعات از ساختار کنترل این نظریه را آشکار می سازد و توسعه رفتار سطح دانش را ساده می سازد. همانند این نیز سطح نشانه ای یک زبان توصیفی را تشریح می کند که شبیه قوانین و روشهای تولید یا منطق براساس دانش و اطلاعات می باشد. جداسازی آن از سطح و دانش و اطلاعات نه برنامه نویس این اجازه را می دهد که به سمت خلاصه پردازی تاثیر پذیری و راحتی برنامه نویسی سوق پیدا کندکه در ارتباط با رفتار و عملکرد بالای برنامه نمی باشد. کاربرد بیان سطح نشانه ای شامل یک سطح دوره پائین تر از ساختار برنامه می شود و بیانگر یک سری ملاحظات طراحی اضافی می شود. اهمیت نظریه چند مرحله ای نسبت به طراحی سیستم نمی تواند بیش از این مورد توجه قرار گیرد.
یعنی اینکه به برنامه نویس اجازه می دهد که با پیچیدگی نهفته شده در سطوح پائین تر خود را درگیر نکند و توجه و تاکیدش بر روی منابع مناسب با سطح فعلی خلاصه پردازی کند. همچنین موجب می شود که اصول تئوری هوش مصنوعی عاری از کاربردهای خاص یا زبان برنامه نویسی باشد . این همچنین به ما قدرت توصیف یک کاربرد را می دهد و تاثیر گذاری خود را بر روی ماشین دیگر اثبات می کند بدون اینکه بر رفتارش در سطوح بالاتر تاثیر بگذارد .سطح اطلاعات توصیف کننده توانائی های یک سیستم هوشمند است. محتوی دانش و اطلاعات مستقل از شکل پذیری مورد استفاده برای بیان آن است به همان اندازه که زبان بیان کاملا مؤثر می باشد .
توجه به سطح دانش شامل سؤالاتی از این قبیل است:
از این سیستم چه چیزی ساخته خواهد شد؟
چه اشیا و چه ارتباطی در آن محدوده مؤثر و مفید است ؟
چگونه یک اطلاعات جدید به سیستم اضافه می گردد؟
آیا واقعیات در طی زمان تغییر می کنند؟
چگونه و چطور سیستم نیازمند است که دلائل اطلاعات خود را ثابت کند؟
آیا محدوده ارتباطی دارای یک طبقه بندی درست و شناخته شده است؟
آیا این محدوده شامل یک سری اطلاعات نادرست و غیر ممکن است؟
تجزیه و تحلیل دقیق در این سطح یک گام مبهم در طراحی کلی ساختار یک برنامه می باشد. در سطح نشانه تصمیمات درباره ساختارها صورت می گیرد که برای بیان و ایجاد دانش مورد استفادده قرار می گیرند. انتخاب یک زبان برای بیان یک مورد مربوط به سطح نشانه می باشد. منطق یکی از چندین نوع اشکال است که اصولا در حال حاضر برای بیان دانش و اطلاعات در دسترس می باشد.
زبان بیان نه تنها می بایستی توانایی بیان اطلاعات مورد لزوم برای کاربر را داشته باشد بلکه می بایستی خلاصه و قابل توصیف و دارای کاربرد مؤثر باشد و می بایستی به برنامه نویس برای دستیابی و سازماندهی اصل و اساس اطلاعات کمک کند.
وقتی که بین سطح اطلاعات و سطح نشانه یک برنامه تمایز به وجود آمد ما می توانیم بین سطح نشانه و الگوریتم و ساختمان داده ها مورد استفاده برای کاربرد آن نیز تمایز قایل شویم. به عنوان مثال بدون تاثیرگذاری رفتار و عملکرد یک تحلیل گر برنامه که اساس منطقی داشته باشد می بایستی تاثیر ناپذیر از انتخاب بین یک سری جزئیات و یک مجموعه و دسته بایزی باشد تا بتواند یک جدول مربوط به نشانه ها را به کار برد.
این تصمیمات کاربردی هستند و می بایستی در سطح نشانه قابل رؤیت باشند . بسیاری از الگوریتم و ساختمان داده ها در کاربرد بیان زبان AI به کار می روند که از روشهای معمول علم کامپیوتر می باشند مثل شاخه ها و جداول بایزی. دیگر موارد در رابطه با AI بسیار تخصصی هستند و به گونه یک که مستعار بیان می شوند که از طریق متن و بخش های مربوط به LISP و PROLOG بیان می شوند . در سطح پائین تر مربوط به الگوریتم و ساختمان داده ها ( سطح زبان ) واقع شده است در این جا ست که زبان کاربردی برای برنامه مشخص می شود .
با این حال سبک برنامه نویسی مطلوب احتیاج به این دارد که ما یک خلاصه داده ای بسازیم که بین خصوصیات ویژه یک زبان برنامه نویسی و لایه های بالای آن قرار گیرد . نیازهای منحصر به فرد برنامه نویسی سطح نشانه ای تأثیر به روی طراحی و استفاده از زبانهای برنامه نویسی AI ایجاد می کند . علاوه بر این طراحی زبان می بایستی در برگیرنده و مطابق با ساختار آن که بر گرفته از سطوح پائین تر ساختمان کامپیوتر که شامل زبان اسمبلی و سیستم عامل و دستور العملهای ماشین و سطوح سخت افزار ی باشد .
و محدودیت های فیزیکی کامپیوتر می بایستی بر روی منابعی همچون حافظه و سرعت پردازشگر تأ کید کند . روش های PROLOG , LISP در جهت مستعاذل کردن نیازهای سطح نشانه و نیازهای نهفته در ساختار هر دو منبع مورد استفاده می باشند و هم چنین یک هدف هوشمند و ذهنی با اهمیت می باشند . در دنباله ما از ساختارهای سطح اطلاعات در محیطهای برنامه نویسی بر روی یک زبان کاربردی صحبت خواهیم کرد و سپس به مصرفی زبانهای عمده AI یعنی PROLOG , LISP می پردازیم .

فهرست
مقدمه 4
زبان، شناخت و خلاصه پردازی 5
خلاصه پردازی طبقه بندی شده (سلسله مراتبی ) 5
خصوصیات مطلوب یک زبان AI 9
پشتیبانی از محاسبات سمبولیک 10
انعطاف پذیر بودن کنترل: 12
پشتیبانی از روش های برنامه نویسی جستجویی 14
تعاریف مشخص و واضح 21
خلاصه ای درباره LISP و PROLOG 22
PROLOG 22
LISP 23
– برنامه نویسی شیء گرا 24
محیط های هیبرید 26
زبانهای برنامه نویسی هوش مصنوعی 31
سایر روش های برنامه نویسی 32