מערכות נבונות יעל נצר

מבנה הקורס ודרישות  שלוש שעות: בד"כ יהיו שעתיים הרצאה ושעה תרגול  ציון הקורס:  עבודות תכנות (4-7)  פרוייקט  מבחן גמר (50%)

מקורות  Stuart Russell and Peter Norvig Artificial Intelligence: A Modern Approach (Second Edition) AIMA, Prentice Hall 2003  Peter Norvig - Paradigms of Artificial Intelligence Programming: Case Studies in Common Lisp, Morgan Kaufmann,  מאמרים / מקורות ברשת אליהם תהיה הפנייה.

HAL : A space Odyssey. (Stanely Kubrick and Arthur C. Clarke 1969)  Dave Bowman: Open the pod bay doors, HAL.  HAL: I’m sorry Dave, I’m afraid I can’t do that. I’m sorry Dave, I’m afraid I can’t do that.  HAL יכול לדבר עם הצוות  לראות ולהבין רגשות של אנשים  לנווט את ספינת החלל  לקבל החלטות לחיים ולמוות  להביע רגשות

מה צריך כדי לנהל שיחה כזו?  ראייה ממוחשבת computer vision  עיבוד שפה טבעית:  זיהוי דיבור speech recognition  הבנה של שפה טבעית NLU  יצירה של שפה טבעית NLG  יצירת דיבור speech synthesis  איחזור מידע information retrieval  Information extraction  היסק common sense reasoning  תכנון ופתרון בעיות planning and problem solving

למשל ניהול שיחה  הבנה (מציאת המובן במשפט ובשיחה בכלל)  יצירה של שפה טבעית  זיהוי דיבור  יצירת דיבור HAL יכול להבין פקודות פשוטות אבל גם לנהל שיחות מורכבות שמכילות קונפליקטים או שקרים. במחקר על שפות טבעיות התברר שאי אפשר להבין שפה אם אין ידע על אובייקטים, מצבים ואירועים יומיומיים.

 לנאמר בשפה טבעית אין רק משמעות denotation (כלומר – לא רק המשמעות המיידית של המילה – למשל: ל-פנים ו-פרצוף דנוטציה זהה אך קונוטציה שונה) "אתה יכול להעביר את המלח" "קר לי" (ומישהו סוגר חלון) "סליחה, איפה בנק הפועלים פה בסביבה?" "אבל היום יום שלישי"

רב משמעיות של שפה טבעית “At last, a computer that understands you like your mother” What can we infer about the computer? 1. (*) It understands you as well as your mother understands you 2. It understands (that) you like your mother 3. It understands you as well as it understands your mother 1 and 3: Does this mean well, or poorly?

מה זה בינה מלאכותית?  הגדרה טיפוסית.. כמו למשל  The science of making machines do things that would require intelligence if done by people (Minsky, 1968).Minsky  "המדע והטכנולוגיה ליצירת מכונות אינטליגנטיות, בייחוד מחשבים. זה קשור למשימה של הבנת המוח האנושי על ידי מודלים חישוביים, אם כי המחקר ב AI אינו מחוייב למודלים ביולוגיים."

אולי קצת קודם...  מה זו אינטליגנציה?  הסבר מלא למילה בִּינָה שֵם נ' היכולת להבין או לחשוב; שכל, חוכמה. "אתה חונן לאדם דעת ומלמד לאנוש בינה" (מן התפילה).  הסבר מלא למילה אִינְטֶלִיגֶנְצְיָה שֵם נ' [מלועזית] הכושר להבין, היכולת להבחין בין דבר לדבר, תבונה, פיקחות; מִשְׂכָּל.  S: (n) intelligence (the ability to comprehend; to understand and profit from experience) (WordNet) S:intelligence  היכולת החישובית להשיג מטרות בעולם  לבינה יש דרגות שונות בקרב בני אדם, בעלי חיים, מחשבים..  האם הגדרת הבינה מקושרת בהכרח לבני אדם?  האם AI היא רק חיקוי של מה שעושים בני אדם?

הגדרה לפי AIMA  ארבעה מימדים:  תהליכי חשיבה והסקה  התנהגות  אנושיות  רציונליות (מערכת רציונלית אם היא עושה את הדבר הנכון על פי הידע שברשותה).  גישה אנושית: מדע אמפירי – היפותזות ואישוש על ידי ניסויים  גישה רציונלית: מתמטיקה והנדסה

ארבע קטגוריות להגדרת AI

התנהגות אנושית  מה עושים ולא איך הם חושבים  האם מכונות יכולות לחשוב? האם מכונות יכולות לנהוג באינטליגנטיות?  גישת מבחן טיורינג Turing Test  Alan Turing הציע את המבחן ב-1950  עיבוד שפות טבעיות  ייצוג ידע  היסק  למידה אוטומטית  ראייה ממוחשבת  רובוטיקה

עקרונות מבחן טיורינג  אדם, מכונה, ושופט אנושי  השופט שואל שאלות את האדם ואת המכונה  תפקיד המכונה היא לשכנע את השופט שהיא אנושית, תפקיד האדם לשכנע שהוא אינו מכונה  המכונה תחשב "אינטליגנטית" אם תצליח לשטות בשופט  כלומר: שיפוט האינטליגנציה נעשה על פי מענה על שאלות בשפה טבעית.

Eliza - (Weizenbaum 1966, MIT) Men Are all alike. IN WHAT WAY. They're always bugging us about something or another. CAN YOU BE MORE SPECIFIC. Well, my boyfriend made me come here. YOUR BOYFRIEND MADE YOU COME HERE. He says I'm depressed much of the time. I AM SORRY TO HEAR YOU ARE DEPRESSED. It's true. I'm unhappy. DO YOU THINK COMING HERE WILL HELP YOU NOT TO BE UNHAPPY. I need some help, that much is certain. WHAT WOULD IT MEAN TO YOU IF YOU GOT SOME HELP. Perhaps I could learn to get along with my mother. TELL ME MORE ABOUT YOUR FAMILY לדוגמא

דוגמא קטנה – עליזה Eliza  שיחה עם מטפל (פסיכולוג) רוג'ריאני – גישה שבה המטפל חוזר על מילות מפתח בדבריו של המטופל כדי לגרום לו לדבר על הדברים המשמעותיים.  פותח על ידי Joseph Weizenbaum בשנת 1966  דוד אבידן כתב על זה ספר

 "שמונה שיחות אותנטיות עם מחשב" - דוד אבידן  אבידן: הלו  אלייזה: מה שלומך. נא הצג את בעייתך  אבידן : אולי תואיל אתה להציג את עצמך  אלייזה : דיברנו עליך, לא עלי  אבידן : מוטב שנדבר עליך ולא עליי, אם מדובר באפשרות שנדבר עליי ולא עליך  אלייזה : אולי בהזיותיך נדבר זה על זה

האמת על עליזה  שימוש ב-pattern matching hello How do you do. Please state your problem. want What would it mean to you if you got | Why do you want | Suppose you got soon?  אם אף תבנית לא מתאימה, משתמשים במחרוזת ברירת מחדל כגון: Please go on| Very Interesting.

המגבלות של עליזה  השיחות חוזרות על עצמן  טעויות כתיב נשמרות וחוזרות למשתמש  התשובות יכולות להיות בלתי-דקדוקיות בעליל  למרות שאנשים מוצאים בשיחה כזו יותר ממה שיש בה, אין בה עניין לאורך זמן.  מה קורה בעברית?

חשיבה אנושית – המודל הקוגנטיבי  איך חושב אדם?  בחינה עצמית introspection  ניסויים פסיכולוגים  תכניות מחשב שמחקות את צורת החשיבה האנושית, למשל ה-GPS  מדעים קוגנטיביים: מודלים של מדעי המחשב וטכניקות ניסויים של פסיכולוגיה להבנת החשיבה האנושית

חשיבה רציונלית  אריסטו: חשיבה "נכונה" – סילוגיזם syllogism  סוקרטס הוא בן-אדם  כל בני האדם בני תמותה   סוקרטס הוא בן תמותה  הבעיות: לא קל לייצג ידע לא פורמלי בעזרת חוקים פורמליים  יש הבדל בין "יכולת עקרונית לפתירת בעיות" ובין המציאות.  בני אדם אינם בהכרח רציונליים!

התנהגות רציונלית acting rational  סוכן agent הוא יישות ש"פועלת" acts  אבל מבחינים בין סוכנים ובין תוכניות מחשב שגם הן "פועלות"  פעילות אוטונומית (עצמונית יענו)  קליטה Perceiving  התקיימות לאורך זמן  הסתגלות לשינוי  שינויי מטרות  סוכן רציונלי הוא סוכן שפועל כדי להשיג את התוצאות הטובות ביותר (או הסבירות ביותר בתנאי אי ודאות).  התנהגות רציונלית אינה בהכרח חשיבה רציונלית

 באופן מופשט, סוכן רציונלי הוא פונקציה שהתחום שלה הוא "היסטוריה של קלטים percept histories והטווח שלה הוא פעולות [f: P*  A ]

יתרונות מודל הסוכן הרציונלי  הסקת מסקנות נכונות היא חלק מהתנהגות רציונלית  אבל לא כולה: יש מצבים שבהם אין מספיק ידע כדי לבצע היסק או שלא כדאי לבצע – וצריך לפעול מיד (רפלקסים).  למבחן טיורינג נדרשת פעולה רציונלית.  צריך למצוא דרכים לייצוג ידע ולהיסק כדי לדעת איך להתנהג במגוון רחב של מצבים  להבין ולדבר שפה טבעית  למידה למציאת אסטרטגיות יעילות יותר  קליטה ויזואלית  כלומר, המודל הרציונלי כולל את מודל "החשיבה האנושית" שנית, הוא סתגלן יותר לפיתוחי הטכנולוגיה והמחקר.

הבסיס ל-AI  פילוסופיה  האם ניתן להסיק מסקנות תקפות מתוך חוקים פורמליים?  כיצד מתפתחת מנטליות (או תודעה) מתוך מוח פיסי?  מאיין בא הידע? כיצד מוביל ידע לפעולה?  מתמטיקה  מהם החוקים הפורמליים להסקת מסקנות תקפות?  מה ניתן לחשב?  כיצד להסיק מסקנות בהנתן מידע לא ודאי uncertain  כלכלה  איך מקבלים החלטות שמגדילות את התועלת?  איך עושים זאת גם כשהאחרים לא?  איך עושים פעולה כזו גם כשהרווחים יתממשו הרחק בעתיד?  מדעי העצבים והמוח  כיצד מעבד המוח את המידע?  פסיכולוגיה  איך חושבים ואיך מתנהגים אנשים ובעלי חיים?  מדעי המחשב  כיצד בונים מכונה יעילה?  תיאוריית הבקרה וקיברנטיקה  כיצד פועלים עצמים artifacts תחת הבקרה של עצמם?  בלשנות

ההיסטוריה של AI   Warren McCulloch and Walter Pitts, 1943: מודל נוירוני  Marvin Minsky and Dean Edmonds – בנו מודל ממוחשב ראשון לרשת נוירונים 1951  1950 Alan Turing מפרסם את המאמר Computing Machinery and Intelligence  לידת הבינה המלאכותית 1956  John McCarthy ארגן את "ועידת דארטמוט'" Dartmouth  Newel & Simon "חשיבה סימבולית" ולא נומרית של מחשב – כדרך להסקת מסקנות ותכנון.   Newel&Simon – GPS – General Problem Solver  ועוד: ב-IBM – פותר בעיות גיאומטריות, שחמט  McCarthy מפתח את LISP 1958 (צעירה מפורטרן בשנה)  Minsky – פתרון בעיות לוגיות מסדר ראשון  עולם הבלוקים Huffman  Winograd 1972 שפות טבעיות

המשך ההיסטוריה   Herbert Simon בשנת 1957:  תרגום אוטומטי – רוסית/אנגלית – הבנה של המורכבות – דוגמא קלאסית: The spirit is willing but the flesh is weak תורגם לרוסית ובחזרה לאנגלית: The vodka is good but the meat is rotten  הכישלון הביא לקיצוץ משמעותי במשאבים  בעייה נוספת: פתרון בעיות של מיקרו-עולם – הרחבה לבעיות גדולות לא דורשת רק חומרה טובה יותר.  בעיית ייצוג It is not my aim to surprise or shock you—but the simplest way I can summarize is to say that there are now in the world machines that think, that learn and that create. Moreover, their ability to do these things is going to increase rapidly until—in a visible future—the range of problems they can handle will be coextensive with the range to which the human mind has been applied.

המשך   DENDRAL מערכת מבוססת ידע  מערכות מומחה  1980 והלאה – AI בתעשייה, רשתות נוירוניות, AI כמדע – מערכות מבוססות למידה אוטומטית ולא רק מבוססות ידע

תמונת מצב  Deep Blue ניצח את גארי קספרוב במשחק שחמט 1997  הוכחת בעייה מתמטית Robbins conjecture  נהיגה "בלי ידיים" לאורך ארה"ב (נהיגה עצמאית של 98% מהדרך מפיצבורג לסאן דייגו)  במלחמת המפרץ, 1991, צבא ארה"ב השתמש בתכנון מבוסס AI להעברה והשמה של 50,000 חיילים, כלי רכב ומטען.  NASA – שימוש בתכנון עצמאי autonomous planning program להפעלת משימות במעבורת חלל  PROVERB – תוכנה לפתרון תשבצים טובה יותר מרוב בני האדם