Yapay Zeka'ya Giriş

Yapay Zeka'ya Giriş

• Bu ders notları, ödevler ve diğer materyaller Mehmet Fatih AMASYALI'nın ders sayfasında bulunabilir.
• Ek kaynak olarak S. Russell ve P. Norvig'in "Artificial Intelligence: A Modern Approach" (2003) adlı eseri kullanılmaktadır.
• Dersi Mehmet Fatih AMASYALI vermektedir.

Ders İçeriği

• Yapay Zeka'nın tanımları ve tarihçesi incelenecektir.
• Kör ve sezgisel arama algoritmaları ele alınacaktır.
• Bilgi temsili ve farklı türdeki bilgilerin temsil yolları tartışılacaktır.
• Çıkarım mekanizmaları (tümdengelim ve tümevarım) incelenecektir.
• Makine öğrenmesi ve yapay öğrenme geçmiş verilerden öğrenme yöntemleri ele alınacaktır.

Zeka Tanımı

• Zeka, insanları diğer canlılardan ayıran bir özellik olarak tanımlanır ve hayvanların zeki olup olamayacağı sorusu gündeme gelir.
• Webster sözlüğüne göre zeka; öğrenme ve problem çözme kapasitesidir.

Yapay Zeka Tanımları

• Minsky'e göre yapay zeka, insanların zeka gerektiren işleri makinelere yaptırma çabasıdır.
• Chris Riesbeck'e göre yapay zeka, bilgisayarların neden bu kadar aptal olduğu sorusuna cevap aramaktır.

Yapay Zeka'ya Nasıl Ulaşılır?

• İnsan gibi düşünmek ve hareket etmek, rasyonel düşünmek ve hareket etmek yöntemleri ile yapay zekaya ulaşılabilir.
• İnsan modellemesi hedeflenmelidir.
• Rasyonel davranış, eldeki verilere göre hedefe ulaşmada en yüksek faydayı sağlamayı amaçlar.

Değişik Fikirler

• Kevin Warwick: Robotların dünyayı ele geçireceği düşüncesini savunmaktadır.
• Roger Penrose: Bilgisayarların asla zeki olamayacağını belirtmektedir.
• Ray Kurzweil: İnsanların bilgisayar olmayı seçeceğini öngörmektedir.
• Mark Jeffery: Bilgisayarların insan gibi evrimleşeceğini belirtmektedir.

Yapay Zeka ile Neden Uğraşıyoruz?

• Temel amaçlardan biri makineleri daha akıllı ve yararlı hale getirmektir.
• İnsan zekasını anlamak ve simüle eden programlar yazmak da hedefler arasındadır.

Akıllı/Zeki Davranış İpuçları

• Tecrübelerden öğrenme yeteneği önemlidir.
• Yeni durumlara başarılı ve hızlı adaptasyon sağlamak gereklidir.
• Problem çözebilme kabiliyeti olmalıdır.
• Bilgiyi bulma ve kullanma becerisi gelişmiş olmalıdır.
• Muhakeme edebilme yeteneği bulunmalıdır.
• Rastlantılardan faydalanabilme önemlidir.
• Farklılıklar ve benzerlikler arasındaki ilişkileri görebilme yeteneği önemlidir.
• Yeni fikirler ve kavramlar üretebilme önemlidir.
• Çok anlamlı ve çelişkili bilgileri kullanabilme yeteneği olmalıdır.

Düşünce Deneyi

• 1000 yıl öncesinde yaşayan birine bilgisayarın yetenekleri gösterilse zeki olarak nitelendirilir miydi?
• Derste yüzünü sıyırıp android olduğunu gösterme senaryosunda nasıl bir zeka değerlendirmesi yapılırdı?

Yapay Zeka ile İlgili Disiplinler

• Bilgisayar Bilimleri
• Psikoloji
• Felsefe
• Dilbilim
• Nöroloji

Turing Testi

• Loebner Yarışması, Turing Testi'nin bir uygulamasıdır.

ELIZA

• 1965'te Joseph Weizenbaum tarafından geliştirilmiş bir terapist simülasyonudur.
• Program, kullanıcının girdilerini dönüştürerek cevaplar üretir ve Rogerian psikoterapi tekniğini kullanır.
• Turing Testi'nde zeki olmadığı açıkça görülse de bazı insanları kandırabilmektedir.

ELIZA Nasıl Çalışır?

• ELIZA, çoğunlukla kullanıcı girişini dönüştürerek kullanıcıya geri söyler.
• Rogerian psikoterapi tekniğini kullanır.
• Turing Testinde zeki olmadığı anlaşılır, ancak bazı insanları kandırabilir.

ELIZA Neden Terapist?

• ELIZA, çok soru sorarak sohbetin kontrolünü elinde tutar, bu da konuya uygun yanıtlar üretme olasılığını artırır.

Searle'nin Çin Odası

• Çince bilmeyen bir kişinin Çince sembolleri manipüle ederek, Çince anlıyormuş gibi görünmesi durumu sorgulanır.
• İçerideki kişi Çince bilmiyor olsa da, oda Çince biliyor mu sorusu önemlidir.

İki Öğrenci

• 1+2+3+...+N işleminin sonucu (N/2)*(N+1)'dir
• Hızlı işlem yapmanın zeka göstergesi olup olmadığı sorgulanır.

Ned Block'un Soru-Cevap Ağacı

• X saatten az her türlü diyalogun yer aldığı bir ağaç yapısıdır.
• Zeka sadece soruları zeki birinden ayırt edilemeyen şekilde yanıtlamak değildir; davranışın nasıl üretildiği de önemlidir.

Rudolf Arnheim-Yöntem Sorunu

• Zekanın çözebildiği her problemi, sadece zeka ile çözemeyiz.
• Zihinsel süreçlerin mekanik bir niteliğe kavuşmadıkça bilgisayarların yöntemine "zekice" denilemez.

Yapay Zeka Savunucuları

• Donanımcılar (Aşağıdan yukarıyacılar): Beynin fiziksel yapısının bilişsel yapıda önemli olduğunu savunurlar (Yapay sinir ağları).
• Yazılımcılar (Yukarıdan aşağıyacılar): Simgesel temsil şemalarına ve düşünme kurallarına odaklanırlar (Arama, mikro dünyalar, vb.).

Yapay Zeka Karşıtları

• John Searle, sentaksın semantiği yaratmadığını, bilgisayarların anlamadığını ve dolayısıyla zeki olmadığını savunur.
• Gödel Teoremi'ne göre insan zihni, makinelerin kapasitesinin ötesindedir.
• John Lucas da benzer şekilde insan zihninin makinelerden üstün olduğunu belirtir.

Turing-Searle

• Turing, makinelerin düşünebilirliği sorusuna deneysel yaklaşmayı savunurken, Searle deneysel yaklaşımın mümkün olmadığını belirtir.
• İnsanların da bir programı takip edip edemeyeceği sorusu ortaya atılır.

Yapay Zeka'nın Kısa Tarihi

• 1943: McCulloch ve Pitts ilk yapay nöron tasarımını geliştirdi.
• 1949: Hebbian öğrenme kuralı (nöronlar arası bağlantıların güçlenmesi) tanımlandı.
• 1950: Turing'in makalesi yayımlandı.
• 1951: İlk yapay sinir ağı bilgisayarı (Minsky & Edmonds).

Büyük Beklentiler Dönemi (1950-1966)

• 1950: Turing, 50 yıl içinde sorgulayıcıların %30'unun doğru kararı veremeyeceğini öngördü.
• 1957: Newell ve Simon, 10 yıl içinde satranç şampiyonu bir bilgisayar olacağını iddia etti.
• 1950-60 arası: Otomatik dil çevirisinin yakın olduğu düşünüldü.

Gerçekleşmeyen Beklentiler

• Dünya ve sağduyu bilgisinin karmaşıklığı büyüktür.
• Problemlerin karmaşıklığı üsseldir.
• Kısıtlı dünyaların gerçek dünyaya model olamaması sorun yaratmıştır.

Gerçekler (1966-1973)

• 1969: Minsky ve Papert, yapay sinir ağlarının başarısızlığını kanıtlayarak fonların durdurulmasına neden oldu.
• Aynı yıl, çok katmanlı yapay sinir ağları keşfedildi fakat 1980'lere kadar ilgi görmedi.
• Otomatik çeviri sistemlerinde başarısızlık yaşandı.

Güzel Zamanlar (1979-1990)

• Uzman sistemler ortaya çıktı (MYCIN gibi).
• 1981-1991: Japonya, "Fifth Generation" projesiyle zeki makineler üretmeyi hedefledi.
• ABD ve Avrupa, YZ projelerine büyük yatırımlar yaptı.
• "Now with AI!" sloganı popülerleşti.
• YZ firmalarının sayısı arttı.

Yapay Zeka Kışı (~1991-~1995)

• Fifth Generation projesi durduruldu.
• YZ endüstrisinde yeni hedefler belirlendi: insanların yerini almak yerine, uygun problemlere YZ teknikleri uygulamak ve insanları destekleyen programlar üretmek.

Günümüz

• Deep Blue, Garry Kasparov'u 1997'de yendi.
• 2018'de Go ve StarCraft'ta yenilgiler devam etti.
• Sürücüsüz arabalar geliştirildi.
• Mars'ta otonom bir robot görev yapıyor.
• Konuşmayı yazıya çeviren programlar gelişti.
• Hava tahmin sistemleri daha uzun vadeli ve küçük zaman aralıklarında çalışabiliyor.

Kimine Kolay Kimine Zor

• İnsanlar için zor olan (çok fazla veri işlemeyi gerektiren) görevler makineler için kolaydır (planlama, satranç vb.).
• Formal tanımlarla ifade edilebilen durumlara makineler erişebilir.
• İnsanlar için kolay, makineler için zor görevler vardır(Bongard problemleri gibi).
• Değişkenliğin yüksek olduğu ve tüm olası durumların kapsanamadığı problemler makineler için zordur.

Yapay Zeka vs. Doğal Zeka

• Yapay zeka daha kalıcı, kopyalanabilir, yaygınlaştırılabilir, ucuz, tutarlı ve belgelenebilir; var veya yok şeklinde çalışır.
• Doğal zeka ise yaratıcıdır, tecrübelerini aktarabilir, adaptasyon yeteneğine sahiptir, bilinçli çaba olmadan modelleri öğrenebilir ve vardır.

Asimov'un Kuralları

• Bir robot insanlara zarar veremez veya zarar görmesine izin veremez.
• Bir robot, insanların emirlerine uymak zorundadır (ilk kurala aykırı olmamak şartıyla).
• Bir robot, varlığını korumak zorundadır (ilk iki kurala aykırı olmamak şartıyla).