ابزارهای محاسباتی برای هوش مصنوعی

در این مقاله به ابزارهای محاسباتی مورد استفاده در هوش مصنوعی پرداخته شده‌است.

 جستجو و بهینه‌سازی 
بسیاری از مشکلات در هوش مصنوعی می‌توانند از نظر تئوری با جستجوی هوشمندانه در میان بسیاری از راه حل‌های ممکن حل شوند:Search algorithms: استدلال را می‌توان به انجام یک جستجو کاهش داد. به عنوان مثال، اثبات منطقی را می‌توان جستجوی مسیری دانست که از مقدمات به نتیجه می‌رسد، که هر مرحله، استفاده از یک قانون استنتاج است.Forward chaining, backward chaining, Horn clauses, and logical deduction as search: الگوریتم‌های برنامه‌ریزی در درختان اهداف و اهداف فرعی جستجو کرده، تلاش می‌کنند برای یافتن راهی برای رسیدن به یک هدف، که فرایندی به نام تجزیه و تحلیل معنی و هدف است.State space search and planning: الگوریتم‌های رباتیک برای حرکت دادن اندام‌ها و گرفتن اشیا از جستجوهای محلی در فضای پیکربندی استفاده می‌کنند.Moving and configuration space: بسیاری از الگوریتم‌های یادگیری از الگوریتم‌های جستجو مبتنی بر بهینه‌سازی استفاده می‌کنند.

جستجوی ساده و کاملUninformed searches (breadth first search, depth first search and general state space search): به ندرت برای بیشتر مشکلات دنیای واقعی کافی است: فضای جستجو (تعداد مکان‌های جستجو) به سرعت به اعداد نجومی می‌رسد. نتیجه جستجویی بسیار کند است یا هرگز کامل نمی‌شود. راه حل، برای بسیاری از مشکلات، استفاده از " اکتشافی " است که انتخاب‌ها را به نفع افرادی که احتمال بیشتری برای رسیدن به هدف دارند اولویت بندی می‌کند و این کار را در چند مرحله کوتاه‌تر انجام می‌دهد. در برخی از روشهای جستجو، روشهای اکتشافی همچنین می‌توانند به‌طور کامل برخی از گزینه‌هایی را که بعید است به یک هدف منجر شوند از بین ببرند (که " هرس درخت جستجو " نامیده می‌شود). روشهای ابتکاری "بهترین حدس" را برای مسیری که راه حل در آن نهفته‌است، ارائه می‌دهند.Heuristic or informed searches (e.g. , greedy best first and A*): روشهای اکتشافی جستجو برای راه حل‌ها را به اندازه نمونه کوچکتر محدود می‌کند.

نوع مختلفی از جستجو در دهه ۱۹۹۰، بر اساس تئوری ریاضیات بهینه‌سازی، مورد توجه قرار گرفت. برای بسیاری از مشکلات، می‌توان جستجو را با نوعی حدس آغاز کرد و سپس حدس را به تدریج اصلاح کرد تا جایی که دیگر اصلاحاتی نتواند انجام شود. این الگوریتم‌ها را می‌توان به صورت کوهنوردی کور از تپه مشاهده کرد: ما جستجو را در یک نقطه تصادفی از چشم‌انداز آغاز می‌کنیم، و سپس، با پرش یا گام، حدس خود را در سربالایی حرکت می‌دهیم، تا اینکه به قله برسیم. سایر الگوریتم‌های بهینه‌سازی شبیه‌سازی بازپخت، جستجوی پرتو و بهینه‌سازی تصادفی هستند.Optimization searches:
بندانگشتی| ازدحام ذرات به دنبال مینیمم مطلق
محاسبات تکاملی از نوعی جستجوی بهینه‌سازی استفاده می‌کند. برای مثال، آنها ممکن است با جمعیت موجودات زنده (حدس) شروع شود و سپس به آن‌ها اجازه می‌دهد تغییر یابند و ترکیب شوند، و انتخاب تنها اصلح برای زنده ماندن هر نسل (پالایش حدس) اتفاق بیفتد. الگوریتم‌های تکاملی کلاسیک شامل الگوریتم‌های ژنتیک، برنامه‌نویسی بیان ژن و برنامه‌نویسی ژنتیکی است.Genetic programming and genetic algorithms: * همچنین، فرایندهای جستجوی توزیع شده می‌توانند از طریق الگوریتم‌های هوش ازدحام هماهنگ شوند. دو الگوریتم محبوب ازدحام مورد استفاده در بهینه‌سازی ازدحام ذرات (با الهام از هجوم پرندگان) و بهینه‌سازی کلنی مورچه‌ها (با الهام از مسیرهای مورچه ای) است.Artificial life and society based learning:

 منطق 
منطقLogic: برای بازنمایی دانش و حل مسئله استفاده می‌شود، اما می‌تواند در مورد سایر مشکلات نیز کاربرد داشته باشد. به عنوان مثال، الگوریتم satplan از منطق برای برنامه‌ریزی استفاده می‌کندSatplan: و برنامه‌نویسی منطق استقرایی روشی برای یادگیری است.Explanation based learning, relevance based learning, inductive logic programming, case based reasoning:

در تحقیقات هوش مصنوعی از چندین شکل مختلف منطق استفاده شده‌است. منطق گزاره ایPropositional logic: شامل توابع حقیقت مانند «یا» و «نیست». منطق مرتبه اولFirst-order logic and features such as equality: سورها و محمول را می‌افزاید، و می‌تواند حقایق در مورد اشیاء، خواص آنها، و روابط خود را با یکدیگر بیان کنند. نظریه مجموعه‌های فازی "گزارشی از حقیقت" (بین ۰ تا ۱) را به عبارات مبهمی مانند "آلیس پیر است" (یا ثروتمند، بلند قد یا گرسنه) اختصاص می‌دهد که از نظر زبان بسیار نادرست هستند و نمی‌توانند کاملاً درست یا نادرست باشند. منطق فازی با موفقیت در سیستم‌های کنترل به کار می‌رود تا به متخصصان اجازه دهد قوانین مبهمی مانند "اگر نزدیک ایستگاه مقصد هستید و سریع حرکت می‌کنید، فشار ترمز قطار را افزایش دهید". این قوانین مبهم می‌توانند به صورت عددی در سیستم اصلاح شوند. منطق فازی نمی‌تواند در پایگاه‌های دانش به خوبی مقیاس بندی شود. بسیاری از محققان هوش مصنوعی، صحت استفاده از استنباط‌های منطق فازی را زیر سؤال می‌برند.منطق فازی:

منطق پیش فرض، منطق غیر یکنواخت و خلاصهDefault reasoning and default logic, non-monotonic logics, circumscription, closed world assumption, abduction (Poole et al. places abduction under "default reasoning". Luger et al. places this under "uncertain reasoning"): فرم‌های منطقی هستند که برای کمک به استدلال پیش فرض و مشکل صلاحیت طراحی شده‌اند. چندین پسوند منطق طراحی شده‌اند که مسئولیت رسیدگی به حوزه‌های خاص از دانش، مانند: منطق توصیفی؛Representing categories and relations: Semantic networks, description logics, inheritance (including frames and scripts): حساب وضعیت، حساب رویداد و حساب روان (برای نمایش وقایع و زمان)؛Representing events and time:Situation calculus, event calculus, fluent calculus (including solving the frame problem): حساب علیت؛Causal calculus: حساب باور (تجدید نظر در باور)؛"The Belief Calculus and Uncertain Reasoning", Yen-Teh Hsia و منطق معین.Representing knowledge about knowledge: Belief calculus, modal logics: منطق‌هایی برای مدل‌سازی جملات متناقض یا متناقض ناشی از سیستم‌های چند عاملی نیز طراحی شده‌است، مانند منطق‌های متناقض.

 منابع 

 منابع 
 Russell, Stuart J. ; Norvig, Peter (2003). Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd ed.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-790395-5.CS1 maint: ref=harv (link)
 Poole, David; Mackworth, Alan; Goebel, Randy (1998). Computational Intelligence: A Logical Approach. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-510270-3.CS1 maint: ref=harv (link)
 Luger, George; Stubblefield, William (2004). Artificial Intelligence: Structures and Strategies for Complex Problem Solving (5th ed.). Benjamin/Cummings. ISBN 978-0-8053-4780-7.CS1 maint: ref=harv (link)
 Nilsson, Nils (1998). Artificial Intelligence: A New Synthesis. Morgan Kaufmann. ISBN 978-1-55860-467-4.CS1 maint: ref=harv (link)
رده:علوم رایانه
رده:کاربردهای هوش مصنوعی