Doç. Dr. A. Tolga BOZDANAGAÜN Makine Mühendisliği © 2020

BÖLÜM 1

Yapay Zeka’ya Giriş

1Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Yapay Zeka (YZ) nedir?

Kısaca “Hesaplamaya Dayalı Zeka (Computational Intelligence)” olarakadlandırılabilir.

İnsanların düşünme, algılama, ilişkilendirme, akıl yürütme, sonuç çıkarma vekarar verme yeteneklerini bilgisayarlar aracılığı ile taklit etmeye çalışanbir yaklaşımdır.

Temel hedef; insanlar için zor ve sıkıcı olan işleri, hızlı ve güvenilir şekildebilgisayarlara veya makinelere yaptırmaktır.

“İnsanın düşünme ve akıllı davranış

mekanizmasının bilimsel anlatımı ve

makinelerde somutlandırılmasıdır.”

Amerikan Yapay Zeka Derneği

“İnsanlar tarafından yapıldığında zeka gerektiren

şeyleri, makinelere yaptırma arayışıdır.”

Marvin Lee MINSKY

MIT Yapay Zeka Araştırma Laboratuvarı

2Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Doğal Zeka

Yaratıcı, Sınırsız

Uyarlanabilir, Evrilebilir

Öğrenebilir, Geliştirilebilir

Anlık, Tahmin Edilemez

Yapay Zeka

Kalıcı, Sınırlı

Kopyalanabilir, Aktarılabilir

Öğrenebilir, Geliştirilebilir

Tutarlı, İstikrarlı

↔

↔

↔

↔

↔

İnsanlar için kolay, YZ için zor işler:

Yaratıcılık/yetenek gerektiren şeyler(beste/resim yapma, şarkı söyleme, vs.)

Günlük/motor aktiviteler (konuşmak,gülümsemek, yürümek, vs.)

Dil anlama/öğrenme/öğretme

Duygusal davranışlar (aşık olma, nefretetme, kıskanma, vs.)

Genel kültür (örn: 2019’da “Survivor”şampiyonu kim oldu?)

İnsanlar için zor, YZ için kolay işler:

Oyunlar, bulmacalar (satranç, sudoku,kare bulmaca, vs.)

Planlama, kurgulama (uçuş programı,nakliyat rotası, yatırım tavsiyesi, vs.)

Sorun bulma/giderme (örn: bir araçtakiarızanın tespiti)

Teorem ispatlama, denklem çözme

Güvenlik (yüz, ses, parmak izi tanıma),Frauding (örn: kredi kartı yolsuzluğu)

3Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Öne Çıkan YZ Uygulamaları:

Otonom Sistemler: sürücüsüz araçlar, cerrahirobotlar, kendi kendine üreten fabrikalar

Uzman Sistemler: borsada yatırım tavsiyesi,hava durumu tahmini, teşhis koyma

Öğrenebilen Sistemler: adaptif kontrollürobotlar özelleştirilebilir/uyarlanabilir ölçmesistemleri, çevirmen uygulamaları

Optimizasyon: çıktıların minimize/maksimizeedilmesi, kar/zarar hesapları

Algılama: lenslerde otomatik odaklama, yüzeykusurlarını bulma, görüntü/ses odaklı güvenlik

Web Tabanlı Uygulamalar: alışveriş siteleri,akıllı anti virüs uygulamaları

Kullanıcı Odaklı Ürünler: kişiselleştirilmişoyuncaklar, zeka/strateji oyunları

ve çok daha fazlası…

YAPAY

ZEKA

MATEMATİK

Mantık

Algoritma

Optimizasyon

BİYOLOJİ

Sinir Sistemi

DNA Yapısı

FELSEFE

Muhakeme

Düşünme

DİLBİLİM

Söz Dizimi

Ses Bilgisi

Çeviri

PSİKOLOJİ

İletişim Kurma

Davranış

Duygu

BİLGİSAYAR

Programlama

Kodlama

YZ ile İlişkili Alanlar:

4Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

YZ’nin Kısa Tarihçesi (1943) İnsan beyninin Boolean devresi ile modellenmesi (McCulloch & Pitts)

(1949) İlk öğrenme algoritması (Hebb)

(1950) Turing makalesi: "Computing Machinery and Intelligence“

(1951) İlk Yapay Sinir Ağı (YSA) bilgisayarı

(1956) “Yapay Zeka (YZ)“ teriminin kabul edilmesi (Dartmouth toplantısı)

(1950-60) İlk YZ programları, LISP dili, Samuel’in dama programı

(1965-66) Bulanık Mantık (BM), Robinson algoritması, ELIZA

(1966-73) YZ’deki hesap karmaşıklığının fark edilmesi, YSA’ların kaybolması

(1969-79) Bilgi-Tabanlı Uzman Sistemlerin (US) geliştirilmesi

(1975) Genetik Algoritmalar (GA)

(1980’ler) YZ’nin endüstriye dönüşmesi

(1984-85) YSA çalışmalarının yeniden popüler olması

(1988) YZ’nin bir “bilim dalı” olması

(1996) YZ tabanlı süper-bilgisayar: Deep Blue

(2000’ler) Etkileşimli robotlar, oyuncaklar, sistemler, vs.

5Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

ZEKİ

SİSTEMLER

insansı

rasyonel

davranmadüşünme

İnsansıDüşünenSistemler

İnsansıDavrananSistemler

RasyonelDüşünenSistemler

RasyonelDavrananSistemler

6Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

İnsansı Düşünen Sistemler

Bilişsel Bilim (Cognitive Science) kullanılmaktadır.

İnsan psikolojisi ile bilgisayar programları arasında ilişki kurmaya çalışır.

“Bilişsel Modelleme” yaklaşımında hedef; insanın düşünme mekanizmasınıanaliz etmek, anlamak ve bu doğrultuda bilgisayar modelleri geliştirmektir.

İnsansı Davranan Sistemler

Hedef; bilgisayarın karşısındakini “bir insan olduğuna” inandırmasıdır.

Geliştirilen zeki sistem, Turing Testi ile sorgulanır.

Sorgulayıcı (insan), iletişim kurduğu sistemin insan mı yoksa bir bilgisayar mıolduğunu anlayamazsa, bilgisayar testi geçmiş sayılır.

7Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Rasyonel Düşünen Sistemler

“Mantıksal (Rasyonel) Düşünme” temeline dayanır, problemlere optimumçözümler sağlamayı amaçlar.

Problem; mantıksal ifadelerle tanımlanır ve çıkarım kuralları ile çözülür.

Yaygın olarak karşılaşılan problemler: bilginin formüle edilmesi, teorik olarakçözülemeyen sorunlar, teoride çözülebilen sorunların pratikte çözülememesi

Rasyonel Davranan Sistemler

Ajanlar (Agents) sayesinde, büyük girdi (big data) uzayında sezgisel(intuitive) yaklaşımlar kullanılarak optimum çözüme ulaşmayı hedefler.

Ajanlar; bulundukları ortamı algılayabilme, varlığını sürdürebilme ve değişimeayak uydurabilme özellikleri sayesinde diğer programlardan farklıdırlar.

8Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Turing Testi

1950’de İngiliz matematikçi, mantıkbilimci,kripto uzmanı ve bilgisayar analisti AlanTuring tarafından ortaya konulmuştur.

Bilgisayar ile denek (insan), sorgulayıcınıngöremediği farklı odalara yerleştirilir.

Sorgulayıcı, hangisinin bilgisayar olduğunusaptamaya çalışır. Sorgulayıcının soruları vealdığı yanıtlar, sadece yazı ile veya ekrandagösterilerek verilir.

Denek; kendisinin bir insan, diğerinin isebilgisayar olduğunu ispat etmeye uğraşır.

“Yalan söylemeye” programlanan bilgisayar,karşısındakini kendisinin insan olduğunainandırmaya çalışır.

sorgulayıcı

denek (insan)bilgisayar

Alan Turing (1912-1954)

9Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Turing Testi

Bilgisayar sorulara, insan denektenayırt edilemeyecek yanıtlar veriyorsagerçekten “düşünebiliyor” demektir.

Turing Testi’ni geçebilen bir programhenüz yapılamadı.

2014 yılında 13 yaşındaki Ukraynalıbir öğrenciymiş gibi programlanan“Eugene Goostman” isimli bilgisayaryazılımı, %33 başarı oranı ile testigeçmeyi başardı.

Yakın tarihte testi geçebilecek birprogram olabileceği düşünülmektedir(belki de böyle bir program vardır).

Örnek Sorgulama – Alan Turing (çeviri):

Sorgulayıcı: “Forth Bridge” hakkında bir şiir yazabilir misin?

Bilgisayar: Bunu yapamam, hayatımda hiç şiir yazmadım.

(Bilgisayar bu konuda bilgi sahibi olabilir mi?)

Sorgulayıcı: 34957 ile 70764’ün toplamı kaçtır?

Bilgisayar: (30 sn. sonra) 105621

(aslında doğru cevap: 105721)

Örnek Sorgulama – PC Therapist III (çeviri):

Bilgisayar: Belki de eşinden yeterince şefkat görmüyorsun.

Sorgulayıcı: İlişkilerde sorunları önlemenin öğeleri nelerdir?

Bilgisayar: Benim düşündüğümü düşünmediğini

düşünüyorum.

(bilgisayar “sözdizimi” yapabiliyor…)

10Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Çin Odası

1980’lerin başında Kaliforniya Üniversitesi, Felsefe Bölümü’ndeEmeritus Profesör olan Amerikalı John Searle’nin önerisidir.

Amaç; “Çince biliyormuşsunuz” izlenimi vermektir.

Aslında Turing Testi’ne karşı bir tez olarak ortaya atılmıştır.

Searle’ye göre bilgisayar, insan davranışını taklit edemez.“Sözdizimi (syntax)” yapabilir, “yorum (semantic)” yapamaz.

Çince

Bilen

Çince

Bilmeyen

Soru: Çince biliyor musun? Eşleşen: “Evet, biliyorum” Cevap: Evet, biliyorum!

John Searle (1932)

11Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

ELİZA

1966’da MIT’de Profesör olan Alman-Amerikalı matematikçi vebilgisayar mühendisi Joseph Weizenbaum tarafından felsefe-iletişim üzerine geliştirilmiş bir bilgisayar programıdır.

Hastaların yanıtlarını soru biçimine dönüştürerek hastalarınatekrar soran “Rogerian Therapist” temeline dayanmaktadır.

Örnek ELİZA Uygulaması (çeviri):

Hasta: Benimle annem ilgileniyor.

ELIZA: Ailede başka kimler seninle ilgileniyor?

Hasta: Babam.

ELIZA: Baban mı?

Hasta: Bazı açılardan babam gibisin.

ELIZA: Ne gibi benzerlikler görüyorsun?

Hasta: Çok agresif değilsin, ama bence bunu

fark etmemi istemiyorsun.

ELIZA: Çok agresif olmadığımı düşündüren nedir?

Hasta: Benimle tartışmıyorsun.

ELIZA: Neden seninle tartışmam gerektiğini düşünüyorsun?

Hasta: Benden korkuyorsun.

ELIZA: Senden korktuğuma inanmak seni memnun ediyor mu?

Hasta: Babam herkesten korkuyor.

ELIZA: Babanı düşündüğünde aklına başka ne geliyor?

Joseph Weizenbaum

(1923-2008)

12Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş

Deep Blue – Kasparov Karşılaşması

Satranç tarihinde ilk bilgisayar-insan karşılaşmasıdır.

IBM tarafından geliştirilen bilgisayar Deep Blue ileDünya Satranç Şampiyonu Garry Kasparov arasındaaltı oyundan oluşan maçlar oynanmıştır.

1996’daki ilk maçı Kasparov, 1997’deki rövanş maçınıise Deep Blue kazanmıştır. Bu, YZ evriminin önemlikilometre taşlarından birisi olarak gösterilmektedir.

“Korktuğumu itiraf etmekten korkmuyorum, neden korktuğumu söylemekten

bile korkmuyorum. Bazı şeyler, bilinen herhangi bir programın ötesine

geçilebilir. Hiçbir bilgisayar tarafından alınamayan kararlar, bir bilgisayar

tarafından alınabilir.”

Kasparov’un konuşmasından alıntı (çeviri)

Rövanş Karşılaşmasının 5. Oyunu

10 Mayıs 1996

13Doç. Dr. A. Tolga BOZDANA [ÜRGE508] Bölüm1: Yapay Zeka’ya Giriş