בינה מלאכותית
בינה מלאכותית (נקראת גם אינטליגנציה מלאכותית) היא ענף של מדעי המחשב העוסק ביכולתם של מחשבים לפעול באופן המציג יכולות השמורות עד כה לבינה האנושית בלבד. הגדרה רחבה יותר לתחום זה ניתנה על ידי מרווין מינסקי: "לגרום למכונה להתנהג בדרך שהייתה נחשבת לאינטליגנטית לו אדם התנהג כך". העוסקים בבינה מלאכותית מבכרים לעיתים הגדרה מצמצמת של מושג זה, כאילו בינה מלאכותית היא "כל מה שאדם יודע לעשות אך המחשב אינו מסוגל לו". בהתאם להגדרה זו, היכולת לשחק שחמט נחשבה ליכולת שבמסגרת הבינה המלאכותית, עד לשלב שבו המחשב התחיל לנצח.
ההגדרה המקובלת ביותר לבינה מלאכותית הוטבעה בשנת 1950 על ידי אלן טיורינג, וידועה בשם מבחן טיורינג: מכונה תחשב לתבונית, אם יינתן לאדם, היושב בחדר סגור, לנהל שיחה באמצעות ממשק מחשב (Console) עם ישות שנמצאת בחדר השני, כאשר אותה ישות תהיה או אדם או מכונה, והמשוחח לא יוכל לזהות האם מולו ניצב אדם או מכונה, או-אז המכונה תחשב לתבונית. תחרויות לא רשמיות, המכונות "תחרות טיורינג", נערכות מדי שנה כאשר המשתתפים מנסים להעמיד תוכנות, אשר יצליחו ב"מבחן טיורינג" ואולם, המשוחחים, בדרך כלל פרופסורים מנוסים, מצליחים לזהות בקלות מי משוחח עמם. נכון לשנת 2014, הצליחה תוכנה ב-33% מהמקרים לדמות שיחה ברמה אינטלקטואלית של נער בן 13 שנים. (מעבר מוצלח של מבחן טיורינג הוא הצלחה של לפחות 30% מהמקרים).
בינה מלאכותית נחקרת בשתי רמות:
- בינה מלאכותית חזקה:
- בינה מלאכותית דמוית אנוש, שבה המחשב חושב ומסיק מסקנות באופן דומה לזה של המוח האנושי.
- בינה מלאכותית שאינה דמוית אנוש, שבה המחשב יגיע ליכולות עצמאיות לחשיבה, ללא קשר לדרך שבה המוח האנושי עושה זאת.
- בינה מלאכותית חלשה, שבה למחשב אין יכולת חשיבה, אך הוא פועל כאילו הייתה לו יכולת כזו.
עיקר ההתפתחות בחקר הבינה המלאכותית עד כה הוא בתחום הבינה המלאכותית החלשה. מדען המחשב א.וו.דייקסטרה לא התלהב מייחוס יכולת חשיבה למחשב, וטען כי "השאלה האם מחשב יודע לחשוב דומה לשאלה האם צוללת יודעת לשחות".
שפות תכנות אחדות, ובפרט LISP ו־פרולוג נוצרו ככלים לשימושם של חוקרי הבינה המלאכותית.
היסטוריה
ההיסטוריה של הבינה המלאכותית
בני אדם תמיד תהו על מהותם של השכל, המחשבה והשפה, ותרו אחר ייצוגים מתאימים לידע שלהם. אריסטו ניסה למסד את השאלות האלה באמצעות הלוגיקה הסילוגיסטית, שנותרת כאחת מאסטרטגיות המפתח של הבינה המלאכותית. מדקדקים קלאסיים וימי-ביניימים חקרו מאפיינים עדינים יותר של השפה שאריסטו לא התייחס אליהם, והמתמטיקאי ברנרד בולצאנו עשה את הניסיון המודרני הראשון למסד את הסמנטיקה ב-1837.
תכנון המחשבים המוקדם הונע בעיקר על ידי המתמטיקה המורכבת שנדרשה לכיוונון נשק באופן מדויק, עם מערכות אנלוגיות למשוב שהיוו השראה לאידאל של הקיברנטיקה. הביטוי "בינה מלאכותית" ציין את התחליף בסביבה הדיגיטלית לקיברנטיקה ששימשה בסביבה האנלוגית.
התפתחות של תאוריית הבינה המלאכותית
הרבה מההתמקדות המקורית של מחקר הבינה המלאכותית נובע מגישה ניסויית לפסיכולוגיה, ומדגישה את מה שאפשר לכנות תבונה לשונית (אותה אפשר לראות באופן מובהק במבחן טיורינג).
גישות לבינה מלאכותית שאינן מתמקדות בבינה לשונית כוללות רובוטיקה וגישות של בינה קולקטיבית, המדגישות שינוי פעיל של הסביבה, או קבלת החלטות בקונצנזוס, ומקבלות את השראתן מהביולוגיה או הפוליטיקה כשהן מחפשות מודלים לצורת הארגון של התנהגות "תבונית".
בינה מלאכותית גם שואבת את השראתה ממחקרים על בעלי חיים, בעיקר חרקים, אותם קל יותר לרובוטים לחקות, וכן מבעלי חיים עם קוגניציה מורכבת יותר, כמו קופים, שדומים לבני אדם במובנים רבים אך יש להם יכולות מופחתות לתכנון וקוגניציה. יש מחקרים שטוענים כי קל יותר לחקות בעלי חיים, מכיוון שהם לכאורה פשוטים יותר מבני אדם, אך מודל חישובי מוצלח לבינת בעלי חיים אינו קיים עדיין.
אבני דרך בפיתוח הבינה המלאכותית הן המחקרים "תחשיב לוגי של הרעיונות שמאחורי הפעילות העצבית" (1943), מאת וורן מק'קולוך ווולטר פיטס (A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity (1943), by Warren McCulloch and Walter Pitts), ו"מכונות חישוב ותבונה" (1950), מאת אלן טיורינג (Computing Machinery and Intelligence (1950), by Alan Turing), וכן "סימביוזת אדם-מחשב" מאת ג'. סי. ר. ליקלידר (Man-Computer Symbiosis by J.C.R. Licklider). ראו קיברנטיקה ומבחן טיורינג לדיון נוסף.
היו גם מחקרים מוקדמים שדחו את האפשרות של בינת מכונה מסיבות פילוסופיות או לוגיות, כגון "השכל, המכונה וגדל" (1961) מאת ג'ון לוקאס.
עם ההתפתחות של טכניקות פרקטיות המבוססות על מחקר הבינה המלאכותית, עלו טענות כי המתנגדים לבינה מלאכותית שינו כל הזמן את עמדתם ביחס למשימות כמו שחמט ממוחשב או הבנת שפה שקודם נחשבו כ"תבוניות", על מנת להכחיש את ההצלחות של הבינה המלאכותית. דאגלס הופשטטר (Douglas Hofstadter) בספרו "גדל, אשר, באך" (Gödel, Escher, Bach) אומר, כי הזזת היעדים הזו היא למעשה אמירה ש"תבונה" היא "כל מה שאדם יכול לעשות ומחשבים לא יכולים".
מחקר ניסויי בבינה מלאכותית
הבינה המלאכותית החלה כתחום ניסויי בשנות ה־50, עם חלוצים כמו אלאן ניואל והרברט סימון, שייסדו את מעבדת הבינה המלאכותית הראשונה באוניברסיטת קרנגי מלון, וג'ון מקארתי ומרווין מינסקי, שייסדו את המעבדה ב־MIT ב־1959.
ציון דרך בהתפתחות המחקר בבינה מלאכותית הוא כנס שנערך בשנת 1956 בדרטמות קולג'. בכנס זה השתתפו חלוצי התחום, ובהם מינסקי, מקארתי וסימון (כל אחד מהשלושה זכה מאוחר יותר בפרס טיורינג). במסגרת הכנס טבע מקארתי את המושג "בינה מלאכותית" (Artificial Intelligence - AI).
בעבר היו שני סוגים כלליים של מחקר בינה מלאכותית – ה"מסודרים" וה"בלגניסטים". הגישה ה"מסודרת", ה"קלאסית" או ה"סימבולית", באופן כללי, עוסקת במניפולציה סימבולית של מושגים מופשטים, וזוהי המתודלוגיה שבה משתמשים בדרך כלל במערכות המתקדמות. הגישה המקבילה היא ה"בלגניסטית", או ה"קישורית", שרשתות נוירונים מלאכותיות הן הדוגמה הטובה ביותר שלה, המנסות "לפתח" תבונה על ידי בניית מערכות ושיפור שלהן בעזרת תהליך אוטומטי כלשהו, במקום לתכנן מראש מערכת שתשלים את המשימה. שתי הגישות הופיעו כבר בתחילת ההיסטוריה של התחום. בשנות ה־60 ובה־70 הגישות הבלגניסטיות לא היו מקובלות, אך העניין בהן עלה שוב בשנות ה־80 כאשר המגבלות של הגישות ה"מסודרות" של אותו הזמן נעשו ברורות. במשך הזמן התברר שלשתי הגישות יש מגבלות חמורות.
המחקר בבינה מלאכותית מומן בחלקו הגדול על ידי הסוכנות לפרויקטים מתקדמים במחקר ביטחוני בארצות הברית (DARPA), ועל ידי מיזם הדור החמישי ביפן. חוסר ההצלחה של המחקר שמומן באותו הזמן להביא לתוצאות מיידיות, למרות ההבטחות הגדולות, הביא לקיצוצים גדולים במימון של הסוכנויות הממשלתיות בסוף שנות ה-80, מה שהביא לירידה בהתעסקות בתחום. בעשור שלאחר מכן, חוקרי בינה מלאכותית רבים עברו לתחומים שכנים עם מטרות צנועות יותר, כמו מערכות לומדות, רובוטיקה, ואופטיקת מחשבים, אם כי מחקר של בינה מלאכותית טהורה עדיין המשיך.
צעדים ראשונים בבינה מלאכותית כללו הענקת יכולת מילולית למחשב, כלומר מתן יכולת למחשב להבין שפה מדוברת ולהגיב בשפה מדוברת. מבחן טיורינג, שמקורו במאמר שפרסם אלן טיורינג בשנת 1950, מוביל לכיוון זה, ואחד הצעדים הראשונים למימושו נעשה בתוכנית "אלייזה", שפיתח ג'וזף וייצנבאום מ-MIT. תוכנית זו (הקרויה על שם גיבורת מחזהו של ג'ורג' ברנרד שו, "פיגמליון"), יוצרת סימולציה של פסיכיאטר. האדם, המקיים דיאלוג עם התוכנית באמצעות מקלדת, זוכה ממנה לתגובות אינטליגנטיות לכאורה, כפי שפסיכיאטר אנושי היה מגיב. ספרו של המשורר דוד אבידן "הפסיכיאטור האלקטרוני שלי" (1974) כולל שמונה שיחות של אבידן עם "אלייזה" (לדעת צבי ינאי, שהיה מעורב ביצירת הקשר בין אבידן ל"אלייזה", המשורר נטל לעצמו חירות רבה בעריכת השיחות, שאינן משקפות את יכולתה האמיתית של "אלייזה"). אלא שכיום ברור שהיכולת לבנות תוכנה השולטת בשפה טבעית היא משימה מורכבת ביותר, הדורשת גם שילוב של ידע נרחב בבלשנות ובמדעים קוגניטיביים אחרים.
הישג נוסף לתחום הבינה המלאכותית הוא תוכנות היודעות לשחק משחקים "אינטליגנטיים" המצריכים "חשיבה". דוגמה בתחום זה היא תוכנות השחמט המנצחות בימינו את השחקן הממוצע בנקל. על היתרון האנושי (יכולת לשלול מהר מצבים לא מעניינים, אינטואיציה) מפצות התוכנות במאגרי מידע עצומים של ידע תאורטי (ספרי פתיחות וסיומים בשחמט לדוגמה) ובאלגוריתמים הפורסים את כל אפשרויות המשחק מספר רב של מהלכים קדימה - הרבה יותר מהיכולת האנושית. בבסיסן, אותן תוכנות נעזרות במבנה נתונים הנקרא עץ מינימקס לשם כך.
בינה מלאכותית מודרנית
המחקר המודרני מתמקד בכמה משימות הנדסיות עיקריות. (התומכים בבינה מלאכותית "חזקה" עשויים לכנות זאת כבינה מלאכותית "חלשה").
מחקר הבינה המלאכותית המודרני עוסק ביצירת מכונות מועילות על מנת לעשות משימות שבני אדם מבצעים, והמצריכות תבונה, באופן אוטומטי, למשל תזמון משאבים - כמו יחידות צבאיות - ביעילות המרבית, מענה על שאלות לגבי מוצרים עבור לקוחות, הבנת דיבור ושפה וזיהוי פרצופים במצלמות טלוויזיה במעגל סגור. לכן בינה מלאכותית נעשתה לדיצפלינה הנדסית, העוסקת בפתרון בעיות מעשיות. לדוגמה, על-פי שיטות של בינה מלאכותית אורגנו המשאבים הצבאיים של ארצות הברית במלחמת המפרץ הראשונה, והכספים שנחסכו בעקבות כך עלו בהרבה על ההשקעה של הממשלה האמריקאית בתחום הבינה המלאכותית מאז תחילת המחקר בשנות ה-50. מערכות בינה מלאכותית כיום משמשות בעסקים רבים, בתי חולים ויחידות צבאיות סביב העולם, וכן מורכבות בתוכנות ובמשחקים רגילים.
שיטות של בינה מלאכותית משמשות גם פעמים רבות במחקר המדע הקוגניטיבי, שמנסה ליצור מודל של תת-מערכות של ההבנה והחשיבה האנושית. המטרה הסופית של חוקרי בינה מלאכותית הייתה בעבר "בינה מלאכותית חזקה", כלומר חיקוי של בינה אנושית ממש. אפשר לראות מחשבים כאלו בסרטי מדע בדיוני רבים, כמו המחשב HAL 9000 בסרט "2001: אודיסיאה בחלל". מטרה זו כנראה לא תמומש בעתיד הקרוב, וכבר כיום הוא אינו המטרה של מחקר הבינה המלאכותית הרציני. בגלל אי-המילוי של ציפיות בעבר יצא לתחום מוניטין רע, וכן בשל ציפיות שהתעוררו על ידי המדע הבדיוני. מסיבה זו, חוקרי בינה מלאכותית רבים אומרים כי הם עובדים בתחום הקוגניציה, אינפורמטיקה, הסקה סטטיסטית או הנדסת מידע. ישנם פרדיגמות מחקריות רבות בתחום, ועדיין אין קונצנזוס על הצורה הטובה ביותר להמשיך במחקר. תחומי מחקר מהעת האחרונה כוללים רשתות בייאסיות וחיים מלאכותיים; דוגמה לתוכנת חיים מלאכותיים היא Boids.
תחום חשוב בבינה המלאכותית הוא שפה טבעית. לתחומים רבים בבינה מלאכותית פותחו תוכנות או שפות תכנות במיוחד בשבילם. לדוגמה, אחת מתוכנות הדיבור (chatterbot) הדומות ביותר לאדם, "אלייס" (A.L.I.C.E), משתמשת בשפת תכנות AIML שהיא ספציפית בשבילה, ולתוכנות שהתפתחו ממנה. ובכל זאת, A.L.I.C.E מבוססת על התאמת תבניות ללא כל הסקת מסקנות, בדומה לתוכנות ישנות יותר. ג'אברוואקי (Jabberwacky) קרוב קצת יותר לבינה מלאכותית חזקה, מכיוון שהוא לומד כיצד לדבר רק מאינטראקציה עם המשתמש. למרות זאת, התוצאות עדיין חלשות מאד, וכיום ניתן לומר שעדיין אין בינה מלאכותית לדיבור כללי.
אפשר לומר בציניות מסוימת כי בינה מלאכותית היא "הקבוצה של הבעיות במדעי המחשב שאין להן פתרונות טובים כרגע". ברגע שתת-תחום כלשהו מגיע לתוצאה מוצלחת, הוא מוצא מתחום הבינה המלאכותית וניתן לו שם אחר. דוגמאות לזה הן הכרת תבניות, עיבוד תמונה, רשתות נוירונים, עיבוד שפה טבעית, רובוטיקה ותורת המשחקים. אם כי השורשים של כל אחת מהדיצפלינות האלה בבינה המלאכותית, כיום הם נחשבים כתחומים נפרדים.
אם כי ההתקדמות לקראת המטרה הסופית של בינה מלאכותית דמוית-אדם איטית למדי, היו תוצרים מועילים רבים בדרך. דוגמאות בולטות הן שפת התכנות LISP ופרולוג, שהומצאו עבור מחקר בינה מלאכותית אך שכיום משמשים למשימות אחרות. מערכות מועילות רבות פותחו בעזרת טכנולוגיות שהיו פעם תחומים פעילים במחקר הבינה המלאכותית. לדוגמה:
- צ'ינוק (Chinook) הוכרז כאלוף העולם בתחרות אדם-מחשב בדמקה ב-1994.
- כחול עמוק, מחשב ששיחק שחמט, ניצח את גארי קספרוב בתחרות מפורסמת ב-1997.
- ווטסון, מחשב ששיחק במשחק מלך הטריוויה, הצליח לנצח מתחרים שזכו בעבר ב-2011.
- אינפו-טיים (Info Tame), מנוע חיפוש בטקסט שפותח על ידי הק.ג.ב. עבור מיון אוטומטי של מיליוני דפים של תקשורות.
- לוגיקה עמומה, שיטה לחשיבה הגיונית בתנאים של חוסר וודאות, משמשת במערכות שליטה תעשייתיות רבות.
- קיימות מערכות תרגום מכונה כמו SYSTRAN, ורבים משתמשים בהן, אם כי התוצאות עדיין אינן באיכות של תרגום אדם.
- עיבוד שפה טבעית
- רשתות נוירונים משמשים למשימות רבות, ממערכות גלאי-פריצה למשחקי מחשב ("Creatures”, לדוגמה).
- מערכות הכרת סימנים אופטיות יכולות לתרגם כל טקסט המודפס בפונטים מקובלים לטקסט ממוחשב
- הכרת והבנת כתב יד בידי, או בעיני מחשב
- מערכות ראיית מחשב, פועלות ביישומים תעשייתיים רבים.
- רובוטיקה
- מערכת הוכחה אוטומטית- מערכת המבצעת הוכחת משפטים מתמטיים באמצעות תוכנה. תהליך ההוכחה מבוסס על תחשיב פסוקים ועל לוגיקה מסדר ראשון ובו רעיונות מתחום הבינה המלאכותית באים לידי ביטוי.
הרעיון של בינה מלאכותית שתחליף שיפוט אנושי עלה פעמים רבות בהיסטוריה של התחום, וכיום ישנם תחומים מסוימים שבהן "מערכות מומחיות" מחליפות או תומכות בשיפוט אנושי, בהנדסה או ברפואה. דוגמה למערכת כזו היא מערכת העזרה של מיקרוסופט אופיס, שבו המערכת מנסה לנבא את העזרה שהמשתמש יזדקק לה.
בשנת 1986 פרופסור רודני ברוקס פרסם סדרת מאמרים ששינו באופן מהותי את כיווני פיתוח בתחום הבינה המלאכותית.
מיקרו-עולם
העולם האמיתי מלא בפרטים רבים, המסיחים את הדעת מהעיקר: באופן כללי, המדע מנסה להתמקד במודלים מלאכותיים ופשוטים של המציאות (בפיזיקה, משטחים חסרי-חיכוך וגופים קשיחים לחלוטין, לדוגמה). ב-1970 מרווין מינסקי וסיימור פאפרט, מהמעבדה בMIT, הציעו כי מחקר הבינה המלאכותית יתמקד גם הוא בפיתוח תוכנות שיכולות להתנהג באופן תבוני במצבים פשוטים ומלאכותיים הידועים כמיקרו-עולמות. מחקר רב התמקד ב"עולם הקוביות", שמורכב מקוביות בצבעים וצורות שונות המסודרים על משטח ישר.
יישומים בתחום הבינה המלאכותית כוללים:
- חישה מלאכותית:
- זיהוי תווים אופטי (OCR), שדוגמה שלו היא תוכנת המילון "בבילון", וזיהוי כתב, כפי שיש במחשב כף יד PDA.
- זיהוי דיבור: היכולת לקלוט דיבור אנושי ולפענח אותו, כלומר להפוך אותו לטקסט כתוב, אך לא בהכרח להבין אותו.
- זיהוי תמונה: למשל, כמערכת זיהוי פרצופים של חשודים בביצוע עבירה.
- הבנת שפה טבעית.
- מערכות מומחה: מערכות המתבססות על הידע של מומחים בתחום מסוים ועל תהליכי קבלת החלטות בתחום זה, ומסייעות בתהליכים אלה.
- רובוטים: זיהוי מכשולים למשל.
ראו גם
| עיינו גם בפורטל: | |||
|---|---|---|---|
|
פורטל מדעי המחשב | ||
לקריאה נוספת
- ריי קורצוייל, עידן המכונות החושבות, הוצאת כנרת, 2001.
- גדל, אשר, באך, דאגלס הופשטטר, 1979.
- פאמלה מק'קורדק, מכונות חושבות, מסדה, 1985.
- "על האינטליגנציה", ג'ף הוקינס, סנדרה בלייקסלי, הוצאת אריה ניר, 2005.
קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה |
|---|
 ערך מילוני בוויקימילון: אינטליגנציה מלאכותית |
| ערך מילוני בוויקימילון: בינה מלאכותית |
 ציטוטים בוויקיציטוט: בינה מלאכותית |
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: בינה מלאכותית |
- נחמן גבעולי, הנבון המחשב?, מחשבות 20, פברואר 1967, עמ' 11–14
- גל מור, בינה מלאכותית למתחילים, באתר ynet, 19 ביוני 2001
- גל מור, הבינה של אבידן ואלייזה המלאכותית, באתר ynet, 2 ביולי 2001
- שי קוואס, בינה מלאכותית, ראש גדול, ספטמבר 2001
- אורה רענן, שיחה עם ד"ר גל קמינקא על בינה מלאכותית, רובוטים, רובוטים וירטואליים, מציאות מדומה
- התפתחות תחום הבינה המלאכותית
- בינה מלאכותית ב-ArsDigita (הרצאות מוקלטות וחומרים)
- מקבץ כתבות על בינה מלאכותית, באתר "הידען"
- אבני דרך, עשרת החידושים הבולטים של מדעי המחשב, באתר ifeel
- שחר סמוחה, הדור הבא של הבינה המלאכותית: אני חושב, משמע אני רובוט, באתר גלובס, 26 ביולי 2012
- אורי פסובסקי, כן אדוני הרובוט, באתר כלכליסט, 5 בדצמבר 2013
- אבי בליזובסקי, הרובוט שפתר קוביה הונגרית בשתי שניות, הוא תוצר של 60 שנות מחקר בתחום הבינה המלאכותית, באתר "הידען", 19 במאי 2014
- Alex Wissner-Gross: A new equation for intelligence – הרצאה מאתר TED על הגדרת האינטליגנציה כשאיפה למיקסום אפשרויות עתידיות
- Richard Feynman Computer Heuristics Lecture - הרצאה של ריצ'רד פיינמן על מחשבים ובינה מלאכותית
- פייננשל טיימס, הטרנד החם של המשקיעים: המחשבים שיחליפו אנליסטים, באתר גלובס, 9 בינואר 2015
- אקונומיסט, ללמד את המחשב לזהות חתולים: מי מפחד מבינה מלאכותית?, באתר TheMarker, 19 במאי 2015
- נמרוד צוק, מכונת העצמאות, באתר כלכליסט, 14 ביולי 2016
- מייקל שרמר, האם הבינה המלאכותית מסכנת את האנושות?, במדור סיינטיפיק אמריקן של מכון דוידסון, 9 במאי 2017
- מחקר: בתוך 45 שנים - בינה מלאכותית תגבור על המוח האנושי, באתר ynet, 8 ביוני 2017
