Inteligența artificială

Nevoia de a simula cu calculatorul compartamentul inteligent al omului 

Inteligența artificială (Artificial Intelligence, AI) este un domeniu special al Informaticii (Computer Science) ce s-a dezvoltat odată cu Informatica. Studiile și cercetările privind problema inteligenței și a modului de a gândi al omului au fost preocupări de mii de ani, fiind implicați filozofi, medici neurologi, psihologi, biologi, matematicieni, informaticieni etc. În dezvoltarea domeniului de Inteligență artificială se pot identifica două zone mari de activitate [6]:

• prima fiind orientată către cercetări focalizate pe modelarea matematică și algoritmică a proceselor cognitive
• a doua orientată spre ingineria, programarea și construcția sistemelor de calcul pe care să fie implementați algoritmii în vederea obținerii inteligenței artificiale, adică un comportament inteligent.

După cel de-al Doilea Război Mondial (1945) apar Ingineria genetică și Biologia moleculară, domenii aparent fără legătură cu Știința Calculatoarelor (Computer Science) și Inteligența artificială. Se poate observa că Știința Calculatoarelor folosește setul binar {0,1} în funcționarea calculatoarelor, iar Natura folosește setul quaternar [A,C,T,G], materializat prin baze nucleotidice care scriu ADN-ul. Acestea au fost și sunt în continuare domeniile în care specia umană investește cele mai multe resurse umane și financiare [6].
Printr-un proiect internațional ce a durat aproape 15 ani secvența ADN-ului uman a fost deescrisă complet, finalizată în anul 2003: "The Human Genome Project (HGP) was one of the great feats of exploration in history Rather than an outward exploration of the planet or the cosmos, the HGP was an inward voyage of discovery led by an international team of researchers looking to sequence and map all of the genes -- together known as the genome -- of members of our species, Homo sapiens. Completed in April 2003, the HGP gave us the ability, for the first time, to read nature's complete genetic blueprint for building a human being" [7].

Crearea de mașini inteligente/calculatoare/roboți capabile să gândească asemănător omului

Alan Turing (1912-1954) reusește să se impună prin „Testul lui Turing”. Testul a fost introdus de Turing în anul 1950, prin lucrarea "Computing Machinery and Intelligence", în timp ce lucra la Universitatea din Manchester. Lucrarea începe cu cuvintele: "Vă propun să examinați întrebarea: Mașinile pot gândi?". Deoarece este dificil de definit "gândirea", Turing alege să înlocuiască întrebarea cu alta, care este strâns legată de ea și este exprimată în cuvinte relativ lipsite de ambiguitate. Practic, este vorba de mașini de calcul (calculator) care pot fi programate (în limbaje de programare ale AI – Prolog, Lisp etc.) astfel încât să se comporte inteligent (mai mult sau mai puțin) asemănător oamenilor, prin aceea că acceptă întrebări formulate într-un limbaj natural (nu limbaj de programare) și dau răspunsuri mai mult sau mai puțin rezonabile. În imaginea de mai sus - robotul chirurgical Da Vinci Xi – Clinica de urologie din Timișoara.

• Obiectivele tradiționale ale AI sunt: raționamentul⁠, demonstrarea automată, strategii si tehnici de căutare a solutiilor, reprezentarea cunoștințelor⁠, planificarea⁠, învățarea si achizitia cunostintelor, prelucrarea limbajului natural, percepția⁠ și capacitatea de a muta și manipula obiecte. 
•  Abordările și instrumentele AI includ: strategii si metode de cautare în structuri arborescente, metode statistice, inteligență computațională, repezentări conceptuale și simbolice, strategii de optimizare și de căutare, rețele neuronale artificiale, metode bazate pe statistici, probabilități și economie etc. Domeniul AI se bazează pe informatică, matematică, inginerie informațională⁠, psihologie, lingvistică, filozofie și multe alte domenii.
• Aplicațiile AI - Inteligența artificială a pătruns în aproape toate domeniile vieții economice și sociale: industria sănătății, industria auto, tehnică, agricultură, robotică, armată, explorarea spațiului cosmic, finanțe și economie, jocuri video, învățământ, audit, publicitate, artă și cinematografie etc.

Computability theory, Computer Science, Computing și Artificial Intelligence

• Turing machine - Computability theory (software). În lume, Informatica (Computability theory, Computer Science și Computing) a apărut odată cu susținerea tezei de doctorat de către matematicianul englez Alan Turing (Observație. 1937–1970: The "digital computer", the birth of "computer science": In 1937, while at Princeton working on his PhD thesis, Turing built a digital (Boolean-logic) multiplier from scratch, making his own electromechanical relays (Hodges p. 138). Alan's task was to embody the logical design of a Turing machine in a network of relay-operated switches ... Hodges p. 138), în anul 1937, când au apărut ideile precursoare ale Computing și ale proiectării și dezvoltării calculatoarelor electronice (Computer System). 

Alan Turing este considerat fondatorul Informaticii și al Inteligenței Artificiale introducând fundamentele conceptului de calculabilitate pentru o mașină de calcul (computing machine, mașina Turing/Universal Turing machine-UTM) (conceptele de Proces de calcul și de Algoritm pentru o mașină de calcul). Mașina Turing este capabilă să proceseze o gramatică nerestricționată, ceea ce implică și faptul că este capabilă să evalueze expresii din logica de ordinul I într-un număr infinit de moduri. Acest lucru este demonstrat prin intermediul calculului lambda (λ-calculus).

• Arhitecturi von Neumann - arhitectura calculatorului modern (hardware).  În anul 1945, aceste idei ale lui Turing l-au influențat pe matematicianul american John von Neumann (1903 –1957) pentru elaborarea așa-numitei „arhitecturi von Neumann” a calculatorului modern,. De altfel, știm că cele mai importante proiecte pentru construirea calculatoarelor electronice, în perioada 1940-1970, erau proiecte militare secrete. 

Domeniile Informatică  și Tehnologia Informației (IT) (dezvoltarea de software și dezvoltarea de calculatoare) sunt rezultatul preocupărilor oamenilor pentru Computing și care includ proiectarea și construirea de sisteme hardware și software, pentru o gamă largă de scopuri (adaptare după The Association for Computing Machinery (ACM), Computing Curricula 2005, Computer Science Curricula (ACM, IEEE)-20136): 1. procesarea, structurarea și gestionarea diverselor tipuri de informații (dezvoltarea și prelucrarea bazelor de date) și cunoștințe (prelucrarea cunoștințelor oferite de Inteligența artificială), 2. efectuarea de studii științifice cu ajutorul calculatoarelor, 3. dezvoltarea și construirea de calculatoare inteligente (sisteme inteligente, sisteme expert), 4. dezvoltarea și utilizarea mijloacelor de comunicație și de divertisment (dispozitive electronice), stocarea, găsirea și strângerea de informații relevante pentru un anumit scop uman etc. [1]


Propunerea de la Dartmouth: John McCarthy et al. 1955 (the original proposal)

La începutul anilor 1950, au existat numeroase nume pentru domeniul "thinking machines" / "mașinilor de gândire": cibernetica, teoria automatelor și prelucrarea complexă a informațiilor (information processing). Varietatea numelor sugerează varietatea de orientări conceptuale. În anul 1955, John McCarthy (1927-2011) - Turing Award 1971, un tânăr asistent de matematică la Colegiul Dartmouth, a decis să organizeze un grup pentru a clarifica și dezvolta idei despre mașinile de gândire. A ales numele "Inteligență artificială/Artificial Intelligence" pentru noul domeniu. El a ales numele în parte pentru neutralitatea sa; evitând accentul pe teoria îngustă a automatelor și evitând cibernetica care sa concentrat puternic pe feedback-ul analogic, precum și pe potențialul său de a accepta o replică pentru Norbert Wiener sau de a discuta cu el.
Proiectul "The Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence" a fost un workshop/atelier de vară din anul 1956 considerat pe scară largă ca fiind evenimentul fondator al domeniului inteligenței artificiale. Proiectul a durat aproximativ opt săptămâni și a reprezentat, în esență, o sesiune de brainstorming extinsă. Unsprezece matematicieni și oameni de știință au fost planificați inițial să participe, dar mai mult de zece au participat la lucrări, alții au venit pentru momente scurte [2, 3].
Inteligența artificială a fost fondată ca disciplină academică în anul 1956. Cercetarea în AI a fost împărțită în subdomenii care se bazează pe considerații tehnice, cum ar fi obiective specifice (de exemplu, „robotica” sau „învățarea automată”), utilizarea unor anumite instrumente („logica” sau rețele neurale artificiale) sau pe diferențe filosofice profunde. Subdomeniile se bazau și pe factori sociali (anumite instituții sau activitatea anumitor cercetători).

Proiectul Japonez (1981-1990) pentru generația a V-a de calculatoare

Deceniul 8 al secolului XX-lea a fost unul al marilor succese în domeniul Inteligenței Artificiale, al dezvoltării rețelelor de calculatoare şi al răspândirii limbajelor de programare moderne. Lansarea Proiectului japonez în anul 1981 pentru construirea calculatorului de generația a V-a la începutul anilor ’90; acesta prevedea o revoluție în domeniul calculatoarelor prin aşa-numitele sisteme de procesare a informației de cunoaştere (KIPS-Knowledge Information Processing Systems); având finanțare guvernamentală de 1 miliard $ şi colaborarea mai multor firme japoneze importante, s-a înființat un institut special ICOT (Institute for New Generation Computer Technology) care a editat revista internațională "New Generation Computing" (www.ohmsha. co.jp/ngc), astăzi fiind una dintre cele mai prestigioase reviste din lume; proiectul a avut un impact deosebit pe plan mondial; începe să se predea Inteligența Artificială ca disciplină a Informaticii în învățământul superior (în România în anul 1986) [5].


Referințe
1. M. Vlada (coord.), ISTORIA INFORMATICII ROMÂNEȘTI. APARIȚIE, DEZVOLTARE ȘI IMPACT. Oameni, instituții, concepte, teorii și tehnologii, vol. I-II, Editura MATRIX ROM, 2019 - Proiectul ROINFO „Romanian Informatics” 2018-2020, http://www.c3.cniv.ro/?q=2019/roinfo-2019
2. J. McCarthy, A proposal for the Dartmouth Summer Research project on Artificial Intelligence, August 31, 1955 - https://web.archive.org/web/20070826230310/http://www-formal.stanford.edu/jmc/history/dartmouth/dartmouth.html
3. Dartmouth workshop, 1956, https://en.wikipedia.org/wiki/Dartmouth_workshop
4, History of artificial intelligence, https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_artificial_intelligence
5. M. Vlada, Conceptele de Proiect și Management, concepte ce au revoluționat ştințele, cultura și dezvoltarea societății umane, CNIV 2010, http://www.icvl.eu/2010/disc/cniv/documente/pdf/sectiuneaA/sectiuneaA_lucrarea03.pdf
6. C. Moldovan, Introducere în domeniul Inteligenței Artificiale - Note de curs, https://mctr.mec.upt.ro/wp-content/uploads/2019/01/Note_de_curs_IA.pdf
7. The Human Genome Project (HGP), https://www.genome.gov/human-genome-project

---