عامل هوشمند چیست؟ — مفاهیم هوش مصنوعی به زبان ساده

در این مقاله سعی شده است به طور جامع به چیستی «عامل هوشمند» (Intelligent Agent | IA) در «هوش مصنوعی» (Artificial Intelligence | AI) پرداخته شود. به طور کلی یک سیستم هوش مصنوعی یه دو بخش عامل و محیط تقسیم می‌شود. عامل هوشمند یک «موجودیت نرم افزاری» (Software Entity) به حساب می‌آید که امکان انجام عملیات موردنیاز در هوش مصنوعی را فراهم می‌کند. این موجودیت محیط را درک و از «اهرم» (محرک | عملگر | Actuator) برای شروع عملیات هوش مصنوعی استفاده می‌کند. به عبارت ساده‌تر می‌توان گفت که عامل هوشمند ، موجودیتی در هوش مصنوعی است که قدرت تصمیم‌گیری دارد.

در این مقاله، به صورت جامع به سوال عامل هوشمند چیست ، پاسخ داده شده است. همچنین، مبحث عامل هوشمند یکی از فصل‌های درس هوش مصنوعی رشته‌های مهندسی کامپیوتر نیز به شمار می‌رود. ابتدا در بخش بعدی برای درک بهتر عامل هوشمند به این موضوع پرداخته می‌شود که عامل چیست.

عامل چیست؟

هر چیزی که محیط را از طریق حسگر شناسایی کند و بر محیطی از طریق اهرم‌ها یا عمل کننده‌ها تأثیر بگذارد، «عامل» یا «کنشگر» (Agent) نامیده می‌شود. عامل‌ها وظایفی از جمله تشخیص دادن، فکر کردن و عمل کردن را در در یک برنامه انجام می‌دهند. عامل‌ها انواع گوناگونی دارند که در ادامه به معرفی آن‌ها پرداخته شده است:

• «عامل‌های انسانی» (Human Agent): در بدن انسان چشم‌ها، گوش‌ها و سایر اندام‌های حسی به عنوان عامل و دست‌ها، پاها به عنوان اهرم (محرک) در نظر گرفته می‌شوند.
• «عامل‌های رباتیک» (Robotic Agent): ربات‌ها، دوربین‌ها، «مسافت‌یاب‌های مادون قرمز» (Infrared Range Finder)، حسگرها و موتورهای گوناگون دیگر، عامل‌های رباتیک به حساب می‌آیند.
• «عامل‌های نرم افزاری» (Software Agent): مجموعه‌ای از برنامه‌های نرم افزاری که برای اجرای وظیفه‌هایی مشخص طراحی شده‌اند. برای مثال می‌توان به برنامه‌هایی اشاره کرد که بررسی محتوای ایمیل‌های دریافتی و گروه‌بندی آن‌ها را انجام می‌دهند.

پس از درک تعریف عامل، در بخش بعدی از این مقاله، به طور جامع به این سوال پاسخ داده شده است که عامل هوشمند چیست .

عامل هوشمند چیست ؟

عامل هوشمند، نوعی عامل به حساب می‌آید که می‌تواند وظایف خاص، قابل پیش‌بینی و تکراری را به صورت مستقل انجام دهد و در حین انجام وظایف توان یادگیری هم دارد. می‌توان گفت که این عامل‌ها دارای برخی از خصوصیات روحی انسان از جمله علم، عقیده، قصد و سایر موارد هستند. به عنوان مثال‌هایی برای درک بهتر عامل‌های هوشمند می‌توان به سیستم‌های «پردازش زبان طبیعی» (Natural Language Processing | NLP) مانند Alexa از شرکت آمازون و Siri از شرکت اپل اشار کرد. عامل هوشمند دارای دو عملکرد اصلی است که در ادامه به آن‌ها پرداخته شده است:

• «درک» (Perception): به عملکردهایی می‌گویند که توسط حسگرها انجام می‌شوند.
• «عمل» (Action): به عملکردهایی گفته می‌شود که به وسیله عمل کننده‌ها یا همان محرک‌ها انجام می‌گیرند.

عامل هوشمند برنامه‌ای است که می‌تواند بر اساس محیط، ورودی کاربر و تجربه‌های خود تصمیم بگیرد و خدماتی را انجام دهد. این برنامه‌ها می‌توانند برای جمع‌آوری مستقل اطلاعات در یک زمان‌بندی منظم و برنامه‌ریزی شده یا زمانی استفاده شوند که کاربر در «زمان واقعی» (Real Time | در لحظه) درخواستی داشته باشد. همچنین ممکن است عامل‌های هوشمند به عنوان ربات نیز شناخته شوند. در ادامه به بررسی مفهوم ادراک پرداخته شده است.

ادراک در عامل هوشمند چیست ؟

از اصطلاح ادراک (Percept) برای اشاره به ورودی‌های حسی و ادراکی دریافتی عامل در هر لحظه استفاده شده است. همچنین به تاریخچه کامل هر آنچه که عامل تاکنون دریافت و درک کرده است، «توالی ادراک» (Percept Sequence) گفته می‌شود. در بخش بعدی از مقاله «عامل هوشمند چیست» به بررسی روش انتخاب عمل در عامل‌های هوشمند پرداخته شده است.

انتخاب عمل در عامل هوشمند چیست ؟

«انتخاب عمل» (Choice of Action) به این معنی است که عامل بر اساس دانش خود انتخاب می‌کند که در هر لحظه چه عملی را انجام دهد. به این نکته نیز باید توجه داشت که انتخاب عمل یک عامل در هر لحظه می‌تواند به کل توالی ادراک تا آن لحظه وابسته باشد و به آنچه که هنوز دریافت نشده، ارتباطی ندارد. در ادامه به برخی از قانون‌هایی پرداخته شده است که باید توسط یک عامل هوشمند رعایت شوند.

قانون های عامل هوشمند چیست ؟

عامل هوشمند یک موجودیت مستقل به حساب می‌آید که با استفاده از حسگرها و عمل کننده‌ها برای رسیدن به هدفی تلاش می‌کند. ممکن است یک عامل هوشمند برای رسیدن به اهداف خود از محیط، اطلاعات و موارد زیادی را بیاموزد. عامل‌های هوشمند دارای قوانینی هستند که نیاز است در عملکرد آن‌ها رعایت و انجام شوند. این قوانین در ادامه این بخش ارائه شده‌اند:

• عامل‌های هوشمند برای انجام عملکرد صحیح خود، باید توانایی شناسایی محیط اطرافشان را داشته باشند.
• تصمیم‌های عامل‌های هوشمند بر اساس مشاهده‌های آن‌ها گرفته می‌شوند.
• تصمیم‌های عامل هوشمند باید به عمل و اقدام کاربردی منجر شود.
• عملکردهای عامل هوشمند باید مشخص و منطقی باشند.

ادامه مقاله «عامل هوشمند چیست» به نحوه کار عامل‌های هوشمند اختصاص داده شده است.

عامل های هوشمند چگونه کار می کنند؟

حسگرها، عملگرها و «کنشگرها» (Effector) سه مؤلفه اصلی در روند کار عامل هوشمند به حساب می‌آیند. در ادامه، ابتدا قبل از بررسی روش کار کردن عامل‌های هوشمند به بررسی تعریف این سه مؤلفه پرداخته می‌شود.

• حسگر: دستگاهی است که تغییرهای محیطی را تشخیص می‌دهد و اطلاعات را به دستگاه‌های دیگر ارسال می‌کند. محیط توسط عامل هوشمند از طریق حسگرها مشاهده می‌شود. به عنوان مثال‌هایی از حسگرهای گوناگون می‌توان به دوربین، «سیستم تعیین موقعیت جهانی» یا همان GPS، رادار و سایر موارد پرداخت.
• عملگر: به آن اهرم هم می‌گویند و یکی از مؤلفه‌های ماشین به حساب می‌آید که انرژی را به حرکت تبدیل می‌کند. عملگرها وظیفه حرکت و کنترل سیستم را بر عهده دارند. به عنوان مثال‌هایی برای درک بهتر این بخش می‌توان به موتور برقی، دنده، ریل و سایر موارد اشاره کرد.
• کنشگر: به دستگاه‌هایی گفته می‌شود که روی محیط تأثیر می‌گذارند. از جمله این دستگاه‌ها می‌توان به چرخ، صفحه نمایش و سایر موارد این چنینی در سیستم‌ها اشاره کرد.

در تصویر فوق مشخص شده است که هر کدام از بخش‌های عمل کننده، حسگر و محیط چگونه با یکدیگر و به وسیله درک و عمل در یک سیستم هوش مصنوعی ارتباط برقرار می‌کنند. همان‌طور که مشاهده است، درک محیط از طریق حسگرها انجام و ورودی‌ها توسط عامل هوشمند دریافت می‌شوند. با استفاده از مشاهده‌های انجام شده و اطلاعات به‌دست آمده از این طریق، عامل‌ها از هوش مصنوعی برای تصمیم‌گیری استفاده می‌کنند. سپس عمل کننده‌ها اقداماتی را آغاز خواهند کرد. همچنین باید این موضوع را نیز در نظر گرفت که درک تاریخچه اتفاقات گذشته، بر تصمیم‌های آینده اثر می‌گذارند. در ادامه تصویر کامل‌تری از روش کار عامل هوشمند در هوش مصنوعی ارائه شده است.

ادامه مقاله «عامل هوشمند چیست» به بررسی برخی از ویژگی‌های مهم عامل‌های هوشمند اختصاص داده شده است.

ویژگی‌های عامل هوشمند چیست ؟

عامل هوشمند دارای ویژگی‌های حیاتی بسیاری است که برخی از آن‌ها در ادامه فهرست شده‌اند:

• عامل‌های هوشمند دارای سطحی از استقلال هستند که به آن‌ها امکان انجام برخی وظایف خاص را به تنهایی می‌دهد.
• عامل‌های هوشمند دارای توانایی یادگیری هستند که باعث می‌شود حتی در حین انجام وظایف خود، موارد جدیدی را یاد بگیرند.
• عامل‌های هوشمند می‌‌توانند با موجودیت‌های دیگر از جمله عامل‌ها، انسان‌ها و سیستم‌ها ارتباط برقرار کنند.
• قوانین جدید می‌توانند توسط عامل‌های هوشمند به تدریج با محیط تطبیق داده شوند.
• عامل‌های هوشمند عادت‌های مبتنی بر هدف را نشان می‌دهند.
• همچنین عامل‌های هوشمند مبتنی بر دانش هستند و از دانش به‌دست آمده از طریق برقراری ارتباط، انجام پردازش‌ها و موجودیت‌های محیط، پردازش‌ها و موجودیت‌ها استفاده می‌کنند.
• عامل‌های هوشمند دارای قابلیت سازگاری با محیط بر اساس تجربه هستند.
• عامل‌های هوشمند می‌توانند در لحظه مسائل را حل کنند.
• این عامل‌ها می‌توانند خطا یا موفقیت را تجزیه و تحلیل کنند.
• عامل‌های هوشمند می‌توانند از ذخیره‌سازی و بازیابی مبتنی بر حافظه استفاده کنند.

در ادامه مقاله «عامل هوشمند چیست» به بررسی ساختار عامل هوشمند پرداخته شده است.

فیلم آموزش مقدمه ای بر هوش مصنوعی و عامل های هوشمند (رایگان) در فرادرس

کلیک کنید

ساختار عامل هوشمند چیست؟

ساختار عامل هوشمند را می‌توان ترکیبی از معماری و برنامه عامل در نظر گرفت. همچنین، ساختار هوش مصنوعی دارای سه اصل مهم است که در ادامه به آن‌ها پرداخته می‌شود. ابتدا در بخش بعدی به بررسی معماری عامل هوشمند پرداخته شده است.

معماری عامل هوشمند چیست ؟

«معماری» (Architecture) شامل ماشین و دستگاه‌هایی می‌شود که از عمل کننده‌ها و حسگرها تشکیل شده‌اند. عامل هوشمند بر روی این ماشین‌ها پیاده‌سازی خود را انجام می‌دهد. برای مثال می‌توان به کامپیوتر، خودرو، دوربین و سایر موارد اشاره کرد. در ادامه به بررسی تابع عامل هوشمند پرداخته شده است.

تابع عامل هوشمند چیست ؟

«تابع عامل» (Agent function) تابعی است که در آن اعمال انجام شده از یک توالی یا دنباله ادراکی مشخص نگاشت می‌شوند. دنباله ادراک به تاریخچه‌ای از مفاهیم قابل درک اشاره دارد که عامل هوشمند پیش از این درک کرده است. ادامه این بخش به بررسی برنامه عامل هوشمند اختصاص دارد.

برنامه عامل هوشمند چیست ؟

«برنامه عامل» (Agent Program) به پیاده‌سازی و اجرای تابع عامل گفته می‌شود. تابع عامل به وسیله پیاده‌سازی برنامه عامل روی معماری فیزیکی تولید شده است. برای مثال، «عامل‌های هوشمند مبتنی بر داده» (Data Intelligent Agent) معمولاً با استفاده از پارامترهای فراهم شده توسط کاربر، در همه یا بخشی از اینترنت جستجو انجام می‌دهند. سپس عامل اطلاعات مورد نظر کاربر را جمع‌آوری می‌کند و در یک دوره یا به صورت پاسخ به یک درخواست آن‌ها را به کاربر ارائه خواهد داد. عامل‌های هوشمند داده می‌توانند هر گونه اطلاعات مشخصی از جمله کلمات کلیدی یا تاریخ انتشار موردی را استخراج کنند.

در عامل‌هایی که از هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، ورودی کاربر با استفاده از حسگرهایی مانند میکروفون یا دوربین‌ها جمع‌آوری می‌شود و خروجی عامل از طریق اهرم‌هایی از جمله بلندگوها یا صفحه‌نمایش، تحویل داده می‌شوند. به دست آوردن اطلاعات ورودی توسط کاربر «Push Technology» نامیده می‌شود. برای درک بهتر معماری، تابع و برنامه عامل، در ادامه این بخش، یک تابع عامل ارائه شده است:

$$F\: P^ * \longrightarrow A$$

همان‌طور که پیش‌تر به آن اشاره شد، برنامه عامل یا همان P در تابع فوق، روی معماری فیزیکی یا A برای تولید تابع عامل یا همان F پیاده‌سازی می‌شود. یک برنامه عامل ساده می‌تواند به عنوان تابع عاملی تعریف شود و هر ادراک ممکن را به عملی نگاشت می‌کند که یک عامل توان انجام آن را دارد.

حال تا این بخش از مقاله تعریف واضحی از عامل هوشمند ارائه شد. برای هوش مصنوعی، اقدامات مبتنی بر «منطق» یا «عقل» (Rational | Logic) بسیار مهم هستند زیرا عامل برای هر عمل ممکن و خوب یک پاداش مثبت و برای هر عمل اشتباه یک پاداش منفی دریافت می‌کند. در ادامه این بخش از مقاله «عامل هوشمند چیست» مثالی از دنیای واقعی برای تفهیم کامل معماری، تابع و برنامه عامل هوشمند ارائه شده است.

مثالی از روش عملکرد جاروبرقی به عنوان عامل

برای درک بهتر مفاهیم بیان شده در این بخش پیرامون عامل‌ها و محیط، یک جهان ساده برای عامل جاروبرقی در نظر گرفته شده است. این جهان تنها دو موقعیت A و B‌ دارد که هر موقعیت آن به صورت یک محدوده مربعی شکل در نظر گرفته می‌شود. سپس، عامل جاروبرقی درک می‌کند که در کدام مربع قرار دارد. همچنین جاروبرقی می‌تواند میزان کثیفی یا تمیزی مربعی را درک کند که در آن قرار دارد. جاروبرقی دارای انتخاب‌های زیر برای انجام اعمالش است:

• جاروبرقی به سمت راست حرکت کند.
• جاروبرقی به سمت چپ حرکت کند.
• جاروبرقی عمل مکش انجام دهد.
• جاروبرقی هیچ کاری انجام ندهد.