هوش ازدحامی و کاربردهای آن

فهرست مطالب
فهرست    شماره
چکیده    1
   
فصل اول « هوش وانواع آن»    7
1-1 هوش چیست؟    8
1-2 انواع هوش    9
1-2-1 هوش مصنوعی    10
1-2-2 هوش هیجانی    12
1-2-3 هوش محاسباتی    13
1-2-4 هوش ازدحامی    13
1-3 نتیجه گیری    15
   
فصل دوم « هوش ازدحامی و کابردهای آن»    16
2-1 هوش ازدحامی چیست؟    17
2-2 اصول مهم هوش ازدحامی    18
2-2-1 خودسازماندهی    18
2-2-2 ارتباط غیر مستقیم    19
2-3 تکنیک های هوش ازدحامی    20
2-4 جذابیت هوش ازدحامی در فناوری اطلاعات    21
2-5 مراحل طراحی یک سامانه     21
2-6 کاربردهای هوش ازدحامی    22
2-7 نتیجه گیری    24
   
فصل سوم « مورچه ها، موریانه ها، الگوریتم مورچه»    25
3-1 مورچه ها    26
3-2 زندگی مورچه ها    28
3-3 موریانه ها    
3-4 الگوریتم مورچه    
3-5 کاربردهایی از الگوریتم مورچه    
3-6 نتیجه گیری    
   
   

فهرست مطالب
عنوان    شماره
فصل چهارم « مسئله فروشنده دوره گرد»    
4-1 مسئله فروشنده دوره گرد    36
4-2 لگوریتم فروشنده دوره گرد با استفاده از الگوریتم مورچه    37
4-3 کاربردهایی از مسئله فروشنده دوره گرد    38
4-4 نتیجه گیری    40
   
فصل پنجم « رباتیک ازدحامی و کاربردهای آن»    41
5-1 رباتیک ازدحامی    42
5-2 کاربردهای رباتیک ازدحامی    43
5-3  نتیجه گیری    45
   
فصل ششم « پیاده سازی مسئله فروشنده دوره گرد با استفاده از الگوریتم مورچه»    46
6-1 فرآیند یادگیری    47
6-2 انواع یادگیری    47
6-3 یادگیری با ناظر    47
6-4 یادگیری بدون ناظر    47
6-5 یادگیری با تشدید    48
6-6 متغیرهای برنامه    48
6-7 توضیح برنامه    49
6-8 خروجی برنامه    57
6-9 نتیجه گیری    58
   
نتیجه گیری    59
   
فهرست منابع    61





فهرست شکل ها
عنوان    شماره
شکل 1-1 ربات نوازنده    11
شکل 1-2 دسته پرندگان    14
شکل 2-1 گروه مورچه ها    17
شکل 2-2 ربات    23
شکل 3-1 مورچه کارگر    26
شکل 3-2 مورچه ها و لاروها    28
شکل 3-3 شته ها    30
شکل3-4 موریانه     31
شکل 5-1 گروه ربات ها    42
شکل 5-2 سلول سرطانی    44
در این صفحات برآن شده ایم که در مورد سیستم های ناشناخته صحبت کنیم که دارای فعالیت هایی مخصوص به خود و رفتارهایی غیر قابل پیش بینی هستند.
در سالیان اخیر شاهد حرکتی مستمر، از تحقیقات صرفاً تئوری به تحقیقات کاربردی به خصوص در زمینه پردازش اطلاعات، برای مسائلی که برای آنها راه حلی موجود نیست یا به راحتی قابل حل نیستند بوده ایم.
در دهه های گذشته، کوششهای گوناگونی انجام شد تا با استفاده از رفتارهای اجتماعی حشرات الگوریتمهایی توسعه پیدا کند که الهام گرفته از رفتارهای خودسازمانده در حشرات است.
علوم کامپیوتر به دنبال پیدا کردن روشهایی است که براساس الگوهای رفتاری حشرات مدلی را طراحی کند برای مسائل پیچیده که براحتی قابل حل نیستند.
رفتارهای اجتماعی که در حشراتی نظیر، مورچه ها، موریانه ها، زنبورعسل، و ماهی ها ظهور پیدا می کند دانشمندان را برآن داشته که در رفتار و زندگی این حشرات به تحقیق بپردازند و این باعث ایجاد مفهوم جدیدی به نام هوش ازدحامی می شود.
حال اینکه این موجودات چگونه فعالیت می کنند و چگونه در یادگیری هوش ازدحامی موثر هستند؟
تأملی که در مورد زندگی مورچه ها انجام شده است و رفتار جستجوگرایانه آنها برای پیدا کردن غذا می تواند جواب مختصری باشد برای اینگونه سوالات، که در فصل دوم و سوم به آن خواهیم پرداخت.
هوش ازدحامی اگرچه یک شاخه جدید  در علوم به حساب می آید ولی در مسائل گوناگونی کاربرد دارد مسئله فروشنده دوره گرد، رباتیک ازدحامی و کاربرد های دیگر که در فصل چهارم و پنجم به آنها خواهیم پرداخت و دز فصل ششم سعی می کنیم مسئله فروشنده دوره گرد را با استفاده از هوشی که در ازدحام مورچه ها برای پیدا کردن کوتاه ترین مسیر تا منبع غذایی وجود دارد، حل کنیم.

مقدمه
شاید تاکنون معانی زیادی از کلمه هوش شنیده باشید انسان ها براساس سطح معلومات و دانش خود تعاریف متنوعی از هوش بیان می کنند. در این فصل بر آن شده ایم که معانی دقیقی برای کلمه هوش بیان کرده و به انواع هوش بپردازیم و با توضیح مناسب سعی در برطرف کردن ابهامات کنیم.

1-1 هوش چیست؟
به طور کلی ماهیت وجودی هوش به مفهوم جمع آوری اطلاعات، استقرا و تحلیل تجربیات به منظور رسیدن به دانش یا ارائه تصمیم می باشد. در واقع هوش به مفهوم بکارگیری تجربه به منظور حل مسائل دریافت شده تلقی می شود.
هنوز تعریف دقیقی که در مورد قبول همه دانشمندان علوم کامپیوتر باشد برای هوش ارائه نشده است. در واقع، می توان نسلهایی از دانشمندان را سراغ گرفت که تمام دوران زندگی خود را صرف مطالعه و تلاش در راه یافتن جوابی به این سوال عمده نموده اند که: هوش چیست؟
اما اکثر تعریف هایی که در این زمینه ارائه شده است بر پایه یکی از چهار باور زیر قرار می گیرند:
     سیستم هایی که به طور منطقی فکر می کنند.
     سیستم هایی که به طور منطقی عمل می کنند.
     سیستم هایی که مانند انسان فکر می کنند.
     سیستم هایی که مانند انسان عمل می کنند.
یکی از اهداف متخصصین، تولید ماشین هایی است که دارای احساسات بوده و دست کم نسبت به وجود خود و احساسات خود آگاه باشند. این ماشین توانایی تعمیم تجربیات قدیمی خود در شرایط مشابه جدید را داشته  و به این ترتیب اقدام به گسترش دامنه دانش و تجربیاتش کند. دانشمندان عموماً برای تولید چنین ماشین هایی، از تنها مدلی که در طبیعت وجود دارد، یعنی توانایی یادگیری در موجودات زنده به خصوص انسان، بهره می برند.
آنها به دنبال ساخت ماشینی مقلد هستند که بتواند با شبیه سازی رفتارهایی میلیونها یافته مغز انسان، همچون یک موجود متفکر به اندیشیدن بپردازد. اما سوالی که شاید در این جا مطرح شود، این است که چرا دانشمندان سعی در تولید سیستم های هوشمند دارند و با این که چرا ما سعی در هوشمند کردن کامپیوترها داریم؟
با هوش کردن کامپیوترها، به ما امکان درک بهتر پدیده هوش را می دهد. انسان به دلایل زیادی نیازمند باهوش کردن کامپیوترهاست. ساده ترین دلیل، پیچیده تر شدن زندگی بشر در کره زمین و گسترش ارتباطات و پارامترها و متغیرهایی است که زندگی او را تحت تأثیر قرار می دهد.
اتخاذ تصمیمات به موقع و با بهترین و کامل ترین اطلاعات، مستلزم داشتن توان دسترسی نه تنها به حجم وسیع اطلاعات، بلکه در نظر گرفتن تأثیرات متقابل آنهاست. مدیریت انرژی جهان، تغذیه و منابع انسانی از جمله مواردی است که بدون بکارگیری توان پردازش کامپیوتر و همچنین کمک از ذکاوتی که در استنتاجات و تصمیم گیری ها به انسان کمک کند امکان پذیر نیست. کامپیوتر نه تنها در محاسبات ساده و مهندسی کمک کند، بلکه باید در محاسباتی که نشانگر نوعی هوش و ذکاوت است به عنوان ابزاری قابل اعتماد در کنار انسان باشد.

1-2 انواع هوش
هوش انواع گوناگونی دارد که در اینجا به چهار مورد از مهمترین آنها اشاره می کنیم:
     هوش مصنوعی
     هوش هیجانی
     هوش ازدحامی
     هوش محاسباتی

1-2-1 هوش مصنوعی
هوش مصنوعی  را باید عرصه پهناور تلاقی و ملاقات بسیاری از دانشها، علوم و فنون قدیم و جدید دانست.
ریشه ها و ایده های اصلی آن را باید در فلسفه، زبان شناسی، ریاضیات، روان شناسی، نورولوژی و فیزیولوژی دانست و شاخه ها، فروغ و کاربردهای گوناگون و فراوان آن را در علوم پایه، علوم مهندسی، علوم زیست شناسی و پزشکی، علوم ارتباطات و زمینه های بسیار دیگر دانست.
این شاخه از علوم بسیار گسترده و متنوع است و از موضوعات و رشته های مختلف علوم و فناوری، مانند ساز و کارهای ساده در ماشین ها شروع شده و به سیستم های خبره ختم می شود. هدف هوش مصنوعی به طور کلی ساخت ماشینی است که بتواند فکر کند. هوش مصنوعی علم و مهندسی ایجاد ماشین های باهوش با بکارگیری از کامپیوتر و الگوگیری از درک هوش انسانی و نهایتاً دستیابی به مکانیزم هوش مصنوعی در سطح هوش انسانی می باشد.
در مقایسه هوش مصنوعی با هوش انسانی می توان گفت که انسان قادر به مشاهده و تجزیه و تحلیل مسائل در جهت قضاوت و اخذ تصمیم گیری می باشد در حالیکه هوش مصنوعی مبتنی بر قوانین و رویه هایی از قبل تعبیه شده بر روی کامپیوتر می باشد.
در نتیجه علی رغم وجود کامپیوترهای بسیار کارا و قوی در عصر حاضر ما هنوز قادر به پیاده کردن هوش نزدیک به هوش انسان در ایجاد هوشهای مصنوعی ی نبودیم.
مباحث هوش مصنوعی پیش از بوجود آمدن علوم الکترونیک، توسط فلاسفه و ریاضیدانانی نظیر بول Boole که اقدام به ارائه قوانین و نظریه هایی در باب منطق نمودند، مطرح شده بود. در سال 1943با اختراع رایانه های الکترونیکی، هوش مصنوعی، دانشمندان را به چالشی بزرگ فراخواند. به نظر می رسید، این فناوری در نهایت قادر به شبیه سازی رفتارهای هوشمندانه خواهد بود.