شبکه عصبی و یک (یا دو) سوال ساده

    خوب یادم میاد که چند ماه پیش، وقتی سر کلاس خانم دکتر سلیمانی می‌نشستم (البته از پشت مانیتور)، نکته مهمی را مطرح کردند. اینکه هدف رویکردی از هوش مصنوعی، ساختن چیزی فراتر از انسان است. به دلیل اینکه انسان یا سیستم هدایت کننده آن، اغلب اوقات سرشار از خطا و ناکارآمد است. پس منطقی است که به ساختن چیزی فراتر از آن بیندیشیم.
امروز کتاب آشنایی با شبکه‌های عصبی ⁽¹⁾ را به دست گرفتم. کتاب سبک و کم حجمی است که اتفاقاً ترجمه روانی هم دارد. کتابی که به نظرم موضوع و رویکرد نسبتاً متفاوتی را با صحبت دکتر سلیمانی مطرح می‌کند.
در مقدمه این کتاب سوال ساده ولی مهمی مطرح می‌شود که به نظرم می‌تواند نقطه شروع مناسبی برای یادگیری شبکه‌های عصبی و یافتن علّت پیدایش چنین مباحثی باشد:

...

چرا کامپیوترها نمی‌توانند کارهایی را که ما انجام می‌دهیم انجام دهند؟ یکی از دلایل را می‌توان در نحوه‌ی ساختار آن‌ها جستجو کرد. به طور منطقی می‌توان انتظار داشت که سیستم‌هایی با ساخت مشابه عملکرد مشابهی داشته باشند. چنانچه به درون یک کامپیوتر نگاه کنیم تعدادی تراشه‌ی الکترونیکی حاوی مدارهای مینیاتوری خواهیم دید که با انواع مقاومت‌ها و سایر قطعات الکترونیکی در صفحات مدار جای داده شده‌اند. اگر به درون مغز نگاه کنیم، به هیچ صورت چنین ساختاری را مشاهده نخواهیم کرد. بررسی اولیه‌ی ما چیزی جز مجموعه‌ای گره خورده از ماده‌ای خاکستری رنگ نشان نمی‌دهد. بررسی بیشتر روشن می‌کند که مغز از اجزایی ریز تشکیل شده است. لیکن این اجزاء به شیوه‌ای بی‌نهایت پیچیده، مرتب شده‌اند و هر جزء به هزاران جزء دیگر متصل است. شاید این تفاوت در شیوه‌ی ساختار، علت اصلی اختلاف بین مغز و کامپیوتر است. کامپیوترها طوری طراحی شده‌اند که یک عمل را بعد از عمل دیگر با سرعت بسیار زیاد انجام دهند. لیکن مغز ما با تعداد اجزای بیش‌تر امّا با سرعتی بسیار کم‌تر کار می‌کند. در حالی که سرعت عملیات در کامپیوترها به میلیون‌ها محاسبه در ثانیه بالغ می‌شود، سرعت عملیات در مغز تقریباً بیش‌تر از ده بار در ثانیه نمی‌باشد. لیکن مغز در یک لحظه با تعداد زیادی اجزاء به طور هم‌زمان کار می‌کند، کاری که از عهده کامپیوتر بر نمی‌آید. کامپیوتر ماشینی سریع امّا پیاپی کار است در حالی که مغز شدیداً ساختار موازی دارد.
با وجود این آیا عجیب است که توانایی کامپیوترها به پای مغز نمی‌رسد؟ کامپیوترها می‌توانند عملیاتی را که با ساختار آن‌ها سازگاری دارند به خوبی انجام دهند. به عنوان مثال شمارش و جمع کردن، اعمالی پیاپی است که یکی بعد از دیگری انجام می‌شود.

  بنابراین کامپیوتر می‌تواند مغز را در این عملیات کاملاً شکست دهد. لیکن دیدن و شنیدن، اعمالی شدیداً موازی‌اند که در آن‌ها داده‌هایی متضاد و متفاوت هر کدام باعث اثرات و ظهور خاطرات متفاوتی در مغز می‌شوند و تنها از طریق ترکیب مجموعه‌ی این عوامل متعدد است که مغز می‌تواند چنین اعمال شگفتی را انجام دهد. ساختار موازی مغز چنین توانایی را به آن می‌دهد. شاید بتوان نتیجه گرفت که یک سیستم ممکن است برای یک منظور مناسب باشد ولی برای منظورهای دیگر مناسب نباشد. آیا تنها به این دلیل که کامپیوترها می‌توانند عمل جمع را به سرعت انجام دهند می‌توان از آن‌ها این انتظار را داشت که عمل دیدن را هم به همان سهولت انجام دهند؟

...

بنابراین من اینطور فهمیدم که: شبکه‌های عصبی به دنبال مدل کردن عملکرد موازی مغز انسان هستند.

 اشاره: از سوال پایانی این قسمت از کتاب هم خیلی لذت بردم. با خودم فکر کردم که چنین سبک سوالاتی را چقدر در زندگی‌‌ از خودم پرسیده‌ام.
شاید اگر سریع‌تر چنین سوالاتی را از خودمان بپرسیم گرفتار بسیاری از مشکلات - که در بین اطرافیانمان و گذشته خودمان مصداق‌های آن فرآوان است - نشویم. تنها به عنوان نمونه، شاید پرسیدن این سوال از وقوع بسیاری از مشکلاتی که اکثرمان با آن آشناییم، جلوگیری کند: "آیا دختر یا پسری که با او دوست هستم و یا هم‌کلاسی‌ام هست، و البته به خوبی هم نقش دوست یا هم‌کلاسی بودن خود را ایفا می‌کند، لزوماً همسر ایده‌آلی هم برایم خواهد بود؟"

..........................
(1) Neural Computing: An Introduction (R. Beale & T. Jackson, 1998)