جان مک کارتی

پسر بچه 5 ساله‌ای را در نظر بگیرید که یک ماشین پلاستیکی به عنوان اسباب‌بازی دارد. او ماشینش را عقب و جلو می‌برد، بوق می‌زند، ویراژ می‌دهد و می‌داند که نباید آن را روی میز غذاخوری بکشد و یا به طرف سر بردار کوچکترش پرتاب کند. او قبل از این که به کودکستان برود ماشینش را روی طاقچه و دور از دسترس برادر کوچکترش قرار می‌دهد و وقتی به خانه باز می‌گردد انتظار دارد ماشینش را همان‌جایی که صبح گذاشته بود بیابد.
استدلالهایی که راهنمای حرکات و انتظارات این پسربچه است به قدری ساده‌اند که برای هر بچه دیگری در این سن و سال نیز قابل درک است. اما جالب است بدانید که هنوز برای اغلب رایانه‌ها چنین نیست. بخشی از مشکل رایانه‌ها به کمبود دانش آنها درباره قرادادهای اجتماعی روزمره بر می‌گردد، یعنی همانهایی که یک کودک 5 سال از والدینش آموخته است مانند این که نباید مبلمان خانه را زخمی کند و یا به برادر کوچکترش آسیب برساند. بخش دیگری از مشکل نیز به ناتوانی رایانه‌ها در استدلال کردن براساس عقل سلیم باز می‌گردد. منطق متعارف از شکلی از استدلال که استنتاج خوانده می‌شود سود می‌برد. استنتاج به ما اجازه می‌دهد که از جملاتی نظیر «تمام فلاسفه یونانی هستند» و «افلاطون فیلسوف است»، جمله تازه «افلاطون یونانی است» را نتیجه‌گیری کنیم. خاصیت اصلی استنتاج این است که می‌گوید: «اگر صغری و کبرای قضیه درست باشد، نتیجه‌گیری درست خواهد بود.» علاوه بر این، استنتاج «یکنوا» (یک واژه ریاضی که معنی اصلی آن «بدون تغییر» است) می‌باشد. یعنی اگر شما واقعیت‌ تازه‌ای را یاد بگیرید که با صغری و کبرای قضیه تناقض نداشته باشد، در این صورت نتیجه‌گیری هم‌ همچنان پابرجا خواهد ماند.
اما چون اغلب ما استنتاج را در مدرسه فرا می‌گیریم، به ندرت از آن در تجربیات علمی خود استفاده می کنیم. کودک پنج‌ساله انتظار دارد که اسباب بازیش در همان محل اولیه باقی مانده باشد زیرا آن را خارج از دسترس برادر کوچکترش گذاشته بود. اما اگر قبل از آن که آن روز خانه را ترک کند برادرش را دیده بود که روی صندلی می‌رود، دیگر در بازگشت به خانه از قرار داشتن اسباب بازی در سر جای اولش چندان مطمئن نبود. استدلالهای بر پایه عقل سلیم یک آدم پنج‌ساله، متکی بر حدسیاتی است که در مواجهه با واقعیتهای تازه، ممکن است دچار تغییر و تجدید نظر شوند. البته این امر فقط مربوط به پنج‌ساله‌ها نیست!
برنامه‌نویسان می دانند که استنتاج را چگونه در رایانه‌ها پیاده‌سازی کنند زیرا از نظر ریاضی به خوبی تعریف شده است. اما اگر بخواهید یک رایانه بر پایه حدسیات یا آنچه ما عقل سلیم می‌نامیم و بقای ما به آن بستگی دارد، استدلال کند باید کلاً منطق ریاضی جدیدی ابداع کرد. این یکی از هدفهایی بود که جان مک‌کارتی برای خود قرار داد.
جان مک‌کارتی در سال 1927 در بوستن و در خانواده‌ای که از فعالان حزب کمونیست بودند به دنیا آمد. خانواده او به دلیل فعالیتهای سیاسی دائم از این شهر به آن شهر در حرکت بودند. پدرش یک کاتولیک ایرلندی‌الاصل بود که ابتدا نجاری، سپس ماهیگیری و بالاخره در اتحادیه کارگری کار می‌کرد و خانواده‌اش را از بوستن به نیویورک و بعد از آنجا به لوس‌آنجلس برد. مادرش یهودی لیتوانی‌الاصل بود که به عنوان روزنامه‌نگار برای یک روزنامه طرفدار کمونیسم کار می‌کرد و سرانجام مددکار اجتماعی شد. مک‌کارتی علاقه‌مندی اولیه خود به علوم را به دیدگاههای سیاسی خانواده‌اش مرتبط می‌داند.

---

مک کارتی خود می‌گوید که در دوران نوجوانی یک آدم معمولی بوده است ولی شواهد و قرائن چیز دیگری می‌گویند. او در دبیرستان، نسخه‌ای فهرست درسهای انستیتوی فناور کالیفرنیا را به دست آورد و به مطالعه کتابهای ریاضی که در آنجا به دانشجویان سالهای اول تدریس می‌شد پرداخت و تمام تمرینهای آنها را حل کرد. این امر باعث شد که وقتی در سال 1944 در رشته ریاضی به دانشگاه مزبور راه یافت درسهای ریاضی دو سال اول را از او بپذیرند.
مک‌کارتی در سال 1948 دوره کارشناسی ارشد ریاضی را شروع کرد. در سپتامبر همان سال، در سمپوزیوم «سازو کارهای ذهنی در رفتار انسان» شرکت کرد. در این هم‌اندیشی، جان فن نویمان، ریاضیدان بزرگ و طراح رایانه، مقاله‌ای را در زمینه ماشینهای خودکار خود تکثیر، یعنی ماشینهایی که می‌توانند نسخه‌هایی عین خود را به وجود آورند، ارائه کرد. با وجودی که هیچ‌کس در آن جلسه ارتباطی بین هوش ماشینی و هوش انسانی نیافت ولی صحبتهای فون نویمان، حس کنجکاوی مک‌کارتی را برانگیخت.
مک‌کارتی در سال 1949 دوره دکترای ریاضی را در دانشگاه پرینستون آغاز کرد و در همان سال نخستین تلاشش را برای مدلسازی هوش انسان بر روی ماشین انجام داد.
ماشین خودکار، ماشینی است که در طول زمان از یک وضعیت به وضعیت دیگر منتقل می‌شود. به عنوان مثال، یک اتومبیل هنگامی که رانند استارت می‌زند از وضعیت «خاموش» به وضعیت «روشن ولی بی‌حرکت» منتقل می‌گردد. سپس وقتی رانند دنده یک می‌زند و پایش را از روی کلاچ بر می‌دارد، ماشین از وضعیت «روشن ولی بی‌حرکت» به وضیعت «در حال حرکت» منتقل می‌شود. یک ماشین خودکار تعاملی، برحسب وضعیت خودش و نیز وضعیت یک ماشین دیگر، از یک وضعیت به وضعیتی دیگر منتقل می‌شود. برخی از ماشینهای خودکار هوشمندند ولی هوشمندی یک مولفه ضروری و اجباری برای آنها نیست.
مک‌کارتی، کوششهای اولیه خود در زمینه استفاده از ماشین خودکار برای مدلسازی هوش انسانی را کار گذاشت اما ایده «وضعیت» و «انتقال» تا یک دهه بعد در کارهایش دیده می‌شود.
در طول این مدت، علاقه مک‌کارتی به تولید ماشینی به هوشمندی یک انسان همچنان پابرجا بود. در تابستا سال 1952، یکی از دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه پرینستون به نام جری راینا به مک‌کارتی پیشنهاد کرد که برخی از افرادی که به موضوع هوش ماشینی علاقه‌مندند را گرد هم آورد تا به کمک هم کلیه مقالاتی که در این زمینه منتشر شده است را جمع‌آوری کنند. یکی از نخستین کسانی که مک‌کارتی به سراغشان رفت، کلود شانون،‌پدید‌آورنده نظریه ریاضی ارتباطات بود. نظریه شانون که بعدها توسط دیگران به طور خلاصه نظریه اطلاعات نامیده شد،‌ابتدا بر روی ارتباطات و سپس در زمینه زبانشناسی، ریاضیات و دانش رایانه به کار بسته شد. مک‌کارتی می‌گوید:
«شانون اصطلاحات پرزرق و برق را دوست نداشت. او اسم مجموعه مقالات را مطالعه ماشینهای خودکار گذاشته بود و هنگامی که مقالات به تدریج می‌رسیدند من بسیار ناامید شدم زیرا بسیاری از آنها اصلاً به موضوع مورد علاقه من یعنی هوش ارتباطی نداشتند.
بدین خاطر وقتی که در سال 1955 پروژه دارتموث را سازماندهی کردم، برای آن که به طور واضح و روشن به دیگران بگوییم که راجع به چه چیزی صحبت می‌کنیم، اصطلاح هوش مصنوعی را به کار بردم.»
پروژه تحقیقاتی دارتموث در تابستان 1956 در زمینه هوش مصنوعی، نقطه عطفی در تاریخ دانش رایانه شد. هدف جاه‌طلبانه‌ای که برای کار 10 نفر ظرف 2 تعیین شده بود چنین بود: «تمامی جنبه‌های آموزش یا هر ویژگی دیگر هوش را اساساً می‌توان آنچنان دقیق تعریف کرد که بتوان آن را روی یک ماشین شبیه‌سازی نمود.»
با وجودی که پروژه تحقیقاتی دارتموث به تولید یک ماشین هوشمند نیانجامید اما اهداف و روشهایی را بنیاد نهاد که به شناسایی حوزه هوش مصنوعی به عنوان یک حوزه مستقل و بعدها پیشتاز در مطالعات مربوط به دانش رایانه منجر گردید. هر چند بسیاری از شرکت‌کنندگان کنفرانس دیگر به تحقیقاتشان در این زمینه ادامه ندادند ولی برخی از کارهای ارائه شده، اثرات ماندگای برجای گذاشتند.
آی‌بی‌ام به زودی علاقه‌اش را به زمینه هوش مصنوعی از دست داد. برخی از مشتریان فکر می‌کردند که با ظهور ماشینهای هوشمند ممکن است کارشان را از دست بدهند. به این جهت شعار تبلیغاتی آی‌بی‌ام در اوایل دهه 1960 این بود که رایانه‌ها ماشینهای احمقی هستند که فقط کارهای که بهشان گفته می‌شود را انجام می‌دهند،‌نه کمتر و نه بیشتر.

---

سوالات بسیار، جوابهای اندک

مک‌کارتی با میان کشیدن موضوع استدلال بر پایه عقل سلیم، سوالات بسیاری را فرا روی پژوهشگران هوش مصنوعی قرار داده است. او در مقاله معروف خود در سال 1959، هدفش را ساختن ماشینی قرار داده است که بتواند همانند یک «آدم کودن»، برخی استدلالهای اولیه کلامی را انجام دهد. با وجودی که به کار بردن این عبارت، کار را ساده جلوه می‌دهد اما هنوز این هدف دست نیافتنی می‌نماید.
بنابراین می‌توان این سوال را مطرح کرد که آیا کوششهای بسیار مک‌کارتی در به وجود آوردن یک بنیاد منطقی برای هوش مصنوعی با موفقیت روبرو بوده یا شکست خورده است؟
بنابه اظهار خود وی، تنها بخش کوچکی از کارهای او تا کنون در عمل به کار بسته شده است. به عنوان مثال، سیستمهای خبره‌ای که برای تشخیص پزشکی یا پیش‌بینی قیمت سهام نوشته شده‌اند از استدلال نایکنوا یا استنتاج از متن استفاده نکرده‌اند و به همین خاطر دچار مشکلات زیادی می‌باشند.
البته آینده ممکن است کاملاً متفاوت باشد. پژوهشهای بزرگ و عمیق، مانند کوشش داگلاس لنات در رمزبندی دهها میلیون قانون و اطلاعات، که از منطق استفاده می‌کنند باید بر پایه کارهای مک‌کارتی بنا شوند. آیا ابزارهای منطقی موجود کفایت خواهند کرد؟ مک‌کارتی ادعا نمی‌کند که پاسخ این سوال را می‌داند:
«پیشرفتها در زمینه استفاده از منطق برای بیان واقعیتهای جهان، همواره کند بوده است. ارسطو قالبهای صوری را ابداع نکرد. لایب نیتز حساب گزاره‌ها را ابداع نکرد هر چند از نظر صوری ساده‌تر از حساب بینهایت کوچکها است که او به همراه نیوتن ابداع کرد. جرج پول حساب گزاره‌ها را ابداع کرد ولی او حساب محمولات را اختراع نکرد. فرگ حساب محمولات را ابداع کرد ولی هرگز به سراغ قالب‌بندی صوری استدلال نایکنوا نرفت. من فکر می کنم برای ما انسانها فرموله کردن بسیاری از واقعتیها درباره پردازشهای فکریمان که به نظر خودمان واضح می‌آیند دشوار است»

آلبرت انیشتن

"آنچه که من مایلم واقعا بدانم ، این است که آیا خداوند می‌توانسته جهان را به طریق دیگری بیافریند. یعنی آیا ضرورت سادگی منطقی هیچگونه آزادی عمل باقی نمی‌گذارد."

آلبرت انیشتین ، فیزیکدان بزرگ در سال 1879 میلادی در یک خانواده یهودی در شهر اولم به دنیا آمد و در شهر مونیخ بزرگ شد. وی در سال 1886 دوران مدرسه‌اش (مانند کلاس ویلون که از سن 6 سالگی تا سن 13 سالگی بطول انجامید) را در شهر مونیخ شروع کرد. او همچنین در منزل آموزشهای مذهبی آیین یهود را فرا می‌گرفت. دو سال بعد انیشتین وارد ورزشگاه لیت پولد (Luitpold Gymnasium) شد. او ریاضیات ، بویژه حساب دیفرانسیل و انتگرال را در سال 1891 شروع کرد.

در سال 1894 خانواده انیشتین به میلان رفت، اما وی در شهر مونیخ ماند. در سال 1895 در آزمون ورودی برای اخذ مدرک مهندسی برق مردود شد. انیشتین در سال 1896ملیت آلمانی خود را انکار کرد و برای چند سال بی‌هویت بود. او حتی تا سال 1899 ملیت سوئیسی را نیز قبول نکرد. ملیت سوئیسی وی در سال 1901 به وی اعطا شد. بعد از مردودی در امتحان ورودی EHT انیشتین از طریق مدرسه دیگری در زوریخ اقدام به ورود به دوره مذکور نمود. در این مدرسه ، انیشتین مقاله‌ای نوشت که در آن مقاله طرح خود را برای آینده ارائه کرده بود. خود انیشتین در این باره می‌گوید:


"اگر من شانس خوبی برای گذراندن امتحاناتم داشتم، به زوریخ می‌رفتم. من می‌خواستم برای چهار سال به منظور مطالعه ریاضیات و فیزیک در آنجا بمانم. من خودم را مناسب تدریس در شاخه‌های علوم طبیعی و انتخاب قسمتهای تئوری آنها تصور می‌کردم."

در واقع انیشتین با این طرح خود موفق شد. در سال 1900 به عنوان معلم ریاضی و فیزیک فارغ التحصیل شود. یکی از دوستان انیشتین در دوره ETH مارسل گروسمن بود که همکلاس انیشتین بود. انیشتین به خاطر صاف بودن کف پاهایش و نیز ابتلا به بیماری واریس از خدمت سربازی معاف شد. در نیمه سال 1901 او یک کار موقت به عنوان مدرس ریاضی در هنرستان فنی در Winterthur پیدا کرد. در این زمان انیشتین می‌نویسد:

من از جاه طلبی رسیدن به دانشگاه دست کشیدم.

آینده از آن صبوران سمج است!

موقعیت موقت دیگری که انیشتین بدست آورد، تدریس در یک مدرسه خصوصی در Schaffhausen بود. در این زمان وی با توصیه پدر گروسمن به مدیر اداره ثبت اختراعات ، در آنجا به عنوان کارمند درجه سه استخدام شد. انیشتین از سال 1902 تا سال 1909 در اداره ثبت اختراعات پست موقت اولیه خود را حفظ کرد. اما در سال 1904 موقعیت او پایدار شد و در سال 1906 ، وی به کارمند درجه دو ارتقاء شغلی یافت. در اداره ثبت اختراعات برن ، در ساعات بیکاری ، انیشتین یک محدوده حیرت انگیز از نوشته‌های خود را در زمینه انتشارات فیزیک نظری کامل کرد.

انیشتین در سال 1905 از دانشگاه زوریخ به خاطر رساله خود تحت عنوان "سنجش نوین از ابعاد مولکولی" درجه دکتری دریافت کرد. وی رساله‌اش را به گروسمن اختصاص داد. انیشتین سه صفحه اول تمام نوشتجات خود را به آزمون پدیده‌های کشف شده توسط ماکس پلانک اختصاص داد. بر این اساس به نظر می‌رسید که انرژی الکترومغناطیسی گسیل شده از اشیا تابش کننده به صورت کوانتومهای گسسته باشد. انرژی این کوانتاها مستقیما با فرکانس تابشی متناسب است. به نظر می‌رسید این امر مخالف نظریه کلاسیک الکترومغناطیس که بر پایه معادلات ماکسول و قوانین الکترودینامیک که فرض می‌کند انرژی الکترومغناطیسی از امواجی تشکیل شده است که می‌تواند محتوی هر مقدار کوچکی از انرژی باشد، بنا شده است.

مبنای نسبیت خاص

مقاله دوم انیشتین در سال 1905 در مورد موضوعی که امروزه نسبیت خاص نامیده می‌شود، اختصاص یافت. انیشتین نظریه جدید خود را بر پایه تفسیر مجدد اصول نسبیت کلاسیک ، یعنی اینکه قوانین فیزیک مجبور هستند در کلیه چارچوبهای مرجع فرم یکسانی داشته باشند، بنا نهاد. به عنوان یک فرضیه بنیادی دیگر انیشتین فرض کرد که سرعت نور در کلیه چارچوبهای مرجع به عنوان یک الزام از نظریه ماکسول ثابت باقی می‌ماند. در سال 1905 اینشتین نشان داد که چگونه جرم و انرژی هم ارزند. انیشتین اولین فردی نبود که تمام مولفه‌های نظریه خاص نسبیت را پیشنهاد کرد. سهم او در وحدت قسمتی از مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک ماکسول بود.

توزیع بوز - انیشتین

سومین مقاله انیشتین در سال 1905 به مکانیک آماری مربوط بود. یک میدانی که بوسیله بولتزمن و گیبس مورد مطالعه قرار گرفت. بعد از سال 1905 انیشتین کارهایش را در زمینه توصیف موارد بالا ادامه داد. وی سهم مهمی در نظریه کوانتوم داشت، اما او به تعمیم نسبیت خاص به پدیده‌هایی شامل چارچوبهای شتابدار پرداخت. کلیدی که در سال 1907 با اصل هم ارزی در شتاب گرانشی آشکار شد، نگاه داشته شد تا از شتابی که بوسیله نیروهای مکانیکی ایجاد می‌شود، متمایز گردد. بنابر این جرم گرانشی و جرم لختی مساوی در نظر گرفته می‌شدند.

انحنای گرانشی نور

در سال 1908 انیشتین بعد از ارائه شایستگی مقاله‌اش (نتایج ساختمان تابش ناشی از قانون توزیع انرژی جسم سیاه) در دانشگاه برن به عنوان مدرس پذیرفته شد. طی این سال انیشتین استاد دانشگاهی در زوریخ شد و لذا از سمت تدریس در برن استعفا داد.
در سال 1909 انیشتین به عنوان یک متفکر برجسته علمی به رسمیت شناخته شد. در این سال انیشتین از اداره ثبت اختراعات نیز استعفا داد. او در سال 1911 به عنوان یک استاد کامل در دانشگاه کارل فردیناند ، در پرگ منصوب شد.

در واقع سال 1911 برای انیشتین یک سال پرمعنی بود، چون در این سال او قادر شد تا مقدمات پیشگویی درباره کیفیت پرتو نور ستارگان در هنگام عبور از نزدیکی خورشید را ، تهیه نموده و روشن کند که نور ستارگان هنگام عبور از نزدیکی خورشید منحرف می‌شود. از آنجا که این مسئله به اثباتهای تجربی اولیه در توجه به نظریه انیشتین منجر شد، بسیار مهم بود.

مبنای نسبیت عام

در سال 1912 انیشتین یک فاز جدیدی از تحقیقات گرانش خود را با کمک دوست ریاضیدانش ، مارسل گروسمن ، با بیان کارش در جملاتی از محاسبات تانسوری از کارهای لویی چویتا و ریچی آغاز کرد. انیشتین این کار جدید خود را نظریه نسبیت عام نامید. انیشتین در سال 1921 موفق به دریافت جایزه نوبل در فیزیک شد. این جایزه نه به خاطر نظریه نسبیت ، بلکه به خاطر کشف اثر فوتوالکتریک به وی تعلق گرفت.

بالاخره کاشف بمب اتمی کیست؟

نظریه انیشتین در مورد هم ارزی جرم و انرژی ، به ماده به صورت یک بسته متراکمی از انرژی نگاه می‌کند، طوریکه این دو به یکدیگر قابل تبدیل هستند. بعد از این کشف دانشمندان موفق به توجیه پدیده رادیواکتیو شدند. در این زمان انیشتین نامه‌ای به رئیس جمهور آمریکا نوشت و اظهار داشت که می‌توان با تبدیل جرم به انرژی بمب اتمی ساخت. در این زمان رئیس جمهور آمریکا دستور تاسیس سازمان عظیمی را داد که وی مسئول ساختن بمب اتمی شد. برای این کار از شکافت هسته اورانیوم استفاده شده بود.

در سال 1945 اورانیوم به مقدار کافی برای ساخت بمب جمـع شـده بود و ساختن بمب در آزمایشگاهــی در لوس آلاموس به سرپرستی فیزیکدان آمریکایی رابرت اوپنهایمر صورت گرفت. آزمودن چنین وسیله‌ای در مقیاس کوچک ناممکن بود. بنابراین اولین بمب اتمی در ساعت 5.5 صبح روز 16 ژوئیه 1945 منفجر شد و نیروی انفجاری برابر 20 هزار تنTNT آزاد کرد.

دو بمب دیگری هم ، که یکی بمب اورانیوم به نام پسرک به وزن 4.5 تن و دیگری بمب پلوتونیمی تهیه شد. اولی روی هیروشیما و دومی روی ناکازاکی در ژاپن انداخته شد. صبح روز 16 اوت 1945 در ساعت 10 و ده دقیقه صبح شهر هیروشیما با یک انفجار اتمی به خاک و خون کشیده شد. اوپنهایمر مسئول پروژه بمب و دیگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند. آلبرت انیشتین در این زمان اعلام کرد که اگر روزی بخواهم دوباره به دنیا بیایم دوست دارم یک آهنگر شوم.

سرانجام انیشتین

آلبرت انیشتین ، سالهای آخر عمر خود را در شهر پرینستون (شهری در ایالات متحده آمریکا) به سر آورد. وی در این شهر بیشتر عمر خود را صرف تکمیل نظریه‌های خود در مورد وحدت نیروهای طبیعی کرد. انیشتین در 18 آوریل 1955 میلادی از دنیا رفت. یکی از خصوصیات بارز انیشتین ، قبول واقعیت و اعتراف به اشتباهات خود بود. خصوصیتی که شاید در بین افرادی که از نظر علمی جایگاه اندکی دارند، به ندرت وجود داشته باشد. به عنوان مثال زمانی او مشغول مطالعه نظریه گرانش و نسبیت عام بود، در مورد خود چنین می‌گوید:


"این روزها وقت من یک سره صرف نظریه گرانش می‌شود و امیدوارم به کمک یکی از دوستان ریاضیدان خود بر مشکلات چیره شوم. چیزی که مسجل است، این است که من هرگز در عمر خود در چنین وضعیت پرچالشگرانه‌ای قرار نگرفته بودم. از منظر باریک بینانه تر به ریاضیات ، کم کم احترام زیادی نسبت به ریاضیدانان در من بوجود می‌آید. در صورتی که تاکنون ، از روی جهالت ، ریاضیات را یک چیز تجملی می‌دانستم. اگر این موضوع را کنار بگذاریم، مسئله آغازین نسبیت ، بازی بچه‌ها است."

ایشان سال 2005 میلادی (1384 هجری شمسی) را سال جهانی فیزیک نام نهادند.