Java ו-AI. האם ניתן לכתוב בינה מלאכותית בג'אווה?

אנו ממשיכים לדבר על השימוש בג'אווה בנישות החמות והמגמות ביותר של שוק ה-IT. כבר כתבנו על אופן השימוש בג'אווה באינטרנט של הדברים , שירותי ענן , ביג דאטה ובלוקצ'יין . בהמשך יש עוד נישה סופר מעניינת וחשובה - בינה מלאכותית (AI). "בינה מלאכותית תהיה הגרסה המושלמת של גוגל. מנוע חיפוש מושלם שיודע הכל באינטרנט, מבין בצורה מושלמת מה אתה רוצה ונותן לך את זה. כרגע אנחנו עדיין די רחוקים מזה. אבל אנחנו עובדים ומתקרבים בהדרגה למימוש הרעיון הזה". לארי פייג', מייסד שותף של גוגל.

מדוע Java פופולרי בפיתוח AI?

יש לא מעט שפות תכנות בשימוש בתחום ה-AI, אבל Java היא ללא ספק אחת הפופולריות ביותר. בפרט, Java משמשת ליצירת פתרונות ללמידת מכונה, רשתות עצביות, אלגוריתמי חיפוש, תכנות גנטי ומערכות רב-רובוטיות. תכונות כגון כיוון עצמים ומדרגיות חיוניות עבור פרויקטים של AI, מה שהופך את Java להתאמה מושלמת עבורם. מכיוון שכיום טכנולוגיות AI כבר נמצאות בשימוש פעיל על ידי עסקים, יש ביקוש רב ליכולות Java, מה שמאפשר לך ליצור גרסה אחת של האפליקציה שתעבוד על מספר פלטפורמות. יתרון נוסף של Java בתכנות AI הוא היכולת לקודד סוגים שונים של אלגוריתמים. ועוד יתרונות ויתרונות של Java, שכבר הזכרנו יותר מפעם אחת, מבוקשים בתחום פיתוח הבינה המלאכותית. ביניהם קלות יצירה וניפוי קוד, עבודה פשוטה עם פרויקטים בקנה מידה גדול, ויזואליזציה פשוטה, כמו גם הזמינות של Swing ו-SWT (Standard Widget Toolkit). תכונות אלו מאפשרות לך ליצור גרפיקה וממשקים אטרקטיביים ומורכבים. "בינה מלאכותית מתפתחת בקצב מדהים. אלא אם כן יש לך קשר ישיר עם צוותים של מדענים שעובדים על AI, אין לך מושג כמה מהר - ההתקדמות צומחת בקצב קרוב לאקספוננציאלי". אילון מאסק, מייסד SpaceX וטסלה מוטורס.

פרויקטים של AI בג'אווה

קוד Java משמש בפרויקטים רבים הקשורים לתחום זה או אחר של AI. הנה כמה דוגמאות מעניינות.

• רובוטים ניידים למחקר חוג הארקטי

  באמצעות Java API, מדענים יצרו מגוון רובוטים ניידים המשמשים למחקר בחוג הארקטי - בגרינלנד ובאנטארקטיקה. כמובן שטכנולוגיות Java משמשות גם בפיתוח רובוטים אוטונומיים ניידים אחרים, אבל במקרה של מכשירים לחקר חוג הקוטב הצפוני, יש הרבה מידע פתוח במיוחד באינטרנט.

  Так, GUI (графический интерфейс пользователя) для данных роботов разрабатывается с помощью инструментов Java Swing. Поскольку Swing прост в использовании и может напрямую взаимодействовать с компонентами, эта платформа была выбрана для обеспечения средств управления роботом и его мониторинга.

• JOONE Neural Engine

  JOONE Neural Engine (Java Object Oriented Neural Engine) — это популярная мультиплатформа, которая позволяет создавать, обучать и тестировать нейронные сети.

  Joone состоит из компонентной архитектуры, то есть базируется на дополняемых компонентах, которые могут быть расширены с целью построения новых алгоритмов и архитектур нейронных сетей.

  Компоненты являются codeовыми модулями, которые прилагаются для создания информационного потока. Новые компоненты могут быть добавлены or отсоединены. Кроме того, Joone имеет GUI-приложение, позволяющее графически создавать и тестировать любые нейронные сети, а также распределенную среду обучения, которая позволяет тренировать нейронные сети на многих удаленных машинах.

• Robocode

  Robocode — это достаточно старая, широко известная и все еще популярная игра на основе Java с открытым исходным codeом, которая позволяет пользователям изучать принципы Java-программирования. Она также хорошо подходит для изучения базовых принципов робототехники и искусственного интеллекта.

  В Robocode игрок создает собственного робота-танка, программирует его стратегию и разрабатывает программный интеллект, соревнуясь с роботами других пользователей. Впервые созданная еще в 2000-м году, Robocode и по сей день является одной из самых популярных и известных игр для программистов.

• WEKA Machine Learning Suite

  Waikato Environment for Knowledge Analysis (WEKA) Machine Learning Suite — это открытый список алгоритмов, которые используются для разработки методов машинного обучения. Все алгоритмы WEKA заточены под машинное обучение и интеллектуальный анализ данных.

  Now набор WEKA Machine Learning Suite широко используется в бизнес-среде, предоставляя компаниям упрощенный анализ данных и предиктивную аналитику.

• Чат-бот Alice

  Чат-бот A.L.I.C.E. (Artificial Linguistic Internet Computer Entity), также известный How Alicebot or просто Alice, — это программа, способная вести диалог с человеком на естественном языке. Созданная по подобию первой программы-собеседника ELIZA, она использует технику эвристического сопоставления фразы пользователя с образцами в базе знаний. A.L.I.C.E. считается одним из лучших чат-ботов, она три раза становилась победителем премии Лебнера (премия Лебнера присуждается победителю ежегодного конкурса AI Loebner, в котором программы соревнуются в прохождении теста Тьюринга).

“Мы называем это искусственным интеллектом, но в реальности эта технология улучшает и дополняет наш интеллект. Поэтому instead of искусственного интеллекта я бы называла ее дополненным интеллектом.” Джинни Рометти (Ginni Rometty), СЕО компании IBM

ИИ библиотеки на Java

יש לומר שכיום כמעט כל מתכנת ג'אווה נבון עם ידע בסיסי באלגוריתמים ומושגים ג'אווה מסורתיים יכול ליישם פתרונות המבוססים על טכנולוגיות מסוימות מתחום הבינה המלאכותית. כדי לעשות זאת, יש הרבה ספריות Java פתוחות שיעזרו לך ליישם הרבה פונקציות מורכבות למדי. יש לציין רק שבינה מלאכותית באופן כללי היא תחום די רחב, והיום נדבר על ספריות ג'אווה בנישות ה-AI הפופולריות ביותר, כמו עיבוד שפה טבעית, למידת מכונה, רשתות עצביות וכו'.

מערכות מומחים

בבינה מלאכותית, מערכות מומחים הן מערכות מחשב שמחקות את יכולות קבלת ההחלטות האנושיות.

• אפאצ'י ג'נה

  Apache Jena היא מסגרת Java פתוחה לבניית אינטרנט סמנטי ויישומי נתונים מקושרים המבוססים על מודל RDF. באתר הרשמי של Apache Jena תוכלו למצוא מדריך מפורט לשימוש במסגרת זו עם תיאור קצר של מפרט RDF.

• PowerLoom

  PowerLom (מערכת PowerLoom Knowledge Reasoning and Reasoning System) היא פלטפורמה ליצירת יישומים חכמים מבוססי ידע. PowerLoom משתמש בשפת ייצוג ידע (גרסה של KIF), המבוססת על מנגנון ניכוי טבעי. מנגנון זה מסוגל ליצור שרשרת הגיונית להשגת מסקנות על סמך העובדות והכללים המפורטים במאגר הידע.

• D3web

  D3web הוא מנוע חשיבה סמנטי בקוד פתוח לפיתוח, בדיקה ויישום ידע עובדתי למצב ספציפי. D3web כולל מגוון של אלגוריתמים מורכבים. באתר הרשמי ניתן למצוא מבוא קצר לפלטפורמה עם דוגמאות רבות לשימוש ותיעוד שלה.

"אני חושב שבינה מלאכותית היא כמעט דיסציפלינה של מדעי הרוח. למעשה, זה לא יותר מניסיון להבין את האינטליגנציה האנושית ואת התודעה האנושית". סבסטיאן ת'רון, מומחה למדעי המחשב וראש תאגיד קיטי הוק.

רשתות עצביות

• נוירוף

  Neuroph היא ספריית קוד פתוח ליצירת רשתות עצביות ושימוש בלמידת מכונה, הכתובה ב-Java.

  משתמשי Neuroph יכולים ליצור רשתות עצביות דרך ה-GUI המסופק או באמצעות קוד Java. יש תיעוד באתר Neuroph שגם מסביר בפירוט מהי בעצם רשת עצבית וכיצד היא פועלת.

• Deeplearning4j

  Deeplearning4j היא ספריית למידה עמוקה עבור JVM המספקת גם API ליצירת רשתות עצביות. Deeplearning4j מספק שפע של הדרכות ותיאוריות כדי להעמיק את הידע שלך על למידה עמוקה ורשתות עצביות .

עיבוד שפה טבעית

• Apache OpenNLP

  Apache OpenNLP — это основанный на технологии машинного обучения инструментарий для обработки текста на естественном языке. На сайте есть documentация с информацией о том, How использовать данную библиотеку.

• Stanford CoreNLP

  Stanford CoreNLP — это один из самых популярных фреймворков для обработки естественного языка, который включает в себя множество инструментов для выполнения задач в этой области.

“Года работы в сфере искусственного интеллекта достаточно, чтобы заставить человека поверить в Бога.” Алан Перлис (Alan Perlis), эксперт в компьютерных науках и преподаватель в Университете Пердью, Университете Карнеги-Меллона и Йельском университете.

Машинное обучение

• Java Machine Learning Library (Java-ML)

  Java-ML — это открытый Java фреймворк, который содержит целый набор различных алгоритмов машинного обучения для программистов. На сайте проекта можно найти официальную documentацию с туториалами по возможностям применения Java-ML с примерами codeа.

• Weka

  Weka — это коллекция алгоритмов машинного обучения, которые можно применять непосредственно к датасету через предоставленный графический интерфейс or вызывать через API.

• RapidMiner

  RapidMiner — это платформа для обработки данных, предоставляющая различные алгоритмы машинного обучения через GUI и Java API. В Сети можно найти массу руководств и прочих материалов о применении RapidMiner.

• Генетические алгоритмы

  Генетический алгоритм — это эвристический алгоритм поиска, используемый для решения задач оптимизации и моделирования путем случайного подбора, комбинирования и вариации искомых параметров с использованием механизмов, аналогичных естественному отбору в природе.

• Jenetics

  Jenetics — это продвинутая библиотека генетических и эволюционных алгоритмов, генетического программирования и многоцелевой оптимизации, написанная на современном Java. На сайте проекта можно найти documentацию и туториалы для новых пользователей.

• ECJ 23

  ECJ 23 — это основанный на Java исследовательский фреймворк с сильной поддержкой генетических алгоритмов. Разработан в лаборатории эволюционных вычислений ECLab Университета Джорджа Мейсона в США.

• Watchmaker Framework

  Watchmaker Framework — это фреймворк, предназначенный для реализации платформо-независимых генетических и эволюционных алгоритмов в Java. На сайте проекта можно найти информацию о фреймворке с подробной documentацией и примерами его применения.

Вместо эпилога

כפי שצוין לעיל, AI הוא תחום רחב מאוד, ויש מספר עצום של מסגרות ומערכות שהן די פשוטות לשימוש ויכולות להיות שימושיות במגוון רחב של יישומים ולפתרון בעיות מסוגים שונים. כיום, היקף הבינה המלאכותית גדל מהר מאוד, מה שאומר שחברות זקוקות ליותר ויותר מומחים מוסמכים בטכנולוגיות בינה מלאכותית. אם קטעי יישומי הבינה המלאכותית הרשומים לעיל נראו לך מעניינים, עדיף לא לדחות את ההיכרות איתם - כמעט מובטח שהידע והמיומנויות האלה יהיו שימושיים.