فأر ذكي يتعلم كيف يهرب من قط

لغز هروب الجرذ من القط

تتناول هذه المحاضرة لغزاً رياضياً تكون فيه جرذة عالقة في مركز بركة دائرية، بينما ينتظر قط عند الحافة ليصطادها. سأعرض عدة أساليب للهروب تعتمد على الاستدلالات الهندسية، ثم أوضح كيف يمكن لجرذ يعمل بالذكاء الاصطناعي أن يتعلم الهروب من القط باستخدام التعلم المعزز العميق.

لمشاهدة المحاكاة الحاسوبية بوضوح، يفضل مشاهدة هذا الفيديو على شاشة كبيرة مثل شاشة الحاسوب المحمول أو الجهاز اللوحي.

نسخ بلغات مختلفة

نص هذا العرض متوفر حالياً باللغة الإنجليزية، لكن التعليق الصوتي يتم بواسطة نظام ذكاء اصطناعي قمت بتدريبه ليستخدم صوتي ويترجم كلامي إلى لغات أخرى. يمكن اختيار لغة التعليق الصوتي باستخدام قائمة اختيار اللغة المنسدلة.

ينتج هذا النظام الصوتي تشابهاً جيداً مع صوتي في اللغة الإنجليزية، لكنني أُبلغت بأن الجودة أقل في بعض اللغات الأخرى.

المحتويات

1. اللغز الأصلي — لعبة القط والفأر من Numberphile
2. مأزق فلاد: أساليب الاندفاع والدوران والهروب
3. استراتيجية الهروب لدى البروفيسور جرذ: الدوران ثم الاندفاع
4. استراتيجية هروب محسّنة
5. جرذ يعمل بالذكاء الاصطناعي — ما هو التعلم المعزز العميق؟
6. هل يمكن لجرذ يعمل بالذكاء الاصطناعي أن يتعلم الهروب من القط؟
7. الملخص والاستنتاجات

لعبة القط والفأر من Numberphile

يستند هذا اللغز إلى مثال عُرض في فيديو من سلسلة تبسيط الرياضيات Numberphile قدمه بن سباركس في عام 2019:

Numberphile: Game of Cat and Mouse

في ذلك الفيديو يتم عرض أسلوبي الاندفاع والدوران، ثم توضيح كيف يمكن الجمع بينهما لإيجاد حل باستخدام الاستدلال الهندسي. سأعرض هذه الأساليب وأشرح كيفية عمل الحل المقترح. كما سأقدم أسلوباً إضافياً أسميه أسلوب الهروب. وأخيراً سأبين كيف يمكن تحسين نسخة بسيطة من هذا الحل باستخدام خوارزمية جينية.

بوريس وفلاد والبروفيسور جرذ

في لغز Numberphile يظهر قط وفأر، أما في نسختي فالشخصيات الرئيسية هي قط وجرذ. في محاولات الهروب الأولى التي تعتمد على أسلوبي الاندفاع والدوران، أطلقت على الشخصيتين اسم بوريس القط وفلاديمير الجرذ.

لا يمتلك فلاديمير الصغير أي فهم للاستراتيجية أو التكتيك أو الهندسة، ولذلك فإن مصيره الفشل. بعد اختفائه يتم استبداله بالبروفيسور جرذ لإجراء محاولات هروب أكثر تقدماً.

هل يستطيع جرذ يعمل بالذكاء الاصطناعي الهروب من القط؟

سأعرض كيف يمكن لجرذ يعمل بالذكاء الاصطناعي أن يتعلم الهروب من القط باستخدام التعلم المعزز العميق. سنرى أن الجرذ المدعوم بالذكاء الاصطناعي يطور بسرعة استراتيجية تتضمن مناورات هروب معقدة وتؤدي إلى النجاح باستمرار.

إن نوع الذكاء الاصطناعي القادر على حل مشكلة كهذه له أهمية مباشرة بالنسبة للأنظمة الروبوتية العسكرية.

الحرب في أوكرانيا

أدت الحرب الحالية في أوكرانيا، بعد الغزو الروسي واسع النطاق في عام 2022، إلى استخدام واسع ومتزايد للأنظمة المستقلة وشبه المستقلة من قبل الطرفين. كما ازداد استخدام الذكاء الاصطناعي في هذه الأنظمة.

ومن المرجح أن تدخل هذه الأنظمة المستقلة قريباً في مواجهات مباشرة مع بعضها البعض في ساحة القتال.

إن نوع الذكاء الاصطناعي المعروض في هذه المحاضرة قادر على تعلم كيفية التعامل مع خصم بشكل مستقل من خلال استغلال المعرفة بسلوك ذلك الخصم. في هذا اللغز كان هدف الذكاء الاصطناعي هو الهروب من خصمه، لكن كان من الممكن أن يكون الهدف أيضاً تدميره.

عند توفر بيئة تدريب واقعية، فإن تقنيات الذكاء الاصطناعي وخوارزميات التعلم التي تم وصفها هنا قادرة بالتأكيد على تطوير مثل هذه القدرات. ولذلك فإن أهمية هذه التكنولوجيا في الوضع الحالي واضحة.