Harp Oyunlarında Yapay Zeka Uygulamalar?
Yapay zeka, halen birçok endüstriyel alanda olduğu gibi, birçok askeri alanda uygulanmış ve hemen hemen bütün askeri alanlarda uygulama potansiyeli olan bir bilim dalıdır. Yapay zekan?n endüstriyel alandaki başarılı uygulamaları, 1980'lerde gelişmiş ülkelerin savunma bakanlıklarının ve kara, deniz ve hava kuvvetlerinin büyük ilgisini çekmeye başlamıştır. Sonraki yıllarda birçok askeri alanda yapay zeka uygulama çalışmaları başlatıldı. Bu bildirimizde biz, ağırlıklı olarak bir bilim ve teknoloji alanı olarak yapay zeka, askeri uygulamaları ve kompleks hava muharebesi ve harp oyunlarında kullanımını inceleyeceğiz. 1. Yapay Zeka
Askeri alanda yapay zeka uygulamalar?na geçmeden önce, yapay zeka konusunda bazı özet bilgiler vermemiz yerinde olacaktır. Yapay zeka, zeki sistemlerin; 1) algılama, hafıza, düşünme, öğrenme, buluş yapma, karar verme, ve eylem gibi özelliklerini inceleyen, 2) bunları formel hale getiren, 3) ve yapay sistemlere bu özellikleri kazandırmayı amaçlayan bir bilim dalıdır. Zeki sistemler bu gün zeki etmenler (intelligent agents) olarak yeniden tanımlanmaktadır (Russel & Norvig, 1995). Buna göre zeki etmenlerin ?u temel bile?enlere sahip olması gerekmektedir: o Algılama o Düşünme o Eylem Ayrıca, bu her bir bile?enin de "zeki" diye vasıflandırılabilecek niteliklere sahip olması gerekiyor. Zeki bir etmen, algılamasını gerçek-zamanda, seçimli, öncelikli, ve bağımsız olarak yapabilmelidir. Aynı şekilde, düşünme bileşeni de benzer özelliklere sahip olmalı, olayların gelişimine göre algılama bileşeninden gelen verilerden ve kendi içinde oluşturduğu modellerden gerçek zamanda durum tespiti ve değerlendirmesi yapabilmeli, hafıza, anlama, problem çözme, öğrenme (ve hatta buluş yapabilme), planlama ve kontrol gibi özelliklere sahip olmalıdır. Eylem bileşeni de aynı şekilde zeki özelliklere sahip olmalı, ve düşünme bileşeninden gelen kararları gerçek zamanda uygulayabilmelidir. Ayrıca, bu üç bileşen (algılama, düşünme, eylem) özellikle hızlı hareketi gerektiren durumlarda birbirleriyle tam bir uyum içinde olmalıdır. Yapay zeka bugün, birçok alanda araştırmaların yapıldığı bir bilim ve teknoloji dalı olarak ortaya çıkmış bulunmaktadır. Bu alanlardan bazıları aşağıda gösterilmiştir: Yapay Zeka ---------- Oyunlar (dama, satranç, go, vs.) - Teorem ispatlama o Prolog programlama o Cebirsel Prolog programlama o Paralel Prolog derleyicileri
- Doğal dil anlama ve işleme o Çeviri sistemleri o Ses tanıma ve işleme - Bilgi Tabanlı Sistemler o Uzman Sistemler o Bilgi tabanlı simülasyon o Genel Bilgi Sistemleri - Makina Öğrenmesi o Bilgi düzeyi öğrenme (çeşitli indüktif, dedüktif, analojik öğrenme metotlar?) o Sembol düzeyi öğrenme (GA'lar, sınıflandırıcılar) o Aygıt düzeyi öğrenme (YSA'lar) - Makina Buluşları o Bilimsel Buluşlar o Bilgi madenciliği - Robotik o Robot görmesi ve öğrenmesi o Robot timleri ve görev planlaması - Yapay Yaşam (AL) - Örüntü ve ses tanıma ----------------------2. Yapay Zekanın Askeri Uygulamaları
Yapay zekanın 1970'li yıllar?n sonuna doğru özellikle ABD'de endüstriyel alandaki başarıl? uygulamaları, kısa zamanda askeri çevrelerin yoğun olarak dikkatini üzerinde toplamıştır.. Gelişmiş ülkelerin savunma bakanlıkları ile kara, deniz ve hava kuvvetleri bu yeni teknolojiden faydalanmanın yollarını araştırmaya başlamışlardır. Askeri uzmanların bu konuya ilgisi şunlardan kaynaklanmaktadır: 1) Yapay zeka teknolojilerinin akademik ve endüstriyel çevrelerdeki gerçek ba?ar?s?. 2) Günümüz askeri harekatlar?n?n gittikçe geni?leyen karma??k yap?s? ve muhtemel çat?? malar?n geli?me h?z?. 3) Askeri uzmanlar?n yapay zeka tekniklerinin, askeri problemlerin çözüm potansiyeli konusunda bilgilerinin artmas?. Bu gün, birçok askeri alanda yapay zeka uygulamalar? ba?lat?lm??t?r. Bu alanlardan baz?lar? ? unlard?r: Askeri ara?t?rmalar, askeri imalat, bak?m-onar?m, harekat planlamas?, lojistik, e?itim, istihbarat toplama ve i?leme, istihbarat analizi ve durum tesbiti, sensör kaynaklar?n?n da??t?m?, kuvvet da??t?m?, kuvvet komuta ve kontrolu, güzergah planlamas?, muharebe taktikleri, otonom / yar?-otonom araçlar, aviyonik, elektronik harp, ve komuta kontrol istihbarat kar??-koyma, haberle?me, a? kontrolu, ve enformasyon yönetimi ve ula??m?.
Marmara Ara?t?rma Merkezi'nde yapay zeka çal??malar?, 1991 y?l?nda kurulan Yapay Zeka Bölümü'nde ba?lam??t?r. Bu bölüm ülkemizin yapay zeka ad?yla kurulan ilk bölümüdür. Burada yap?lan ilk çal??malar Osmanl?ca-Kiril Optik Karakter Tan?ma ve Bilimsel Bulu?lar?n Modellendirilmesi alan?nda olmu?tur. Bölüm, daha sonra Marmara Ara?t?rma Merkezi ad?na görev ald???, ve MSB-ARGE Dairesi taraf?ndan desteklenen uluslararas? EUCLID RTP 11.3 projesinde (1993-97 y?llar? aras?nda) bir yapay zeka sistemini (AISim), gerçekle?tirmi?tir (Kocaba?, Öztemel, Uluda? ve Koç, 1995; 1996; Kocaba? ve Öztemel, 1998) AISim, yukar?da bahsedilen türden bir zeki etmen tasar?m? içeren bir sistemdi. Bu program, da??t?k bir simülasyon ortam?nda 100'den fazla senaryo eleman?n?n yer ald???, ?ngiltere ve Almanya'dan kokpit simülatörlerinden pilotlar?n da kat? ld???, ve komuta kontrol istasyonunu da iceren kompleks bir hava harekat? (hava bombard? man?) senaryosu içinde, k?rm?z? kuvvet bombard?man ucaklar?na e?lik eden (Escort) ve uzak (BVR) ve yak?n (WVR) hava muharebesi özelliklerine sahip bir F16 uça??n? harekat süresince ba?ar?l? bir ?ekilde kontrol etmi?tir. Sistem ayr?ca 1-1 testlerde Ingiliz pilotlara kar?? hava önleme (CAP) görevini de ba?ar? ile uygulam??t?r. Geli?tirdi?imiz bu yapay zeka sisteminin en önemli, ve dünyada bu alanda ilk defa uygulanan özellikleri ise, gerçek zamanda durum tesbiti, ve gene gerçek zamanda davran?? aç?klamalar? yapabilmesiydi. Bölüm 1996 y?l?nda ba?lat?lan ve gene MSB ARGE taraf?ndan desteklenen 10 ayl?k EUCLID RTP 11.7 "Uçu?ta Simülasyon" (WaSiF) projesini de ba?ar?yla tamamlam??t?r. Bu projenin nihai amac?, bir sava? uça?? (F16) üzerine monte edilebilir bir simülasyon sistemi ile muharebe pilotlar?n?n, yapay zeka tehditlerinden olu?an sanal hedeflere kar?? günlük muharebe e? itimlerini sa?lamakt?r. 10 ayl?k bu fizibilite çal??mas?nda böyle bir sistemin, ayr?nt?l? olarak nas?l geli?tirilebilece?i gösterilmektedir. Bu alandaki çal??malar?n, gerekli imkanlar sa?land??? takdirde a?a??daki konularda devam ettirmeyi dü?ünülmektedir: o Tak?m veya filo harekatlar?nda e?güdümlü ve birliktelik davran??? gösterebilen zeki etmenler geli?tirmek, o Etmen tak?m ve filo davran??lar?n?n gerçek zamanl? olarak modellendirilmesi. o Rakip etmenlerin bireysel ve tak?m veya filo davran??lar?n?n modellendirilmesi. 3. Harp Oyunlar?nda Yapay Zeka Uygulamalar? Harp oyunlar?nda bilgisayarca olu?turulan kuvvetlerin (CGF) e?itim ve analiz amaçl? olarak kullan?lmas? ABD'de 1980'lerin sonlar?nda ciddi bir ?ekilde ele al?nmaya ba?lam??t?r. Bundan sonraki önemli geli?me, bilgisayarl? harp oyunlar?na, gene ABD'de CFOR program?yla komutakontrol yetene?inin eklenmesi olmu?tur (Pratt, 1996). Bilgisayarlar?n geli?mesiyle, önceleri baz? strateji oyunlar?na dayanan sava? oyunlar? sonunda yerini, simülatör sistemleri ve rakip kuvvetlerin (OPFOR) eklenmesiyle geli?mi? Yar? Otomatik Sistemlere (SAFOR) b?rakt?. Halen en geli?mi? sistemler bu yar? otomatik sistemlerdir. Ancak, gelecek nesil bilgisayar kuvvetleri (Otonom Kuvvetler) üzerine çal??malar da ba?lat?lm?? bulunmaktad?r. Mevcut bilgisayarca olu?turulan kuvvetlerin geli?mesi dört safhada incelenebilir (Pratt, 1996).
Bu safhalar? ?u ?ekilde s?ralayabiliriz: Nesil Bili?im Süreci ----- --------------------------------1 Yok 2 Hedef tesbiti ve önleme 3 Görevin kesilmesi ve ba?lat?lmas? 4 Çok katmanl? Komuta Kontrol 5 Amaç seçimi ve Ö?renme Birinci nesil CGF'lerin en bariz özelli?i bunlarda bili?im sürecinin bulunmamas?d?r. Bu nedenle, kendileri için olu?turulmu? olan senaryodan d??ar? ç?kamazlar. ?kinci nesil sistemler ise, planlanm?? faaliyetlerle çat??mayacak ?ekilde senaryo elemanlar?na, hedef tesbiti, ni?an alma, ve rakip kuvvetlerle çat??maya girme gibi basit etkile?imli davran??lar yapt?rabilme özelli?ine sahiptir. Güzergahlar ve yollar kullan?c? taraf?ndan önceden veya senaryo s?ras?nda belirlenir ve etkile?imler de ancak bunlar üzerinde olabilir. Üçüncü nesil sistemler genellikle Yar? Otomatik Kuvvetler (SAF) olarak isimlendirilir. Bu sistemler genellikle, önceden planlanm??, kural veya durum tabanl? modüllerden olu?an görevleri uygularlar. Bunlarda davran??lar görev çerçevelerine yerle?tirilir ve bu çerçeveler de öteki görev çerçevelerine oturtulur. Ana amaçlar böylece bir görev hiyerar?isinden meydana gelir. Bu organizasyon, karma??k görev ve davran??lar?n olu?turulmas?n? kolayla?t?rmaktad?r. Dördüncü nesil sistemler ise bu geli?mi? üçüncü nesil sistemler üzerinde komuta kontrol (C2) süreçlerine sahip sistemlerdir. Görünü?te basit san?lan bu görev, sava? alan?n?n en zor görevlerinden biridir. Ancak bu sistemlerin ço?unda sadece komutan?n görevi temsil edilmektedir. Dördüncü nesil CGF'lere örnek DARPA'n?n Komuta Kuvvetleri (CFOR) program? d?r. CFOR, C2 süreçlerini, komuta kademesinin bir dizi davran?? ve etkile?imi ?eklinde temsil eder. Da??t?k Etkile?imli Benzetim (DIS) ortamlar? dördüncü nesil sistemleri bireyler ve birlikler düzeyinde temsil edebilmektedir, fakat mevcut durumda bunlar taburdan daha yukar? kuvvetlerin temsilinde yetersiz kalmaktad?r. Ordular düzeyinde durum bunun tam tersidir. Üst düzey birimler ba?ar?l? bir ?ekilde temsil edilebilmekte, ancak ayn? sistem içinde daha alt birimlere ve senaryo elemanlar?na do?ru gidildi?inde sorunlar ortaya ç?kmaktad?r. Bir CGF sisteminin gerçek de?eri, bunun temsil etti?i davran??lar?n tümü ile ölçülmektedir. Davran??lar?n modellendirilmesi ise en zor i?lerden biridir. Bunu kolayla?t?rmak için davran?? süreçlerinin ve modellerinin kodlanmas?n? standartla?t?rmak gerekmektedir. Ortak ve uyumlu bir dil geli?tirme, gelecek nesil CGF sistemlerinde davran?? modellendirilmesi konusunda kar?? la??lacak sorunlar?n bir k?sm?na çözüm getirebilecektir. 3.1 Gelecek Nesil CGF Sistemleri Gelecek nesil CGF'lerin ?u özellikleri sa?lamas? gerekli görülmektedir: o Sava?an birey ve birimlerle do?rudan etkile?im sa?layabilme, o Komuta, Kontrol, Haberle?me, Bilgisayar ve ?stihbarat (C4I) sistemleri taraf?ndan kontrol edilebilme, o Do?rudan haberle?meyi sa?lamak için do?al dil anlama ve i?leme özelli?ine sahip olma,
o Brifing bilgilerini ve taslak çal??malar?n? anlayabilme, o Güçlü bir bilgisayar a??na ve bunu kullanacak bilgisayar teknolojisine sahip olma, o Katmanl? bir yap?ya sahip olmak ve böylece istenilen düzeyde kuvvetleri yeterli ve gerekli ayr?nt?da temsil edebilme, o Amaç ve görev seçimi ve görev planlamas? yapabilme (mesela d??ar?dan "?u tepeyi ele geçir," durumu verildi?inde, bunu yapmaya giri?meden önce daha geni? çerçevede o tepeyi ele geçirmenin kazanç ve kay?plar?n? hesaplayabilmek. Sava? alan?ndaki bir komutan?n da e?itimi gere?i yapt??? i?, harekat?n genel amac? çerçevesinde birli?inin hedeflerini tesbit etmektir.) o Amaç tesbit edildi?inde bunu gerçekle?tirmek için görevin planlanmas?. (Burada da dost, dü? man ve tarafs?z kuvvetlerin muhtemel kay?plar?, ele geçirilecek alanlar, gereken ve elde bulunan teçhizat, ileri harekat ihtimalleri, v.s. hepsi göz önünde bulundurulmal?d?r. Gelecek nesil CGF sistemleri bu tür tesbitleri yapabilmelidir. ) o De?i?en duruma göre, amac?n yeniden planlanabilmesi. (Mevcut üçüncü nesil sistemlerde bu özellik bulunmamaktad?r.) o Ö?renme özelli?ine sahip olma. (Mevcut sistemlerde e?itim sadece insana yönelik olmaktad?r. Halbuki, CGF sisteminin kendisinin de tatbikatlardan ö?renebilmesi ve defalarca çal??t?r?lan senaryolarda ayn? yanl??l?klar? tekrar etmemesi gerekli görülmektedir.) Referanslar Kocaba?, ?., Öztemel, E., Uluda?, M. ve Koç, N. (1995). "Automated agents that learn and explain their own actions: A progress report." In Proceedings of the Fifth Computer Generated Forces and Behavioral Representation. May?s 1994, Orlando, Florida, s. 87-95. Kocaba?, ?., Öztemel, E., Uluda?, M. ve Koç, N. (1996). In Proceedings of the Sixth Computer Generated Forces and Behavioral Representation. May?s 1996. s. 119-124. Kocaba?, ?. ve Öztemel, E. (1998). "AISim: An intelligent agent for distributed interactive simulation." Seventh Computer Generated Forces and Behavioral Representation. May?s 1996. (Kabul edildi.) Pratt, D.R. (1996). "Next Generation Computer Generated Forces." Proceedings of the Sixth Computer Generated Forces and Behavioral Representation. s. 3-8. Russell, S. ve Norvig, P. (1995). Artificial Intelligence: A modern approach. NJ: Prentice Hall. Doç. Dr. Şakir Kocabaş
[email protected] [email protected] Doç. Dr. Ercan Öztemel
[email protected]
