Katalog

BİLGİSAYAR DÜNYASI Bilgisayar bilimi ve biyoloji "Biocomputing " yöntemi, bilgisayarları ve yazılımları geliştirmede canlı organizmaları gözönüne alır. Bilgisayar ile biyoloji arasında çok yakın, birbirine benzer ilişkiler, paralellikler vardır. Bunlar nelerdir? Yazaır Rav Vahies Çeviren: Nezihc Bahur bot sıstemlerı araştırıcı olan Hans Moravec, doğal organızmaların ışlem gucunu yapay merkez ışlem bırımlerının ışlem locomputıng yazılım gelıştırmede bıyolojıden esınlenen yaklaşımdır Son yıllarda bu alanda çeşıtlı teknık ve teknolo)iler gelıştırılmıstır Bazıları kanıtlanmıs ve pıyasada yerını almıştır, dığerlerı ıse hâlâ laboratuvarlarda gelışım aşamasındadır Bu teknıkler yazılım gelıştırıcıler ıçın programların karmaşıklık ve buyukluklerını azaltma, ve şekıll tanıma gıbı konularda yardımcı olmaktadır Bu teknıklerın başarısı en çok bılınenı "neural networks" denen sıstemdır Bu sıstem "neurocomputıng" neoconnectıonısm" veya "parallel dıstrıbuted processıng" olarak da adlanıdırıhr DNA'dakı etkın bllgı 6 mılyar bıtten çok daha azdır, çunku DNA'mızın yalnız yuzde 5 ı vucudumuz tarafından kullanılmaktadır Bu aktıf DNA yaklaşık 40 MB bılgı anlamma gelır Kalan yuzde 95 ın bır kısmı hata duzeltme ve genetık sınyalın korunması amacıyla kullanılır, dığer bolumler ıse evrım donemınde uygulanabılen eskımıs bılgılerı tasır dır Son yıllarda fractal nesneler, tekrarlanan fonksıyonlar ve kaotık dınamık arasında ılışkıler gelışmış, biyoloji ve doğal bılımlerın yanı sıra bilgisayar bıhmını de etkılemıştır Fractal şekıllerın en pratık kullanımının taranan goruntulerın sıkıstırılması ışı olduğu soylenebılır Bazı durumlarda 10000 1 gıbı buyuk oranda sıkıştırmalar gerçekleşmektedır Nöral Netvvorfc'ler LSlstemlerf Biocomputing gereksinimi nasıl ortaya çıktı? 1980 ler gerçek zamanlı netvvork sıstemlerının, grafık kullanıcı arabırımlerının ve dağıtık uygulamaların yaygınlaştığı yıllar oldu Bu gelışmelerın yanı sıra ılgılı programların karmaşıklığı ve buyukluğu de artıyordu Bu sorunun ıçınde mevcut yazılım teknolojısının sınırları ortaya çıktı örneğın bır vırgulun unutulması sonucu, 10 mılyon satır kodu olan uzay mekığı yazılım sıstemının (ırlatılış aşamasında durması dusundurucu oldu Yıne geçen yıl, çok ışlemcılı yazılımda benzer bır hata nedenıyle AT&T'nın telefon netvvork'u bır gun çalışmadı Bilgisayar bılımcılerının daha az kırılgan, daha sağlam, daha guvenılır ama yıne yuksek derecede fonkstyonel yazılım gelıstırmenın yontemlerı uzerınde durmaları tesadufı bır durum değıldır Bu amaçla objectonented programlama", CASE, yapay zeka uygulamaları ve bellı bır ışe ayrılmış kuçuk ekıplere yuksek ucretler verılmesı gıbı yontemler denenmıştır Doğa en iyisini bilir Programcılıkta bıyolojık yapılara yonelış, programdakı satır sayısı arttığı zaman programın karmaşıklığının riuçuk bır bıyolojik organızmaya benzemesı gerçeğıne dayanmaktadır Yaşayan sıstemler basıt bıleşenlerden (hucreler) oluşan karmaşık yapılardır Çok kuçuk kurallar dızılerınden ınanılmaz derecede karışık bıyolojık * yapılar ortaya çıkar Boeıng 747 ıle ılgılı spesıfıkasyonlar buyukluk ve hacım olarak uçağın kendıst kadar yer tutar Altı ayak uzunluğundakı bır ınsanla ılgılı spesıfıkasyonlar (DNA genetık kodumuz) bır ınç kubun mılyonda bırınden daha kuçuk bır kaba sığar insan yapısının bır Boeıng 747den çok daha karmaşık olduğu bılınır Ayrıca, DNA yapımızda bır vırgul eksık olunca, uzay mekığınde olduğu gıbı her şey durmaz CMU da bır bilgisayar bılımcısı ve r o gucu ıle kıyaslamaya çalışmıştır Moravec e gore, bılgısayarda, sanıyede kaç mılyon komutun ışlem gorduğunu gostermede kullanılan bır MIPS, kabaca beyındekı 100 000 noron hucresıne karşılık gelmektedır Boylece, hem yedekleme kapasıtesı hem de ışlem gucu açısından bır Macintosh bılgısayarın kabaca bır salyangoza eşıt olduğu soylenebılır Moravec'ın kıyaslaması yazılım alanında da kullanılabılır İnsan yapısının DNA dızısı yaklaşık 6 mılyar bıt uzunluktadır ve insan vucudunun spesıfıkasyonunu temsıl eder Bu uzunluk çok fazla bılgı gıbı gorunebılır, ama gunumuzun yazılım paketlerıyle kıyaslanınca şaşılacak kadar kuçuk olduğu anlaşılır DNA'mız dBase ve Lotus 123 gıbi urunlerın bılgı ıçerığının yalnızca 1000 katı kadar buyuk olan bır kod ve verı paketıdır Esasen Yapay noral network ler insan beynının çalışma şeklıne yanı noron hucrelerının ıç bağlantılarının kullanılmasına dayanır Noral netvvork'lerın uygulama alanları çok genıştır Temel ış model tanımadır En eskı noral netvvork'lerden bırı olan Adalıne 1959dan berı telefon hatlarında yankıyı sılmek ıçın kullanılmaktadır Son yıllarda noral network'ler şekıl tanıma, goruntu ışlem, sıkıştırma, ses sentezı, doğal dılın ışlenmesı, gurultu suzme, robot kontrol ve malı model leme ışlerınde kullanılmaktadır Geleneksel şekılde yazılan programlara göre noral netvvork'lerın temel avantajı, karmaşık gurultulu ılgısız veya eksık bılgı edıldığı zaman insan beynının karar verme yeteneğını taklıt edışlerıdır Bilgisayar uygulamaları el yazısını ve seslı bılgılerı ışleyen el cıhazlarını kapsayacak şekıde gelıştikçe, nöral netvvork'lerın karmaşık geçek dunya verılerınden anlam çıkarabılme yeteneğı daha onemlı olmaktadır Bır dığer avantaj, noral netvvork'lerın eğıtılebılır olmalarıdır Bır noral net bır kere eğıtılınce, eğıtımını almış olduğu verılerden farklı verılerle karşılaştığı zaman da ışlem yapılabılır Bu ıse geleneksel yazılımların her özel verl turü ıçın özel olarak kodlanması gerekır Noral netvvork lerın bu konudakı yeteneklen uzay mekığındekı vırgul olayı gıbı fıyaskoları onler Lındenmayer sıstemlerı, ya da Lsıstemlerı bazı yonlerden fractal şekıllere benzer, ancak doğayı modelleme şeklınde bellı bır amaç yaratılmışlardır Bır Lsıstemı başlangıçtakı bır şekıl uzerınde arka arkaya değışımler olusunu sağlayan kurallar dızisıdır Uygun başlangıç şeklı ve kurallar dızısı verıldığınde gerçeğıne son derece benzeyen bıtkı ımajları yaratabıhrsınız Az mıktarda bılgı buyuk, detaylı bır nesne yaratmaktadır Son gunlerde bilgisayar grafıklerınde doğal goruntu ıçın L sıstemlerı kullanılmaktadır Genetik Algoritmalar Bilgisayar grafıklerınde kullanılmayan bıyolojıden esınlenen bır teknık genetık algoritmalar teknığıdır Bu yaklaşım, doğal evrim, mutasyon ve doğal seçme proseslerını taklıt ederek ozel çozumler sunar Çeşıtlı araştırmacılar genetık algorıtmaları dığer teknıklerlo bırleştırmektedır Farklı noral net modellerı yaratmak ıçın genetık algoritmalar kullanılmakta veya geleneksel programlar gelıştırılmekte bellı bır verı dızısı ıçın en lyı sıralama yontemı bulunmaktadır "Fuzzy Logic" "Fuzzy Logıc" ya da "fuzzy" kumeler teorısı bellı bır fızıksel nesnenın bır teknıktır 1956 de Loftl Zadeh tarafından gelıştırılen fuzzy logıc matematıksel mantığa doğru ve yanlış arasında kalan, yumuşak" değerlerı ekleyen bır mantıktır Amaç, tam sınırları olmayan, kesın olmayan bılgı ve kavramları anlamlı şekılde ele alabılmektedır Bu yontem fızıksel olarak insan beyının nasıl çalıştığını ıncelemez, ama insan zıhnının yargılama bıçımını ızler Bu teknolojı Canon otofokus fotoğraf makınaları Hitachi çamaşır makinaları ve Sony avuçıçı bılgısayarındakı el yazısı tanıma mekanızması gıbı çeşıtlı yerlerde kullanılmaktadır İşin Dlğer Yönü Tekrarlanan fonksiyon sistemleri "Fractal" şekıller bellı bır matematık fonksıyonun, sonsuz detay sevıyesınde karmaşık bır şekıl yaratmak uzere tekrarlanmasından meydana gelen nesneler Bilgisayar bılımı bıyolojıden esınlenmıştır, ama bır de dığer yon ışlemıştır Bılgısayarlar ve enformasyon sıstemlerı bıyolojık sıstemlerın ıncelenmesınde kullanılmıştır Bu çalışma en çok molekuler genetık alanında etkılı olmuştur Bıyoorganızmaların sayısal olarak kadedılmış bır banddakı (uzun DNA dızısı) bıyokımyasal programların uygulanması sonucu olduğu bılınınce, tıp araştırmacıları bazı hastalıkların genetık sınyallerdekı verı ıletışım bozuklukları olduğu sonucuna varmıştır Uzay mekığındekı eksık vırgul gıbı bu ölumcul hatalar tesbıt edılıp, duzeltılebılır Bu amaçla guzel araçlar gelıştırılmektedır (Dr. Dobb's Jaurnal, Aprll) 23011