Bilgisayar Mühendisliği Kitaplarında ---> Papatya Yayıncılık Eğitim A.Ş.

Akademik - Bilimsel - Üniversite Ders Kitapları Farkımız kitaplarımızda...

- bilgisayar -

C# Programlama Dili

- hukuk -

Borca Aykırılık ve Sonuçları

- hamilelik rehberi -

9 Ay 10 Gün

Çocuk Kitaplarında

dörtkardeş yayınevi

Edebiyat Kitaplarında

Toroslu Kitaplığı

Sektörel Eğitim Enstitüsü

üniversitenin de ötesi

Aradığınız kitaplar için:

- dağıtım -

İstanbul-Cağaloğlu

Tel: (212) 527 52 96

Faks: (212) 527 52 97

Adana-İstikal Cad.

Tel: (322) 432 00 73

Faks: (322) 432 00 74

İstanbul-Taksim (Gümüşsuyu)

Tel: (212) 245 37 40

Faks: (212) 245 37 41

Fiyat Listesi (Excel Dosyası)

Yapay Sinir Ağları

Prof.Dr. Ercan ÖZTEMEL

2. Basım; kitabımız 13 üniversitede ders kitabı seçilmiştir.

Kitap Hakkında

Bilgisayarlar ve bilgisayar sistemleri insan yaşamının vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Cep telefonlarından mutfaklardaki buzdolaplarına kadar birçok alet/eşya bilgisayar sistemiyle çalışmaktadır. İş dünyasından kamu işlerine, çevre ve sağlık organizasyonlarından askeri sistemlere kadar hemen hemen her alanda bilgisayarlardan yararlanmak olağan olmuştur. 1990’lı yıllardan beri bilgisayarların öğrenmesini sağlayan Yapay Sinir Ağları teknolojisinde oldukça hızlı bir gelişme görüldü. Bu teknoloji, kısa zamanda araştırmacıların dikkatlerini üzerine çeken bir bilim dalı olmayı başardı ve çalışmalar laboratuarlardan çıkarak günlük yaşamın bir parçası haline gelmeye başladı. Yapay sinir ağları, insan beyninin en önemli özelliği olan öğrenme yolu ile yeni bilgiler türetebilme, yeni bilgiler oluşturabilme ve keşfedebilme gibi yetenekleri herhangi bir yardım almadan kendiliğinden gerçekleştirmek amacı ile geliştirilen bilgisayar sistemler olduklarından, hem yeni gelişmelere neden oluyor hem de nasıl çalıştığı bilinmeyen insan beyni hakkında yapılan araştırmalara da önemli katkılar sağlıyor...

Kısa zamanda çok sayıda yapay sinir ağı modeli geliştirilmiş ve sayısız uygulama ortaya çıkmıştır. Gelişmeler bu sistemlerin gelecekte daha fazla insan hayatına gireceğini göstermektedir. Bu çalışmalar aslında insan beyninin nasıl çalıştığı ve öğrenme olayını nasıl gerçekleştirdiğini merak etme sonucunda ortaya çıkmıştır. İnsan beyninin nasıl çalıştığı günümüzde de henüz bilinmemektedir. Fakat yapılan çalışmalar ile bilgisayarların öğrenebildikleri ve başarılı sonuçlar ürettikleri görülmektedir. Özellikle çok sayıda bilginin değerlendirilmesini gerektiren olaylarda bu sistemler etkin olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel hayattan finansal hayata, tıp biliminden askeri sistemlere kadar bir çok alanda uygulamalar görülmektedir. Bu uygulamalarda elde edilen başarılar hem yapay sinir ağlarının önemini artırmakta hem de bu sistemlere olan ilgiyi artırmaktadır. Bu eser, her geçen gün bu kadar önemli olmasına rağmen Yapay Sinir Ağlarını ele alan Türkçe kitapların eksikliğini bir nebze de olsa gidermek amacıyla hazırlanmıştır.

Kitap içerisinde hem yapay sinir ağlarının felsefesi anlatılmış hem de bu teknolojinin teknik ayrıntıları verilmiştir. Yapay sinir ağlarında, genel olarak, ağa ne öğrenmesi gerektiğini söyleyen bir öğretmenin olup olmamasına göre değişen öğrenme stratejileri vardır. Kitabın içerisinde bu stratejilerin herbiri ile ilgili olarak bir yapay sinir ağının nasıl oluşturulabileceği, nasıl eğitileceği, nasıl sınanacağı anlatılmıştır. Bu konuda dikkat edilmesi gereken konular açıklanmıştır. Bunun yanı sıra günümüzde en çok kullanılan ve özellikle endüstriyel ve sosyal hayatta kendisini göstermiş olan yapay sinir ağları da kısa kısa tanıtılmış ve özellikleri belirtilmiştir. Yapay sinir ağlarının uygulamaları genel olarak gözden geçirilmiş ve donanım olarak piyasa da ticari olarak geliştirilmiş sistemlerden örnekler verilerek bu teknolojinin sadece bir yazılım teknolojisi olmadığı aynı zamanda özel donanımlarında geliştirildiğine dikkatler çekilmiştir.

Bu eser okununca yalnızca kitapta anlatılan ağlar öğrenilmeyecek aynı zamanda diğer ağlarla ilgili bilgilerin bulunabileceği kaynaklara da ulaşacaktır...

ÖNSÖZ

Çağdaş dünyada bilgisayarlar ve bilgisayar sistemleri insan hayatının vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Elimizdeki cep telefonlarından, mutfaklardaki buzdolaplarına kadar birçok alet bilgisayar sistemi ile çalışmaktadır. İş dünyasından kamu işlerine, çevre ve sağlık organizasyonlarından askeri sistemlere kadar hemen hemen her alanda bilgisayarlardan faydalanmak olağan hale gelmiştir. Bunun aksini düşünmek bile teknolojinin nimetlerini hiçe saymak olarak görülmektedir. Teknolojinin gelişmesi izlendiğinde önceleri sadece elektronik veri transferi yapmak ve karmaşık hesaplamaları gerçekleştirmek üzere geliştirilen bilgisayarların zaman içerisinde büyük miktarlardaki verileri filtreleyerek özetleyebilen ve mevcut bilgileri kullanarak olaylar hakkında yorumlar yapabilen nitelikler kazandığı görülmektedir.

Bu çalışmaların temeline bakıldığında aslında bilgisayarlar, yüzyıllar boyunca insan beyninin nasıl çalıştığının merak edilmesi sonucunda ortaya çıkan ilkel hesap makinelerinin gelişmiş şekilleridir. Teknoloji geliştikçe insanlar bilgisayarların işlemleri hızlı yapmak gibi bazı özellikleri bu temel düşüncenin üstünü örtmüş ve insanlar teknolojinin geliştirilmesini teknolojiden elde edecekleri faydaya bağlamışlardır. Bazı araştırmacılar ise ısrarla çalışmalarını insanın davranışlarının modellenmesi yolunda devam ettirmişler ve yapay zeka bilimi başta olmak üzere oldukça önemli gelişmeleri ortaya çıkartmışlardır.

1980’li yılların başlarına gelindiğinde aslında bilgisayar teknolojisinin günümüz ile kıyaslanamaz bir durumda olduğunu görüyoruz. O zamanlarda, insan beyninin bir benzeri yapılabilir mi? İnsan gibi davranabilen bir robot oluşturulabilir mi? Bilgisayarlar düşünebilirler mi? Olayları öğrenebilirler mi? vb. gibi soruların cevapları henüz bulunmamıştı. Aslında bu tür sorular yıllardır sürekli sorulmaktaydı. Sorulmaya da devam edilmiş ve sonuç olarak günümüzde bu soruların bazıları kısmen de olsa cevaplandırılmıştır. Hepsinin cevabı bulunamamıştır ama artık bilgisayarlar öğrenebilmektedir.

Diğer bir deyişle artık bilgisayarlar hem olaylar ile ilgili bilgileri toplayabilmekte, olaylar hakkında kararlar verebilmekte hem de olaylar arasındaki ilişkileri öğrenebilmektedir. Matematiksel olarak formulasyonu kurulamayan ve çözülmesi mümkün olmayan problemler bile sezgisel yöntemler yolu ile bilgisayarlar tarafından çözülebilmektedir. Bilgisayarları bu özellikler ile donatan ve bu yeteneklerinin gelişmesini sağlayan çalışmalar “yapay zeka” çalışmaları olarak bilinmektedir. İlk defa 1950’li yıllarda ortaya atılan yapay zeka terimi zaman içinde oldukça yoğun ilgi görmüş ve 40-50 yıllık bir zaman diliminde hayatın vazgeçilmez parçası olan sistemlerin doğmasına neden olmuştur. Yapay sinir ağları yapay zeka çalışmalarının da ivmesini artırmıştır. Bu teknoloji özellikle makine öğrenmesini sağlayan ve önemli gelişmelerin habercisi bir teknoloji olarak görülmüştür. Aslında sanayi toplumun bitip bilgi toplumunun başlamasına neden olan unsurlardan biriside yapay sinir ağları olmuştur.

Yapay sinir ağları, olayların örneklerine bakmakta onlardan ilgili olaya hakkında genellemeler yapmakta, bilgiler toplamakta ve daha sonra hiç görmediği örnekler ile karışılışınca öğrendiği bilgileri kullanarak o örnekler hakkında karar verebilmektedir. Bundan 15-20 sene önce böyle bir şeyin olacağını düşünmek bile mümkün değildi. O zaman bilgisayarlar öğrenebilecek denilse idi bu hayal ürünü olarak görülürdü. Fakat zaman içinde gelişmeler bunun bir hayal değil gerçek olabileceğini gösterdi. Gelecekte de bugün için hayal olarak görebileceğim bir çok yenilikler ortaya çıkacaktır.

1990’lı yıllardan beri bilgisayarların öğrenmesini sağlayan Yapay Sinir Ağları teknolojisinde oldukça hızlı bir gelişme görüldü. Bu teknoloji, kısa zamanda araştırmacıların dikkatlerini üzerine çeken bir bilim dalı olmayı başardı ve çalışmalar laboratuarlardan çıkarak günlük hayatın bir parçası haline gelmeye başladı. Yapay sinir ağları, insan beyninin özelliklerinden olan öğrenme yolu ile yeni bilgiler türetebilme, yeni bilgiler oluşturabilme ve keşfedebilme gibi yetenekleri herhangi bir yardım almadan otomatik olarak gerçekleştirmek amacı ile geliştirilen bilgisayar sistemler olduklarından hem yeni gelişmelere neden oluyor hem de nasıl çalıştığı bilinmeyen insan beyni hakkında yapılan araştırmalara da önemli katkılar sağlıyordu. Kısa bir zaman içinde,

Çok sayıda yapay sinir ağı modeli geliştirilmiş ve sayısız uygulama ortaya çıkmıştır. Gelişmeler bu sistemlerin gelecekte daha fazla insan hayatına gireceğini göstermektedir. Bu çalışmalar aslında insan beyninin nasıl çalıştığı ve öğrenme olayını nasıl gerçekleştirdiğini merak etme sonucunda ortaya çıkmıştır. İnsan beyninin nasıl çalıştığı günümüzde de henüz bilinmemektedir. Fakat yapılan çalışmalar ile bilgisayarların öğrenebildikleri ve başarılı sonuçlar ürettikleri görülmektedir. Özellikle çok sayıda bilginin değerlendirilmesini gerektiren olaylarda bu sistemler etkin olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel hayattan finansal hayata, tıp biliminden askeri sistemlere kadar bir çok alanda uygulamalar görülmektedir. Bu uygulamalarda elde edilen başarılar hem yapay sinir ağlarının önemini artırmakta hem de bu sistemlere olan ilgiyi artırmaktadır. Her geçen gün bu kadar önemli olmasına rağmen Yapay sinir ağlarını detaylı olarak anlatan Türkçe yazılmış bir eser olmadığı görülmüş ve bu amaçlar bu kitap yazılmıştır. Kitap içerisinde hem yapay sinir ağlarının felsefesi anlatılmış hem de bu teknolojinin teknik detayları verilmiştir. Yapay sinir ağlarında genel olarak ağa ne öğrenmesi gerektiğini söyleyen bir öğretmenin olup olmamasına göre değişen öğrenme stratejileri vardır. Kitabın içerisinde bu stratejilerin her birisi ile ilgili olarak bir yapay sinir ağının nasıl oluşturulabileceği, nasıl eğitileceği, nasıl test edileceği anlatılmıştır. Bu konuda okuyucunun dikkat etmesi gereken konularda açıklanmıştır. Bunun yanı sıra günümüzde en çok kullanılan ve özellikle endüstriyel ve sosyal hayatta kendisini göstermiş olan yapay sinir ağları da kısa kısa tanıtılmış ve özellikleri belirtilmiştir. Yapay sinir ağlarının uygulamaları genel olarak gözden geçirilmiş ve donanım olarak piyasa da ticari olarak geliştirilmiş sistemlerden örnekler verilerek bu teknolojinin sadece bir yazılım teknolojisi olmadığı aynı zamanda özel donanımlarında geliştirildiğine dikkatler çekilmiştir. Okuyucu bu kitabı okuyunca sadece kitapta anlatılan ağları öğrenmeyecek aynı zamanda diğer ağlar ile ilgili bilgileri bulabileceği kaynaklara da ulaşacaktır.

Kitabın amacı yapay sinir ağlarını tanıtmak olduğundan bazı konularda okuyucuya her türlü bilgiyi vermek mümkün olmamış fakat okuyucunun bilgilere ulaşacağı referanslar verilmiştir. Kitabın okuyuculara yardımcı olmasını umarım. - Prof. Dr. Ercan Öztemel

İÇİNDEKİLER

ÖNSÖZ

Bölüm 1. YAPAY ZEKA VE MAKİNE ÖĞRENMESİNE GENEL BAKIŞ

1.1. Yapay Zeka Teknolojisine Genel Bir Bakış

1.2. Yapay Zeka Teknolojileri

1.3. Makine Öğrenmesi ve Öğrenme Türleri

1.4. Öğrenme Paradigmaları

1.5. Örneklerden Öğrenme

1.6. Öğrenme Stratejileri

1.6.1. Öğretmenli (Supervised) Öğrenme

1.6.2. Destekleyici (Reinforcement) Öğrenme

1.6.3. Öğretmensiz (Unsupervised) Öğrenme