فن سيرش

FunSearch (اختصارًا للبحث في فضاء الدوال ) هي طريقة ذكاء اصطناعي طورتها شركة جوجل ديب مايند لاكتشاف برامج الحاسوب التي تحل المسائل الرياضية والخوارزمية . تجمع هذه الطريقة بين نموذج لغوي ضخم ومُقيِّم آلي وإجراء بحث تطوري ، حيث تُولِّد برامج مرشحة، وتُقيِّمها، وتستخدم البرامج عالية الأداء لإنتاج مرشحين جدد. ^{[ 1 ]}

أعلنت جوجل ديب مايند عن نظام FunSearch في عام 2023، ونُشرت الورقة البحثية المتعلقة به في مجلة Nature . ^{[ 2 ]} طُبِّق النظام على مسألة مجموعة الأغطية في التوافقية المتطرفة وعلى مسألة تعبئة الصناديق عبر الإنترنت ، حيث توصل إلى تركيبات رياضية جديدة وأساليب استدلالية جديدة للتعبئة . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

يُقدّم FunSearch المشكلة على أنها بحثٌ في برامج الحاسوب بدلاً من البحث المباشر عن حلول فردية. يُقدّم المستخدم مواصفات المشكلة، ودالة التقييم ، وبرنامجًا أوليًا أو هيكلًا أوليًا للبرنامج . في كل تكرار، يقوم FunSearch بأخذ عينات من البرامج الموجودة في قاعدة بيانات ، ويُفضّل البرامج ذات الدرجات الأعلى، ويُنشئ مُوجّهًا لنموذج لغوي كبير مُدرّب مُسبقًا ، ويطلب من النموذج توليد برامج مُعدّلة. ثم تُنفّذ البرامج المُولّدة ويُقيّمها المُقيّم. ^{[ 1 ]}

تستخدم عملية البحث أسلوبًا تطوريًا قائمًا على الجزر، يهدف إلى الحفاظ على مجموعة متنوعة من البرامج المرشحة وتقليل مخاطر الوقوع في الحلول المثلى المحلية . ووفقًا للورقة البحثية الأصلية، تتمثل إحدى مزايا هذا النهج في أن برنامج FunSearch يُخرج برامج يمكن للباحثين أحيانًا فحصها وتبسيطها وتفسيرها، بدلًا من الاكتفاء بإنتاج إجابة رقمية نهائية أو قائمة كبيرة من العناصر. ^{[ 1 ]}

يمكن وصف البحث عن الوظائف (FunSearch) بأنه بحث في فضاء من أجزاء البرامج، وعادةً ما تكون وظائف مضمنة في هيكل برنامج ثابت.${\displaystyle {\mathcal {F}}}$ليكن فضاءً للدوال المرشحة، وليكن${\displaystyle S:{\mathcal {F}}\to \mathbb {R} }$لنفترض أن هي درجة تقييم يتم الحصول عليها من خلال تشغيل برنامج حل ثابت يستدعي الدالة المرشحة. بالنظر إلى دالة أولية${\displaystyle f_{0}}$تحتفظ FunSearch بقاعدة بيانات${\displaystyle D}$من الدوال المقيمة والصالحة. يقوم بشكل متكرر بأخذ عينات من الدوال ذات الدرجات العالية من${\displaystyle D}$ويستخدمها لإنشاء مطالبات لنموذج لغوي كبير ، ويطلب من النموذج توليد دالة مرشحة جديدة${\displaystyle f'}$يتم تنفيذ الدالة الجديدة داخل هيكل البرنامج الخاص بالمشكلة، ويتم تقييمها من قبل المُقيِّم. إذا كانت الدالة المُولَّدة صالحة، تُضاف مرة أخرى إلى${\displaystyle D}$مما يسمح للمطالبات اللاحقة بالبناء على المرشحين السابقين الأقوى. ^{[ 1 ]}

بصورة مبسطة، يمكن كتابة حلقة البحث على النحو التالي:

$${\displaystyle D\leftarrow \{(f_{0},S(f_{0}))\}}$$

$${\displaystyle f'\sim \operatorname {LLM} (\operatorname {prompt} (f_{1},\ldots ,f_{k})),\quad (f_{i},S(f_{i}))\in D}$$

$$إذا كانت f' صحيحة، فإن D تتفرع إلى D ∪ {(f',S(f'))}.$$

الهدف المثالي هو إيجاد دالة مرشحة ذات درجة تقييم عالية،

$${\displaystyle f^{*}\in \operatorname {*} {arg\,max}_{f\in {\mathcal {F}}}S(f),}$$

مع أن خوارزمية البحث عن الدوال (FunSearch) تُعيد عمليًا أفضل دالة صالحة تم اكتشافها أثناء البحث. تستخدم النسخة الأصلية عملية تطورية قائمة على الجزر للحفاظ على التنوع بين الدوال المرشحة مع تفضيل البرامج ذات الدرجات الأعلى. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

أصدرت جوجل ديب مايند برنامج FunSearch في مستودع عام على منصة GitHub ، بالتزامن مع نشر ورقة بحثية عنه. يتضمن المستودع أمثلة وبيانات لمجموعات الأغطية ، والمجموعات المقبولة، وتعبئة الصناديق عبر الإنترنت ، والمجموعات المستقلة في المنتجات القوية للرسوم البيانية الدورية ، والمجموعات الخالية من الزوايا ، وتجارب ذات صلة. كما يتضمن تطبيقًا أحادي الخيوط لخط أنابيب FunSearch ، مع الإشارة إلى أنه لا يشمل نماذج اللغة ، أو بيئة التنفيذ المعزولة ، أو البنية التحتية الموزعة المستخدمة في التجارب الأصلية. وينص المستودع على أن برنامجه مرخص بموجب رخصة أباتشي 2.0 ، بينما المواد الأخرى مرخصة بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف 4.0 الدولية . ^{[ 6 ]}

في مقال نُشر في مجلة "نيتشر نيوز آند فيوز"، وصف جان بابتيست موريه نظام "فن سيرش" بأنه يربط بين البرمجة الجينية ونماذج اللغة الضخمة، وكتب أن هذا العمل يُظهر كيف يمكن لنماذج اللغة أن تُساعد برامج الحاسوب على التطور. ووصف المقال النظام بأنه دليل على إمكانية استخدام الذكاء الاصطناعي في الاكتشاف الرياضي. ^{[ 3 ]}

• ألفا ديف
• ألفا إيفولف
• ألفا جيومتري
• ألفا تينسور
• إثبات النظريات آلياً
• الخوارزمية التطورية
• قائمة خوارزميات الذكاء الاصطناعي
• قائمة بالمسائل غير المحلولة في الرياضيات
• توليف البرامج

• الموقع الرسمي
• funsearch على GitHub