निसर्ग हा मानवजातीचा सर्वात मोठा गुरू मानला जातो. नाना प्रकारे निसर्गाने मानवास सतत काही ना काहीतरी शिकवण दिलेली आहे. विज्ञान व निसर्ग यांचे अत्यंत घनिष्ठ नाते आहे. तेच नाते आता तंत्रज्ञान व निसर्ग यांच्यातही निर्माण होताना दिसते आहे. संगणक तंत्रज्ञानाने केलेली प्रगती गेल्या काही वर्षात निसर्गाने प्रेरित झाल्याचे दिसून येते. अनेक नैसर्गिक रचना या तंत्रज्ञानातील विविध संकल्पनांना जन्म देताना दिसत आहेत. तंत्रज्ञान हे एका अर्थाने निसर्गाचे शिक्षक बनून राहिले आहे. मानवी प्रगतीला पोषक वातावरण तंत्रज्ञान व निसर्ग या द्वयीने तयार केल्याचे दिसून येते.
मूलत: संगणक हेच निसर्गप्रेरित तंत्रज्ञानाचे सर्वात मोठे यंत्र आहे, असे संगणक इतिहास सांगतो. संगणक या संकल्पनेचा श्रीगणेशा यांत्रिक संगणक अर्थात मेकॅनिकल कॉम्प्युटरने झाला. चार्ल्स बाबेजने बनवलेला पहिला संगणक हा यांत्रिक संगणक होता. आजच्या संगणकाप्रमाणे त्याच्यात कोणत्याही प्रकारे इलेक्ट्रॉनिक रचना नव्हती. केवळ यांत्रिक हालचालींद्वारे हा संगणक कार्य करायचा. अर्थात या पूर्ण यंत्रावर नियंत्रण ठेवणारे कोणतेच स्वयंचलित उपकरण त्याच्यात नव्हते. सन १९५० पर्यंत असणारे सर्वच संगणक या प्रकारात मोडत असत. परंतु तोवर इलेक्ट्रोमेकॅनिकल संगणकाचे युग अवतरले होते. यांत्रिक हालचालींना विजेचीही सोबत लाभली होती. त्यामुळे संगणकाचा वेग वाढण्यास मदत झाली. विसाव्या शतकाच्या मध्यकाळात जॉन व्हॉन न्यूमन या हंगेरियन गणितज्ञाने संगणकाचे रूपच पालटून टाकले. संगणकाच्या सर्व भागात सुसूत्रता आणण्यासाठी एका सेंट्रल प्रोसेसरची संकल्पना न्यूमन यांनी त्यांच्या संगणकीय रचनेत मांडली. संगणकाच्या आदान (इनपुट) व प्रदान (आऊटपुट) माध्यमांमध्ये एकच सेंट्रल प्रोसेसर बसवून संगणक तयार करण्याची कल्पना न्यूमन यांनी संगणक विश्वासमोर ठेवली. मानवी शरीर ही त्यामागची कल्पना होती. मानवी शरीरातील कोणताही अवयव स्वतंत्रपणे स्वत:च्या सूचनांनुरूप कार्य करत नाही. आपल्या सर्व अवयवांना नियंत्रित करण्याचे काम मानवी मेंदू करत असतो. मेंदूतील सूचनांनुसारच आपले हात, पाय, कान, नाक, डोळे आदी अवयव कार्य करतात. त्यामुळेच मानवी कार्यात सुसूत्रता येते. हीच संकल्पना न्यूमन यांनी संगणकाला लागू केली व त्यातून आधुनिक संगणक रचनेचा जन्म झाला. आजही जगातील सर्व संगणकांत सेंट्रल प्रोसेसर अर्थात मानवी मेंदूप्रमाणे ‘मायक्रोप्रोसेसर’ कार्य करत असतो. त्यामुळेच न्यूमन यांना आधुनिक संगणकाचे जनक मानले जाते. मुख्यत: संगणक हाच निसर्गप्रेरित संकल्पनेतून जन्मल्याने त्याचे नवे तंत्रज्ञान तसेच व्हावे यात आश्चर्य वाटायला नको.
आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स अर्थात कृत्रिम बुद्धिमत्ता -संगणकाला मानवी कृतींशी सांगड घालून कार्य करण्यास लावणारी संगणकाची शाखा म्हणजे कृत्रिम बुद्धिमत्ता होय. जॉन मॅकार्थी हे या संकल्पनेचे जनक मानले जातात. रोबोट हे कृत्रिम बुद्धिमत्तेचे सर्वोत्तम उदाहरण आहे. यंत्र हे मानवासारखे बनू शकते का, या प्रश्नाचे उत्तर शोधण्याच्या प्रयत्नांचे फलित म्हणजे रोबोट होय. पूर्णपणे मानवी कार्य करणारा परिपूर्ण रोबोट बनवण्यात शास्त्रज्ञांना १०० टक्के यश आले नसले तरी त्यांनी बरीचशी कामे रोबोटकडून करवून घेतली आहेत. त्या क्षेत्रात अजूनही मोठ्या प्रमाणात संशोधन चालू आहे. संगणक विज्ञानाची सर्वोत्तम ताकद आज रोबोटिक्समध्ये कार्यरत आहे.
न्यूरल नेटवर्क - कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या उदरातून जन्म पावलेली ही संज्ञा होय. मानवी मेंदूमध्ये माहिती साठवण्याकरिता मोठे न्यूरॉनचे जाळे पसरलेले असते. हे न्यूरॉन्स म्हणजे मेंदूतील अतिशय सूक्ष्म घटक होत. मानवी मेंदूतील या संरचनेचा वापर ‘न्यूरल नेटवर्क’ तयार करण्यासाठी केला गेला आहे. गणिती पद्धतीने त्यातील सुसूत्रता ओळखून त्याचा वापर संगणकात करण्यात येतो. शिवाय मानवी मेंदू माहिती साठवण्यासाठी ज्या संरचनेचा वापर करतो, तीच संगणकातही वापरण्यात आलेली आहे. या पद्धतीत वापरण्यात येणारी अचूकता व सुसूत्रता यामुळे संगणकात माहिती साठवणे सोपे जाते. नैसर्गिक भाषा प्रक्रिया अथवा नॅचरल लँग्वेज प्रोसेसिंग - मानवी भाषा जसे मराठी, इंग्रजी, फ़्रेंच, तामिळ आदी संगणकास बोलायला लावणे अथवा समजावणे, यास नैसर्गिक भाषा प्रक्रिया म्हटले जाते. प्रामुख्याने मानवी व्यंगावर मात करण्यासाठी किंवा व्यंग असलेल्या व्यक्तीशी संवाद साधण्याकरिता या तंत्रज्ञानाचा वापर होतो. नैसर्गिक भाषा अर्थात मानवी भाषा ह्या संगणकाला समजत नाहीत. संगणकाला समजणारी भाषा व मानवी भाषा यांची सांगड घालणे, हे आव्हान घेऊनच नैसर्गिक भाषा प्रक्रियेचा जन्म झाला. याचा वापर करून आज संगणक विश्वात बरीच सॉफ्टवेअर्स कार्यरत झाली आहेत. उद्या केवळ संगणकाच्या आधारे मानवाने आवाज निर्मिती केली तर आश्चर्य वाटायला नको.
स्वॉर्म इंटेलिजन्स अर्थात कीटक बुद्धिमत्ता - अगदी सूक्ष्म प्राणीसुद्धा मानवजातीला अनेक धडे देऊन जातो. ह्या धड्यांचाच संगणकीय दृष्टिकोनातून अभ्यास करणारी शाखा म्हणजे स्वॉर्म इंटेलिजन्स होय. एखाद्या सिस्टिममध्ये बरीचशी कामे साचेबद्ध पद्धतीने व सुसूत्रतेने कशी करावीत, याचे उत्तर शोधणारी ही शाखा आहे. मधमाशा व मुंग्या सामूहिकरीत्या त्यांची कामे कशी करतात याचा अभ्यास करून त्याचे कॉम्प्युटर अल्गोरिदम बनवले जातात. संगणकातील अनेक कामे अधिक वेगाने करून घेण्याकरिता याचा वापर होतो. मुंग्यांच्या कार्यपद्धतीत सामूहिक बुद्धिमत्तेचा धागा संगणक विज्ञानाने शोधला आहे. मुंगी जर एकटी असती तर तिच्या कामाला काहीच महत्त्व नसते. परंतु, सामूहिकरीत्या मुंग्या अतिशय सुसूत्रतेने कार्य साध्य करतात. अन्न शोधण्यासाठी सामूहिकरीत्या मुंग्या सर्वोत्तम मार्ग कसा काढतात, याचा अभ्यास करून सर्वोत्तम संगणकीय अल्गोरिदम विविध ठिकाणी वापरले जातात. अशाच पद्धतीने मधमाशांच्या योग्य वेळी निर्णय घेण्याच्या क्षमतेचे अनुकरण संगणक प्रणालीतही करता येऊ शकते, हे कॉर्नेल विद्यापीठाच्या थॉमस सीले यांनी सिद्ध केले आहे. निसर्गप्रेरित संगणन हे केवळ एवढ्याच शाखांमध्ये मर्यादित नसून संगीत, मानवी डीएनए, मानवी दृष्टीची रचना, जिवाणूंचे संवाद अशा विविध क्षेत्रांचा अभ्यासही त्यात आता नव्याने दाखल होत आहे.
मूलत: संगणक हेच निसर्गप्रेरित तंत्रज्ञानाचे सर्वात मोठे यंत्र आहे, असे संगणक इतिहास सांगतो. संगणक या संकल्पनेचा श्रीगणेशा यांत्रिक संगणक अर्थात मेकॅनिकल कॉम्प्युटरने झाला. चार्ल्स बाबेजने बनवलेला पहिला संगणक हा यांत्रिक संगणक होता. आजच्या संगणकाप्रमाणे त्याच्यात कोणत्याही प्रकारे इलेक्ट्रॉनिक रचना नव्हती. केवळ यांत्रिक हालचालींद्वारे हा संगणक कार्य करायचा. अर्थात या पूर्ण यंत्रावर नियंत्रण ठेवणारे कोणतेच स्वयंचलित उपकरण त्याच्यात नव्हते. सन १९५० पर्यंत असणारे सर्वच संगणक या प्रकारात मोडत असत. परंतु तोवर इलेक्ट्रोमेकॅनिकल संगणकाचे युग अवतरले होते. यांत्रिक हालचालींना विजेचीही सोबत लाभली होती. त्यामुळे संगणकाचा वेग वाढण्यास मदत झाली. विसाव्या शतकाच्या मध्यकाळात जॉन व्हॉन न्यूमन या हंगेरियन गणितज्ञाने संगणकाचे रूपच पालटून टाकले. संगणकाच्या सर्व भागात सुसूत्रता आणण्यासाठी एका सेंट्रल प्रोसेसरची संकल्पना न्यूमन यांनी त्यांच्या संगणकीय रचनेत मांडली. संगणकाच्या आदान (इनपुट) व प्रदान (आऊटपुट) माध्यमांमध्ये एकच सेंट्रल प्रोसेसर बसवून संगणक तयार करण्याची कल्पना न्यूमन यांनी संगणक विश्वासमोर ठेवली. मानवी शरीर ही त्यामागची कल्पना होती. मानवी शरीरातील कोणताही अवयव स्वतंत्रपणे स्वत:च्या सूचनांनुरूप कार्य करत नाही. आपल्या सर्व अवयवांना नियंत्रित करण्याचे काम मानवी मेंदू करत असतो. मेंदूतील सूचनांनुसारच आपले हात, पाय, कान, नाक, डोळे आदी अवयव कार्य करतात. त्यामुळेच मानवी कार्यात सुसूत्रता येते. हीच संकल्पना न्यूमन यांनी संगणकाला लागू केली व त्यातून आधुनिक संगणक रचनेचा जन्म झाला. आजही जगातील सर्व संगणकांत सेंट्रल प्रोसेसर अर्थात मानवी मेंदूप्रमाणे ‘मायक्रोप्रोसेसर’ कार्य करत असतो. त्यामुळेच न्यूमन यांना आधुनिक संगणकाचे जनक मानले जाते. मुख्यत: संगणक हाच निसर्गप्रेरित संकल्पनेतून जन्मल्याने त्याचे नवे तंत्रज्ञान तसेच व्हावे यात आश्चर्य वाटायला नको.
आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स अर्थात कृत्रिम बुद्धिमत्ता -संगणकाला मानवी कृतींशी सांगड घालून कार्य करण्यास लावणारी संगणकाची शाखा म्हणजे कृत्रिम बुद्धिमत्ता होय. जॉन मॅकार्थी हे या संकल्पनेचे जनक मानले जातात. रोबोट हे कृत्रिम बुद्धिमत्तेचे सर्वोत्तम उदाहरण आहे. यंत्र हे मानवासारखे बनू शकते का, या प्रश्नाचे उत्तर शोधण्याच्या प्रयत्नांचे फलित म्हणजे रोबोट होय. पूर्णपणे मानवी कार्य करणारा परिपूर्ण रोबोट बनवण्यात शास्त्रज्ञांना १०० टक्के यश आले नसले तरी त्यांनी बरीचशी कामे रोबोटकडून करवून घेतली आहेत. त्या क्षेत्रात अजूनही मोठ्या प्रमाणात संशोधन चालू आहे. संगणक विज्ञानाची सर्वोत्तम ताकद आज रोबोटिक्समध्ये कार्यरत आहे.
न्यूरल नेटवर्क - कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या उदरातून जन्म पावलेली ही संज्ञा होय. मानवी मेंदूमध्ये माहिती साठवण्याकरिता मोठे न्यूरॉनचे जाळे पसरलेले असते. हे न्यूरॉन्स म्हणजे मेंदूतील अतिशय सूक्ष्म घटक होत. मानवी मेंदूतील या संरचनेचा वापर ‘न्यूरल नेटवर्क’ तयार करण्यासाठी केला गेला आहे. गणिती पद्धतीने त्यातील सुसूत्रता ओळखून त्याचा वापर संगणकात करण्यात येतो. शिवाय मानवी मेंदू माहिती साठवण्यासाठी ज्या संरचनेचा वापर करतो, तीच संगणकातही वापरण्यात आलेली आहे. या पद्धतीत वापरण्यात येणारी अचूकता व सुसूत्रता यामुळे संगणकात माहिती साठवणे सोपे जाते. नैसर्गिक भाषा प्रक्रिया अथवा नॅचरल लँग्वेज प्रोसेसिंग - मानवी भाषा जसे मराठी, इंग्रजी, फ़्रेंच, तामिळ आदी संगणकास बोलायला लावणे अथवा समजावणे, यास नैसर्गिक भाषा प्रक्रिया म्हटले जाते. प्रामुख्याने मानवी व्यंगावर मात करण्यासाठी किंवा व्यंग असलेल्या व्यक्तीशी संवाद साधण्याकरिता या तंत्रज्ञानाचा वापर होतो. नैसर्गिक भाषा अर्थात मानवी भाषा ह्या संगणकाला समजत नाहीत. संगणकाला समजणारी भाषा व मानवी भाषा यांची सांगड घालणे, हे आव्हान घेऊनच नैसर्गिक भाषा प्रक्रियेचा जन्म झाला. याचा वापर करून आज संगणक विश्वात बरीच सॉफ्टवेअर्स कार्यरत झाली आहेत. उद्या केवळ संगणकाच्या आधारे मानवाने आवाज निर्मिती केली तर आश्चर्य वाटायला नको.
स्वॉर्म इंटेलिजन्स अर्थात कीटक बुद्धिमत्ता - अगदी सूक्ष्म प्राणीसुद्धा मानवजातीला अनेक धडे देऊन जातो. ह्या धड्यांचाच संगणकीय दृष्टिकोनातून अभ्यास करणारी शाखा म्हणजे स्वॉर्म इंटेलिजन्स होय. एखाद्या सिस्टिममध्ये बरीचशी कामे साचेबद्ध पद्धतीने व सुसूत्रतेने कशी करावीत, याचे उत्तर शोधणारी ही शाखा आहे. मधमाशा व मुंग्या सामूहिकरीत्या त्यांची कामे कशी करतात याचा अभ्यास करून त्याचे कॉम्प्युटर अल्गोरिदम बनवले जातात. संगणकातील अनेक कामे अधिक वेगाने करून घेण्याकरिता याचा वापर होतो. मुंग्यांच्या कार्यपद्धतीत सामूहिक बुद्धिमत्तेचा धागा संगणक विज्ञानाने शोधला आहे. मुंगी जर एकटी असती तर तिच्या कामाला काहीच महत्त्व नसते. परंतु, सामूहिकरीत्या मुंग्या अतिशय सुसूत्रतेने कार्य साध्य करतात. अन्न शोधण्यासाठी सामूहिकरीत्या मुंग्या सर्वोत्तम मार्ग कसा काढतात, याचा अभ्यास करून सर्वोत्तम संगणकीय अल्गोरिदम विविध ठिकाणी वापरले जातात. अशाच पद्धतीने मधमाशांच्या योग्य वेळी निर्णय घेण्याच्या क्षमतेचे अनुकरण संगणक प्रणालीतही करता येऊ शकते, हे कॉर्नेल विद्यापीठाच्या थॉमस सीले यांनी सिद्ध केले आहे. निसर्गप्रेरित संगणन हे केवळ एवढ्याच शाखांमध्ये मर्यादित नसून संगीत, मानवी डीएनए, मानवी दृष्टीची रचना, जिवाणूंचे संवाद अशा विविध क्षेत्रांचा अभ्यासही त्यात आता नव्याने दाखल होत आहे.
दैनिक दिव्य मराठी मध्ये प्रसिद्ध झालेला माझा पहिला लेख.
मूळ लेख:
हा लेख खालील लिंक्सवरही पाहता येईल.
