النظام الخبير (Expert System)
إنّ كلمة خبير تطلق على الشخص الذي لديه كمية وحصيلة من المعلومات النظرية والعملية العميقة في مجال معين تمكنه من إتخاذ القرارات المناسبة إعتمادا على معرفته.
وكما تعلمنا،إن المحور الأساسي للذكاء الاصطناعي قام على محاكاة العقل البشري،وبما أننا كبشر نمتلك خبراء في بعض المجالات،كان لا بدّ للذكاء الاصطناعي من امتلاكه لنظام خبير في مجالاته.
فما هو النظام الخبير؟
النظام الخبير : أحد تطبيقات الذكاء الاصطناعي وهو عبارة عن برنامج حاسوبي ذكي يُحاكي قدرة الخبير البشري في اتخاذ القرارات أثناء حدوث مواقف حقيقية في مجال معرفة محددة.ويتصف بالتفاعلية والموثوقية.
والهدف من اتخاذ القرار : لغايات حل المشكلات المعقدة اعتماداً على الحقائق والأساليب العلمية، نتيجة لما يمتلكه من خبرات مخزنة لديه .
للنظام الخبير عدة مسميات منها:
النظام القائم على المعرفة (knowledge –Based Systems)
أنظمة الخبيرين القائمة على المعرفة (knowledge –Based Expert Systems)
الانظمة القائمة على الخبراء (Experts-Based Systems)
مكوّنات النظام الخبير
كما نرى في الصورة (باللغة العربية )
وذات الصورة ولكن المصطلحات باللغة الإنجليزية
كما نرى في الصور التي في الأعلى، لدينا نظام خبير يقوم على أن يستفيد المستخدم الذي لا يملك خبرة من المعرفة القادمة من الرجل الخبير، وذلك عبر مكونات رئيسة للنظام الخبير هي:
اولا: واجهة المستخدم (User Interface)
هي حلقة الوصل بين المستخدم والنظام الخبير،حيث تقوم واجهة المستخدم باستقبال الاستفسارات أو مسألة المستخدم على أساس أنها مدخلات، ثم تعمل واجهة المستخدم على تمرير هذه المدخلات الى محرك الإستدلال (سوف نشرح عنه لاحقاً).وبعد الانتهاء من حل المسألة واستخراج النتائج، تعمل واجهة المستخدم على عرض النتائج على المستخدم .
ثانيا: قاعدة المعرفة (Knowledge Base)
تُعد قلب النظام الخبير، حيث تحتوي على الخبرة المعرفية المتراكمة والتي يتم تنظيمها من قبل المهندس إستناداًالى مجموعة من القواعد حسب المواقف. ودوما قاعدة المعرفة قابلة للتعديل والإضافة على محتوياتها.
والمقصود بالمعرفة: الفهم النظري والعملي في مجال معين حيث يتم دمج المعلومات مع الخبرة البشرية.
وفيما يلي توضيح لكل عنصر من هذه العناصر:
المعرفة الواقعية: ويُقصد بها المعرفة التي ترتكز على الحقائق (Facts) والقواعد (Rules) والتي يتم استقبالها من خبراء المجال ومهندسي المعرفة.
المعرفة الحدسية:ويُقصد بها المعرفة التي تعتمد بشكل أساسي على الممارسة العملية ،القدرة على التخمين،التقييم والخبرات.
تمثيل المعرفة:ويقصد بها الآلية التي يتم من خلالها تخزين المعرفة وتنظيمها. وهناك عدة أشكال لتمثيل المعرفة منها :
أشكال القواعد المستخدمة في الأنظمة الخبيرة
اكتساب المعرفة:ويقصد بها قيام مهندس المعرفة بالحصول على البيانات بشكل دقيق وصحيح من الخبير في المجال من خلال طرق وأساليب مختلفة مثل:
- التسجيل
- اجراء المقابلات
- المراقبة أثناء العمل
ثالثا: ذاكرة العمل (Working Storage)
المكان الذي يحتفظ بجميع البيانات الخاصة بالمهمة(المسألة) الحالية المراد حلها، بحيث تحتوي أيضا على حقائق يقوم محرك الاستدلال بمطابقتها مع الحقائق في الجزء السابق من القاعدة. ويتم الحصول على البيانات من إجابات المستخدم على الأسئلة أو أي بيانات من مصادر خارجية
رابعا: محرك الاستدلال (Inference Engine)
يعتبر محرك الإستدلال عقل النظام الخبير،وهو عبارة عن برنامج حاسوبي يعمل على مطابق الحقائق والبيانات مع القواعد، لغايات الوصول الى الاستنتاجات. بمعنى أخر
يتم مقارنة الشرط الذي يرتبط بـ IF مع الإجراء الذي يتبع THEN.
أي انّ محرك الإستدلال يقوم بتوليد معلومات جديدة إعتماداً على المعرفة المخزنة في قاعدة المعرفة.
ما الفرق بين قواعد البيانات وقواعد المعرفة؟
أهمية النظام الخبير
كما سبق وتعلمنا أثناء الحديث عن النظام الخبير،ومحاولته محاكاة سلوك البشر لغايات تأدية مهمة محددة بكفاءة تماثل كفاءة الخبراء في حل المشاكل واتخاذ القرارات.وهذا ما جعل من النظام الخبير أداة قوية ومفيدة في مجالات عديدة.وتظهر اهمية النظام الخبير في ما يلي:
1.المحافظة على المعرفة لأجيال وعدم إندثارها أو ضياعها كما كان يحدث عند موت الخبير.
2.مقدرته على حل المشاكل المعقدة المرتبطة في مجال محدد.
3.تقديم التدريب للأشخاص قليلي الخبرة مما يساعد على زيادة عدد الخبراء في نفس المجال الذي يعمل به النظام الخبير.
4.تحسين الإنتاجية من خلال تقليل الوقت والجهد ،حيث يتم اتخاذ القرارات بشكل اتوماتيكي ولا يعتمد على البشر.
تقليل الأخطاء البشرية: نظراً لوجود قواعد معرفة لدى النظام الخبير،فإنه يقوم باتخاذ قرارات موثوقة بنسبة أخطاء أقل مما قد يسببه البشر نظراً لتعرضهم لظروف تؤثر على مقدرتهم على اتخاذ القرار مثل الغجهاد والتشتت والحالة النفسية .
مميزات وعيوب النظام الخبير
استخدامات النظام الخبير
التشخيص الطبي: يتم استخدام الأانظمة الخبيرة في الجانب الطبي،حيث يمكن الإعتماد عليه في تشخيص الامراض وتقديم خطط علاجية اعتمادا على السيرة المرضية للمريض ونتائج الفحوصات المتعلقة به. ومن أشهر الانظمة الخبيرة التي يتم التعامل معها لتشخيص الأمراض نظام (MYCIN) والذي يتم الاعتماد عليه في تشخيص أمراض الدم.
الصناعة:تم الاعتماد على الانظمة الخبيرة في مجالات التصنيع بهدف زيادة الإنتاج، مما يضمن كفاءة عالية وتكاليف قليلة. ومن أشهر الانظمة الخبيرة في مجال الصناعة نظام (R1) والذي يختص في مجال مواصفات جهاز الحاسوب.
التحاليل الكيميائية:ساهمت الانظمة الخبيرة في دعم وتطوير مجالات البحوث العلمية الكيميائية،تلك التي تهتم بالتحاليل الكيميائية،حيث يعتمد عليها العلماء والباحثون في تحليل البيانات نظراً لسرعتها ودقة النتائج. ومن أشهر الأنظمة الخبيرة في مجال التحاليل الكيميائية نظام (DENDRAL) الذي صممته جامعة ستانفورد.
دورة حياة تطوير النظام الخبير
كما سبق وتعلمنا عن النظام الخبير بانه عبارة عن برنامج حاسوبي ذكي يُحاكي قدرة الخبير البشري في اتخاذ القرارات.وأي برنامج حاسوبي لا بدّ له من مراحل يمر بها حتى يستطيع القيام بالهدف المرجو منه.وهذه المراحل عبارة عن خطوات توضح الإجراءات والأساليب المتبعة من لحظة وجود المشكلة الى لحظة الحصول على النتائج المرجوة.
وسوف نتعرف على هذه المراحل الظاهرة معنا في الرسم التالي كل مرحلة على حدا:
المرحلة الأولى: التعريف بالمشكلة
يتم من خلال هذه المرحلة التعرف الى المسألة،المهمة،أو المشكلة المراد البحث عنها وإيجاد الحل لها.حيث يتم الاستقصاء عنه ومعرفة هل ممكن أن يتم حلها من خلال نظام خبير أم لا؟ وذلك من خلال جمع البيانات والمعلومات اللازمة واعداد تقرير يتضمن :
- وصف المشكلة
- طبيعة عمل النظام الخبير
- المهارات الواجب توفرها في المستخدم
- الجدول الزمني الأولي لتطوير النموذج الاولي في النظام الخبير.
المرحلة الثانية:تحديد مصدر المعرفة
بعد التعرف على المشكلة،يتم البحث عن الخبير البشري في هذا المجال لغايات الاستفادة منه من قبل مهندس المعرفة لإستخلاص حصيلة تجاربه وخبراته من خلال الحصول على إجابات الأسئلة التالية:
- ما القرارات التي يتخذها الخبير؟
- ما نتائج القرارات؟
- ما النتائج التي تتطلب مزيدًا من الاستكشاف أو التفاعل؟
- ما المدخلات المطلوبة للوصول إلى قرار؟
- ما الظروف المتاحة عند اتخاذ قرار بشأن نتيجة معينة؟
المرحلة الثالثة:بناء قاعدة المعرفة
بعد الحصول على البيانات والمعلومات اللازمة من قبل الخبير،تبدأ مرحلة بناء قاعدة المعرفة،والتي تتم من خلال إعادة تنظيم ما لدينا من مفاهيم ،مشكلات فرعية على شكل هرم تنظيمي.ومن ثم إنشاء القاعدة المعرفية ووضع القواعد والحقائق والإستدلالات التابعة لها كما تعلمنا سابقاً.
المرحلة الرابعة:التطبيق
هنا يتم بناء واجهة المستخدم وبرمجة تكل ما تم الحصول عليه من مفاهيم وقواعد من خلال إحدى الغات التي يفهما الحاسوب.
المرحلة الخامسة:الاختبار
تعتبر مرحلة الإختبار المرحلة الأخيرة في دورة حياة النظام الخبير،حيث يتم فيها التأكد من فعالية النظام من خلال مقارنة النتائج التي يعطيها النظام مع الإجابات التي تم الحصول عليها من الخبير البشري. إضافة الى تقييم عمل النظام بشكل كامل من كل النواحي:
- واجهة المستخدم ومدى ملائمتها للمستخدمين وتلبية احتياجاتهم.
- القواعد المعرفية ومدى احتوائها على عدد ملائم من الحالات التي ممكن أن يُسأل عنها النظام.
- وبعد الانتهاء من عملية الاختبار،في حال كان هناك أخطاء أو ضعف، يتم العمل على تحسين قاعدة المعرفة وقواعد الاستدلال.
