تعلم الشبكات من الصفر

مدخل في علم الذكاء الإصطناعي

جميعنا نعرف بأن الثورة التكنلوجية القادمة هي ثورة الذكاء الإصطناعي و الروبوتات و البعض يقول أنها ستعتبر الحرب العالمية الثالثة. في تاريخ البشرية, و بأنه سوف تُلغىَ الكثير من الوظائف و سوف يعتمد العالم على الذكاء الإصطناعي عالم الروبوتات و الآلة.

ثورة الذكاء الاصطناعي هي تطور هائل في مجال الذكاء الاصطناعي وتقنيات التعلم الآلي والتي تشمل تطوير نظم ذكية قادرة على تحليل البيانات والتعرف على النماذج واتخاذ القرارات بشكل مستقل دون تدخل بشري. ويتضمن ذلك تطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي مثل شبكات العصب الاصطناعي وتعلم الآلة والتعلم العميق والتحليل البياني وغيرها من التقنيات الحديثة.

وتتمثل أهمية ثورة الذكاء الاصطناعي في قدرتها على تحليل ومعالجة البيانات بشكل أسرع وأكثر دقة من التقنيات التقليدية، وتحسين الكفاءة وتوفير الوقت والجهد في العديد من المهام المختلفة. وتستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي في مختلف المجالات، مثل الطب والصناعة والتجارة والخدمات المالية وغيرها، وتساعد في تحسين الأداء وتقليل الأخطاء وتحسين الإنتاجية وتحسين تجربة المستخدمين.

وتمثل ثورة الذكاء الاصطناعي أيضًا تحديًا كبيرًا في مجال الأخلاقيات والأمن السيبراني، حيث يتعين على المجتمعات والحكومات والشركات والأفراد العمل سويًا لتطوير معايير وإطاراتأخلاقية تضمن استخدام التقنيات الذكية بشكل آمن ومسؤول، وتوفير الحماية للبيانات الشخصية وتجنب الاستغلال السلبي للتقنيات الحديثة.

ويمكن القول إن ثورة الذكاء الاصطناعي تمثل تحولًا نوعيًا في الطريقة التي نعيش بها ونتفاعل مع الحواسيب والتكنولوجيا، وتتيح لنا فرصًا جديدة لتحسين حياتنا وتحقيق الكثير من الإنجازات الجديدة في مختلف المجالات.

ماهو الذكاء الإصطناعي

يعتبر العالم الأمريكي جون ماكارثي هو الذي صَكَ مصطلح الذكاء الإصطناعي في عام 1956 و قد عرَّفه بأنه علم و هندسة صناعة الآلآت الذكية و خاصتاً برامج الحاسوب الذكية, أو هو فرع من فروع علوم الحاسوب يهدف إلى إنشاء آلآلآت الذكية.

و الذكاء كمفهوم يصعب تعريفه بدقة و يمكن إعتباره الجزء الحسابي الذي يُعطينا القدرة على تحقيق الأهداف في العالم من حولنا.

الذكاء الإصطناعي (Artificial Intelligence) هو مجال من مجالات علوم الحاسوب والهندسة الكهربائية والرياضيات يهتم بتطوير تقنيات وأنظمة تمكن الأجهزة الحاسوبية من تنفيذ مهام وعمليات تشبه القدرات الإنسانية، مثل التعلم والتفكير واتخاذ القرارات والتعامل مع اللغة الطبيعية.

ويشمل الذكاء الإصطناعي العديد من التقنيات والأساليب مثل تعلم الآلة (Machine Learning) والشبكات العصبية (Neural Networks) والذكاء الاصطناعي الضعيف (Weak AI) والذكاء الاصطناعي القوي (Strong AI) والتعلم العميق (Deep Learning) ومعالجة اللغات الطبيعية (Natural Language Processing) والروبوتات والذكاء الاصطناعي الموزع (Distributed AI) والذكاء الاصطناعي المعزز (Reinforcement Learning) والتصنيف والتجميع (Classification and Clustering) والتعرف على الصور والأصوات (Image and Speech Recognition) والبرمجة الجينية (Genetic Programming) والذكاء الاصطناعي البيولوجي (Biologically Inspired AI) والعديد من التقنيات الأخرى.

تهدف التقنيات المختلفة في الذكاء الاصطناعي إلى تطوير أنظمة وأجهزة قادرة على معالجة البيانات بشكل أكثر كفاءة وذكاء، وتنفيذ المهام المختلفة بشكل أفضل وأسرع وأدق، مما يساعد على تحسين العديد من المجالات في حياتنا اليومية، مثل الرعاية الصحية والتعليم والتجارة والصناعة والإدارة والترفيه وغيرها. ويمكن استخدام التقنيات الحديثة في الذكاء الاصطناعي للتعرف على الأنماط والتنبؤ بالمستقبل واتخاذ القرارات الأفضل والأكثر دقة وفعالية، بما يعزز الابتكار والتطور والتقدم في عدة مجالات.

ومن المتوقع أن يساهم الذكاء الاصطناعي بشكل كبير في تحقيق الأهداف العالمية للتنمية المستدامة، مثل تحسين الصحة والتعليم والأمن والبيئة، وتساعد في تحسين جودة الحياة وتسهيل الحياة اليومية للناس في جميع أنحاء العالم.

ما هي بعض الأمثلة على استخدامات الذكاء الاصطناعي في الحياة اليومية؟

يمكن استخدام التقنيات المتعلقة بالذكاء الاصطناعي في الحياة اليومية على نطاق واسع، ومن بين الأمثلة على ذلك:

1- محركات البحث: يستخدم محرك البحث جوجل وغيرها من محركات البحث تقنيات الذكاء الاصطناعي لتحسين البحث وتوفير نتائج أكثر دقة وفعالية.

2- التعلم الإلكتروني: يمكن استخدام التعلم الآلي والتعلم العميق لتحديد أفضل الطرق لتحسين النتائج التعليمية وتحسين التعليم عن بعد.

3- الترجمة الآلية: تستخدم التقنيات المتعلقة بالذكاء الاصطناعي لتحسين الترجمة الآلية، والتي تسهل التواصل بين الأشخاص الذين يتحدثون لغات مختلفة، سواء في العمل أو السفر أو التواصل عبر الإنترنت.

4- التعرف على الصور: يمكن استخدام التعرف على الصور وتقنيات الذكاء الاصطناعي لتحسين خدمات التصوير الرقمي والعمل على تحسين الجودة والدقة وتوفير تجارب مستخدم مميزة.

5- السيارات الذاتية القيادة: يستخدم الذكاء الاصطناعي في تقنيات السيارات الذاتية القيادة للتعرف على البيئة واتخاذ القرارات اللازمة للتحكم بالسيارة وتفادي الحوادث.

6- التحليل الضخم للبيانات: يستخدم الذكاء الاصطناعي في التحليل الضخم للبيانات والتنبؤ بالمستقبل واتخاذ القرارات الأفضل والأكثر دقة في عدة مجالات مثل الصحة والتجارة والتسويق والمالية.

7- الصوتيات: يمكن استخدام التقنيات المتعلقة بالذكاء الاصطناعي في تحسين تقنيات التعرف على الصوت وإنتاج الصوت الطبيعي وتحسين نوعية الصوت في التطبيقات المختلفة مثل الأجهزة الذكية وتطبيقات الاتصالات.

8- التحكم في المنزل الذكي: يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي في تقنيات المنزل الذكي لتحكم في الإضاءة والتدفئة وتحكم الأجهزة المختلفة في المنزل بشكل آلي وذكي، مما يسهل على الأفراد إدارة منازلهم وتحقيق الراحة والأمان والكفاءة في الاستخدام.

هذه بعض الأمثلة على الاستخدامات المختلفة للذكاء الاصطناعي في الحياة اليومية، ومن المتوقع أن يستمر الاهتمام بتطوير هذه التقنيات وتوسيع استخداماتها في المستقبل لتحسين جودة الحياة وتسهيل الحياة اليومية للناس.

ما هي الأدوات التي يمكن استخدامها لتطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي؟

توجد العديد من الأدوات والإطارات (Frameworks) المتاحة لتطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي، ومن بينها:

1- TensorFlow: هي إطار عمل (Framework) مفتوح المصدر تم تطويره من قِبل شركة جوجل، ويستخدم لتنفيذ تقنيات التعلم العميق والشبكات العصبية الاصطناعية.

2- PyTorch: هي إطار عمل (Framework) مفتوح المصدر تم تطويره من قِبل فيسبوك، ويستخدم لتنفيذ تقنيات التعلم العميق والشبكات العصبية الاصطناعية.

3- Keras: أحد إطارات العمل المفتوحة المصدر المستخدمة في تطوير تقنيات التعلم العميق والشبكات العصبية الاصطناعية، ويتميز بسهولة الاستخدام والتعلم.

4- Scikit-learn: إطار عمل مفتوح المصدر يهدف إلى توفير مجموعة من الأدوات لتحليل البيانات وتطبيق تقنيات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي.

5- OpenCV: إطار عمل مفتوح المصدر يستخدم لتطوير تطبيقات الرؤية الحاسوبية، مثل التعرف على الصور والتعرف على الوجوه والتعرف على الحركة.

6- Microsoft Cognitive Toolkit: إطار عمل مفتوح المصدر تم تطويره من قِبل مايكروسوفت، ويستخدم لتنفيذ تقنيات التعلم العميق والشبكات العصبية الاصطناعية.

7- H2O: إطار عمل مفتوح المصدر مخصص لتطبيقات تعلم الآلة وتحليل البيانات الضخمة، ويتميز بالسهولة في الاستخدام والقدرة على تحليل البيانات بسرعة عالية.

8- Apache Mahout: إطار عمل مفتوح المصدر يستخدم لتطبيقات تعلم الآلة وتحليل البيانات الضخمة، ويدعم عدة تقنيات مثل تعلم الآلة، والتصنيف، والتجميع، والتعرف على الأنماط.

9- Torch: إطار عمل مفتوح المصدر يستخدم لتنفيذ تقنيات التعلم العميق والشبكات العصبية الاصطناعية، ويتميز بسهولة الاستخدام والتعديل والتخصيص.

هذه بعض الأدوات المستخدمة في تطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي، ومن المهم أن يتم اختيار الأداة المناسبة وفقًا للمشروع المحدد والمتطلبات المطلوبة، وكذلك دراسة وفهم الأساسيات النظرية والتطبيقية للذكاء الاصطناعي.

ما هي الأداة المناسبة لتطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي للأجهزة المحمولة؟

هناك العديد من الأدوات المتاحة لتطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي للأجهزة المحمولة. ومن بين الأدوات التي يمكن استخدامها:

1- TensorFlow Lite: تم تطوير هذه الأداة من قِبل شركة جوجل لتوفير إصدار مخصص من إطار العمل TensorFlow للأجهزة المحمولة، وتستخدم لتنفيذ تقنيات التعلم العميق على الأجهزة المحمولة.

2- Core ML: تم تطوير هذه الأداة من قِبل شركة أبل لتشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي على أجهزة iOS، ويمكن استخدامها لتحليل الصور والصوت والنصوص وغيرها.

3- ML Kit: تم تطوير هذه الأداة من قِبل شركة جوجل لتوفير واجهة برمجة تطبيقات (APIs) لتطبيقات الذكاء الاصطناعي على أجهزة Android و iOS، وتدعم تقنيات التعرف على الصور والوجوه والنصوص والصوت والترجمة الآلية.

4- PyTorch Mobile: تم تطوير هذه الأداة من قِبل فيسبوك لتشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي على الأجهزة المحمولة، وتستخدم لتنفيذ تقنيات التعلم العميق والشبكات العصبية الاصطناعية.

5- Caffe2: إطار عمل مفتوح المصدر تم تطويره من قِبل فيسبوك لتنفيذ تقنيات التعلم العميق على الأجهزة المحمولة، ويمكن استخدامها لتحليل الصور والفيديو والصوت وغيرها.

6- ONNX: إطار عمل مفتوح المصدر تم تطويره من قِبل مايكروسوفت وفيسبوك لدعم تبادل النماذج العصبية الاصطناعية بين الأدوات المختلفة في تطوير التطبيقات للأجهزة المحمولة.

7- Turi Create: إطار عمل مفتوح المصدر يستخدم لتطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي للأجهزة المحمولة وغيرها، ويدعم تقنيات التعلم العميق والتصنيف والتجميع والتعرف على الأنماط.

8- MobileNet: إطار عمل مفتوح المصدر يستخدم لتطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي للأجهزة المحمولة، ويتميز بالسرعة والكفاءة في تحليل الصور والفيديو على الأجهزة المحمولة.

يجب اختيار الأداة المناسبة وفقًا للمشروع المحدد والمتطلبات المطلوبة، وتحتاج إلى دراسة وفهم الأساسيات النظرية والتطبيقية للذكاء الاصطناعي وتطبيقاتها على الأجهزة المحمولة.

اهداف الذكاء الاصطناعي

1. نظم تفكر مثل الانسان.
2. نظم تفكر بشكل عقلاني.
3. نظم تعمل مثل الانسان.
4. نظم تعمل بشكل عقلاني.

يمكن تلخيص أهداف الذكاء الاصطناعي في الآتي:

1. تحسين الأداء وتقليل الأخطاء: يهدف الذكاء الاصطناعي إلى تحسين الأداء وتقليل الأخطاء في المهام المختلفة. على سبيل المثال، يمكن استخدام تقنيات التعلم الآلي لتحسين دقة التصنيف في مهام التعرف على الصور والتعرف على الكلام والترجمة الآلية.
2. توفير الكفاءة: يهدف الذكاء الاصطناعي إلى تحسين الكفاءة في المهام المختلفة. على سبيل المثال، يمكن استخدام تقنيات التعلم الآلي لتحليل البيانات بشكل أسرع وأكثر دقة.
3. تحسين التفاعل بين الإنسان والآلة: يهدف الذكاء الاصطناعي إلى تحسين التفاعل بين الإنسان والآلة، من خلال توفير واجهات تفاعلية تسهل استخدام التطبيقات الذكية وتحقق توافقًا أفضل مع الاحتياجات البشرية. 
4. الاستفادة من البيانات الضخمة: يهدف الذكاء الاصطناعي إلى استخدام البيانات الضخمة للحصول على رؤى أعمق وتحسين الأداء في المهام المختلفة. يمكن استخدام تقنيات التعلم الآلي لتحليل البيانات الضخمة واستخراج الأنماط والتوقعات.
5. تحقيق الذكاء العام: يهدف الذكاء الاصطناعي إلى تحقيق الذكاء العام، وهو القدرة على التعامل مع المهام المختلفة بنفس الكفاءة التي يتعامل بها الإنسان. يتضمن ذلك تطوير الذكاء الاصطناعي ليكون قادرًا على التفكير الإبداعي وحل المشكلات واتخاذ القرارات وغيرها من المهارات العقلية التي تتطلب مستوى عالٍ من الذكاء.
6. تقليل التكلفة وزيادة الإنتاجية: يهدف الذكاء الاصطناعي إلى تقليل التكلفة وزيادة الإنتاجية في المهام المختلفة، عبر استخدام تقنيات التعلم الآلي لتحسين العمليات الإنتاجية وتحليل البياناتوتحسين الإنتاجية وتقليل الأخطاء. يمكن استخدام تقنيات التعلم الآلي لتحسين العمليات الإنتاجية في المصانع وتحسين إدارة المخزون وتحسين خدمات العملاء وتحسين تخطيط الإنتاج وغيرها من المهام المتعلقة بالإنتاجية والتكلفة.

خطوات الخوارزمية الجينية

1. البدء Start.
2. التهيئة / الملائمة Fitness.
3. الانجاب New population.
4. التبديل Replace.
5. الاختبار Test.
6. التكرار Loop.

تشمل خطوات الخوارزمية الجينية الأساسية ما يلي:

• تعريف المشكلة: يتم تحديد المشكلة المراد حلها باستخدام الخوارزمية الجينية، وتحديد ما إذا كانت المشكلة تتطلب حلولًا أفضل أو تحسينًا مستمرًا.
• تحديد الهدف: يتم تحديد الهدف الذي يريد المستخدم تحقيقه باستخدام الخوارزمية الجينية، مثل تحسين الأداء أو تقليل الوقت أو تحسين الدقة وغيرها.
• تمثيل الحلول بالجينات: يتم تمثيل الحلول الممكنة للمشكلة باستخدام جينات. ويمكن تمثيل هذه الحلول بأشكالمختلفة، مثل سلسلة من الأرقام أو الأحرف أو الرموز. 4-
• إنشاء الأفراد الأولية: يتم إنشاء مجموعة من الأفراد الأولية العشوائية، والتي تتكون من مجموعة من الحلول الممثلة بالجينات.
• تقييم الأفراد: يتم تقييم الأفراد في كل جيل من الخوارزمية باستخدام وظيفة التكلفة (Cost Function)، والتي تحدد مدى تحقيق الحل الممثل للأفراد للهدف المحدد.
• اختيار الأفراد المميزة: يتم اختيار الأفراد المميزة من بين الأفراد الأولية باستخدام أساليب مختلفة، مثل الانتخاب العشوائي (Random Selection) أو الانتخاب بالعدد (Tournament Selection) وغيرها.
• عملية التكاثر: يتم إنتاج أفراد جديدة باستخدام عملية التكاثر. يتم خلال هذه العملية تركيب أجزاء من الأفراد المختلفة لإنتاج أفراد جديدة تحمل صفات من الأجزاء السابقة.
• عملية التطفل: يتم إجراء عملية التطفل (Mutation) على بعض الأفراد الجديدة بشكل عشوائي، وذلك لإدخال تغييرات صغيرة ومفيدة في الحلول المرشحة.
• تكرار العملية: يتم تكرار الخطوات من 5 إلى 8 حتى يتم الوصول إلى الحل المناسب للمشكلة المحددة. يمكن تحديد عدد الأجيال (Generations) التي يتم إنشاؤها وتقييمها وتكاثرها بشكل مسبق، ويتم توقف العملية بعد تحقيق الهدف المحدد أو بعد انتهاء الأجيال المحددة.
• تقييم الحل النهائي: يتم تقييم الحل النهائي الذي تم الوصول إليه باستخدام وظيفة التكلفة وتحديد مدى تحقيقه للهدف المحدد. 
• تحليل النتائج: يتم تحليل النتائج النهائية وتقييم كفاءة الخوارزمية الجينية في حل المشكلة المحددة، ويتم التعديل على المعلمات الخاصة بالخوارزمية إذا لزم الأمر لتحسين النتائج في المرات اللاحقة.

لمشاهدة فيديو يعرفكم بالذكاء الإصطناعي للمبتدئين اضغطوا على مشاهدة

تعديل المقال