دورة التعلم الخماسية 5E

الوحدة الثانية كتاب المستوى الثالث حاسوب الأنظمة الخبيرة

ورقة عمل :الذكاء الاصطناعي

الدرس الثالث : النظم الخبيرة

سؤال : من أظهر مفهوم النظم الخبيرة أول مرة؟

أظهر مفهوم النظم الخبيرة أول مرة من قبل العالم إدوارد فيغنبوم

سؤال : كيف وضح إدوارد فيغنبوم مفهوم النظم الخبيرة ؟

أوضح ان العالم ينتقل من معالجة البيانات الى معالجة المعرفة واستخدامها في حل المشكلات واقتراح الحلول المثلى ؛

بالإضافة الى محاكاة الشخص الخبير في حل المشكلات .

سؤال : وضح المقصود بالنظام الخبير ؟

هو برنامج حاسوبي ذكي ، يستخدم مجموعة من قواعد المعرفة في مجال معين لحل المشكلات التي تحتاج إلى الخبرة

البشرية. تكون طريقة حل المشكلات في النظم الخبيرة مشابهة مع الطريقة التي يتبعها الانسان الخبير في هذا المجال .

 سؤال : بماذا يتميز النظام الخبير عن البرنامج العادي؟

 بقدرته على التعلم واكتساب الخبرات الجديدة .

سؤال : وضح المقصود بالمعرفة : هي حصيلة المعلومات والخبرة البشرية ، التي تجمع في عقول الأفراد عن طريق الخبرة ، وهي نتاج استخدامات المعلومات التي تنتج من معالجة البيانات ودمجها مع الخبرات .

سؤال : علل : النظم الخبيرة مرتبطة بمجال معين ) وضح العبارة التالية : النظم الخبيرة مرتبطة بمجال معين(

إذا صممت لحل مشكلة معينة فلا يمكن تطبيقها أو تغييرها لحل مشكلة أخرى ومن أشهر الأمثلة على النظم الخبيرة

نظام خبير لتشخيص أمراض الدم ويصعب تعديله لتشخيص امراض أخرى ، وقد تكون عملية تصميم نظام اخر من

البداية عملية أسهل من التعديل على النظام الموجود .

سؤال :اذكري أمثلة عملية على برامج النظم الخبيرة ومجال استخدامها؟

سؤال يذكر المجال ويطلب اسم البرنامج حدد  برنامج  الخبير المسؤول عن المجال الأتي؟

النظام الخبير	ديندرال	باف	بروسبكتر	ديزاين أدفايزر	ليثيان
المجال	تحديد  مكونات المركبات الكيميائية	نظام طبي لتشخيص أمراض الجهاز التنفسي	يستخدم من قبلالجيولوجين ؛ لتحديد مواقع الحفر للتنقيب عن المعادن والنفط	يقدم نصائح لتصميم رقائق المعالج	يعطي نصائح لعلماء الاثار لفحص الأدوات الحجرية

أنواع المشكلات )المسائل( التي تحتاج الى النظم الخبيرة

للنظم الخبيرة مجالات معينة أثبتت فيها قدرتها أكثر من غيرها ، فقد نجحت النظم الخبيرة في التعامل مع المشكلات في مجالات معينة تقع معظمها في واحدة من الفئات الاتية ) عدد أنواع المشكلات )المسائل( التي تحتاج الى النظم الخبيرة( ؟

الفئة	التشخيص	التصميم	التخطيط	التفسير	التنبؤ
مثال	تشخيص أعطال المعدات لنوع معين من الالات ب- التشخيص الطبي لأمراض الانسان .	اعطاء نصائح عند تصميم مكونات أنظمة الحاسوب والدوائر الالكترونية .	التخطيط لمسارالرحلات الجوية .	تفسير بيانات الصور الاشعاعية .	أ- التنبؤ بالطقس ب- التنبؤ بأسعار الأسهم .

مكونات الأنظمة الخبيرة

تتكون الأنظمة الخبيرة بشكل أساسي من أربعة أجزاء رئيسة أذكرها؟

-1 قاعدة المعرفة

-2 محرك الاستدلال

-3 ذاكرة العمل

-4 واجهة المستخدم

سؤال : كيف يتفاعل المستخدم مع النظام الخبير ؟

عن طريق طرح الاستفسارات أو الاستعلام عن موضوع  ما بمجال معين ، ويقوم النظام الخبير بالرد عن طريق إعطاء نصيحة أو الحل المقترح للمستخدم .

توضيح لمكونات الأنظمة الخبيرة

سؤال : وضح المقصود بقاعدة المعرفة ؟

قاعدة بيانات تحتوي على مجموعة من الحقائق والمبادئ والخبرات بمجال معرفة معين وتستخدم من قبل الخبراء لحل المشكلات .

سؤال : ما الفرق بين قاعدة المعرفة وقاعدة البيانات ؟

قاعدة البيانات : تتكون من مجموعة من البيانات والمعلومات المترابطة في ما بينها .

قاعدة المعرفة : تبنى بالاعتماد على الخبرة البشرية بالاضافة الى المعلومات والبيانات وتتميز بالمرونة  مكن الاضافة عليها او الحذف منها أو التعديل عليها من دون التأثير في المكونات الأخرى للنظام الخبير

علل / وضح : تتميز قاعدة المعرفة بالمرونة ؟

يمكن الاضافة عليها او الحذف منها أو التعديل عليها من دون التأثير في المكونات الأخرى للنظام الخبير .

سؤال : وضح المقصود بمحرك الاستدلال ؟

برنامج حاسوبي يقوم بالبحث في قاعدة المعرفة لحل مسألة أو مشكلة ، عن طريق آلية استنتاج تحاكي عمل الخبيرعند الاستشارة في مسألة ما لإيجاد الحل واختيار النصيحة المناسبة .

سؤال : وضح المقصود بذاكرة العمل ؟

جزء من الذاكرة ، مخصص لتخزين المشكلة المدخلة بوساطة مستخدم النظام والمطلوب ايجاد حل لها .

سؤال : وضح المقصود بواجهة المستخدم ؟

وسيلة تفاعل المستخدم والنظام الخبير حيث تسمح بإدخال المشكلة والمعلومات إلى النظام الخبير وإظهار النتيجة .

سؤال : كيف تدخل المعلومات الى واجهة المستخدم ؟

من خلال الاختيار من مجموعة من الخيارات المصاغة على شكل أسئلة وإجابات .

علل: تدخل المعلومات الى واجهة المستخدم من خلال الاختيار من مجموعة من الخيارات المصاغة على شكل أسئلة وإجابات؟

لتزويد النظام بمعلومات عن موقف معين .

سؤال : يتطلب تصميم واجهة المستخدم الاهتمام باحتياجات المستخدم ، أعط مثالين على هذه الاحتياجات

-1 سهولة الاستخدام .

-2 عدم الملل أو التعب من عملية إدخال المعلومات والأجابات.

الشكل التالي يوضح شاشة برنامج خبير لتشخيص أعطال السيارات وهو Expertise2GO حيث يسأل النظام المستخدم عن أعطال السيارة ويجيب المستخدم عن الأسئلة .

سؤال: اكتبي ملاحظاتك حول الشاشة؟

1 وجود خيار )لا أعرف( يدل على قدرة النظام علىالتعامل مع الاجابات الغامضة

-2 إمكانية استخدام معطيات غير كاملة ، حيث يمكن للمستخدم ادخال درجة التأكد من إجابتهDegree of Certainty

-3 إمكانية تفسير سبب طرح البرنامج هذا السؤال للمستخدم

سؤال :ما دلالة وجود خيار )لا اعرف( في البرنامج؟

قدرة النظام على التعامل مع الاجابات الغامضة

.

سؤال :كيف يمكن للبرنامج استخدام معطيات غير كامل؟

1-   وجود خيار لا أعرف          2- يمكن ادخال درجة التأكد من اجابته

هل يمكن للبرنامج تفسير سبب طرح الأسئلة للمستخدم؟.نعم كما يظهر في الشاشة

سؤال :متى تظهر التوصيات والحلول في هذا البرنامج.

بعد إجابة المستخدم عن العديد من الأسئلة التي يطرحها النظام عن طريق الشاشات بعد إجابة المستخدم عن العديد من الأسئلة التي يطرحها النظام عن طريق الشاشات

سؤال :ماذا يحدث بعد إجابة المستخدم عن العديد من الأسئلة التي يطرحها النظام عن طريق الشاشات؟

تظهر التوصيات والحلول.

الشكل التالي يوضح شاشة الحلول لمشكلة السيارة

سؤال : أذكر ثلاثة أمور يمكن الحصول عليها)توضيحها( من خلال شاشة الحلول لبرنامج تشخيص إعطال السيارات

-1 توضيح الحلول والتوصيات التي يقدمها

النظام الخبير لتشخيص أعطال السيارة للمستخدم.

-2 درجة التأكد من الإجابة .

-3 إمكانية تفسير لجميع الاحتمالات الممكنة لحل

هذه المشكلة .

سؤال : أثبتت الأنظمة الخبيرة نجاحها في الكثير من التطبيقات ، حيث كان لها الكثير من الفوائد )الميزات( ، أذكرها ؟

أذكر )فوائد / مزايا( النظم الخبيرة ؟

-1 النظام الخبير غير معرض للنسيان ، لأنه يوثق قراراته بشكل دائم .

-2 المساعدة على تدريب المختصين ذوي الخبرة المنخفضة ، ويعود الفضل الى وسائل التفسير وقواعد المعرفة التي تخدم بوصفها وسائل التعليم .

-3 توفر النظم الخبيرة مستوى عال من الخبرات . عن طريق تجميع خبرة أكثر من شخص في نظام واحد .

-4 نشر الخبرة النادرة إلى أماكن بعيدة للاستفادة منها في اماكن متفرقة في العالم .

-5 القدرة على العمل بمعلومات غير كاملة أو مؤكدة ، حتى مع الإجابة )لا اعرف( يستطيع النظام الخبير إعطاء نتيجة على الرغم من انها قد تكون غير مؤكدة .

علل من فوائد النظام الخبير أنه غير معرض للنسيان / ؟

. ، لأنه يوثق قراراته بشكل دائم

سؤال :  من فوائد النظام الخبير المساعدة على تدريب المختصين وذوي الخبرة المنخفضة ,,وضح ذلك

ويعود الفضل الى وسائل التفسير وقواعد المعرفة التي تخدم بوصفها وسائل التعليم .

سؤال : كيف  توفر النظم الخبيرة مستوى عال من الخبرات ؟

. عن طريق تجميع خبرة أكثر من شخص في نظام واحد .

من فوائد النظام الخبير  نشر الخبرة النادرة إلى أماكن بعيدة؟

للاستفادة منها في اماكن متفرقة في العالم .

سؤال :من فوائد النظام الخبير القدرة على العمل بمعلومات غير كاملة أو مؤكدة ، وضح ذلك

حتى مع الإجابة )لا اعرف( يستطيع النظام الخبير إعطاء نتيجة على الرغم من انها قد تكون غير مؤكدة .

سؤال : على الرغم من الفوائد الكثيرة التي توفرها النظم الخبيرة إلا أن لديها الكثير من المحددات )السلبيات( ، أذكرها ؟

أذكر )محددات / سلبيات( النظم الخبيرة ؟

-1 عدم قدرة النظام الخبير على الإدراك والحدس ، بالمقارنة مع الانسان الخبير .

-2 عدم قدرة النظام الخبير على التجاوب مع المواقف غير الاعتيادية أو المشكلات خارج نطاق التخصص .

-3 صعوبة جمع الخبرة والمعرفة اللازمة لبناء قاعدة المعرفة من الخبراء .

سؤال :علل : إن النظم الخبيرة لا يمكن ان تحل محل الخبير نهائيا ؟

على الرغم من ان النتائج التي تتوصل اليها في بعض المجالات تتطابق أو حتى تفوق النتائج التي يصل اليها الخبير .إلا أنها تعمل النظم الخبيرة جيدا فقط ضمن موضوع محدد مثل تشخيص الأعطال لنوع معين من الالات ، وكلما اتسع نطاق المجال ، ضعفت قدرتها الاستنتاجية .

-

سؤال : تعمل النظم الخبيرة جيدا فقط ضمن موضوع محدد ، أعط مثال ؟

تشخيص الأعطال لنوع معين من الالات

سؤال : متى تضعف القدرة الاستنتاجية للنظم الخبيرة : ؟ وكلما اتسع نطاق المجال

الفصل الثاني :خوارزميات البحث في الذكاء الإصطناعي

سؤال : بماذا أسهمت الحوسبة الحديثة والانترنت : في الوصول الى كميات كبيرة من المعلومات

علل : أسهمت الحوسبة الحديثة والانترنت في الوصول الى كميات كبيرة من المعلومات ؟

لأن القدرة على البحث بكفاية في هذه المعلومات أصبحت متطلبا ضروريا

علل : صمم باستخدام الذكاء الاصطناعي عدد كبير من خوارزميات البحث ؟

لحل أصعب المشكلات في الكثير من التطبيقات ومن الأمثلة على هذه التطبيقات عمليات الملاحة

الدرس الأول : مفهوم خوارزميات البحث

سؤال : وضح المقصود بخوارزميات البحث ؟

سلسلة من الخطوات غير المعروفة مسبقا ؛ للعثور على الحل الذي يطابق مجموعة من المعايير من بين مجموعة من الحلول المحتملة

سؤال : على ماذا يقوم مبدأ عمل خوارزميات البحث ؟

على أخذ المشكلة على انها مدخلات ، ثم القيام بسلسلة من العمليات والتوقف عند الوصول الى الهدف .

سؤال : وضح بالرسم مبدأ عمل خوارزميات البحث ) (؟

انتبه لاتجاه الأسهم

علل : وجدت خوارزميات البحث في الذكاء الاصطناعي ؟

 لحل مشكلات ذات صفات معينة

سؤال : وجدت خوارزميات البحث في الذكاء الاصطناعي لحل مشكلات ذات صفات معينة ، أذكر هذه الصفات ؟

ما هي صفات المشكلات التي وجدت خوارزميات البحث في الذكاء الاصطناعي لحلها ؟

-1 لا يوجد طريقة تحليلية واضحة ، أو أن الحل مستحيل بالطرق التقليدية .

-2 يحتاج الحل الى عمليات حسابية كثيرة ومتنوعة لايجاده مثل : أ( الألعاب ب( التشفير .

-3 يحتاج الحل الى حدس عالي مثل : الشطرنج .

سؤال : كيف يتم التعبير عن المشكلات ؟

: تمثل باستخدام شجرة البحث

 .

سؤال : وضح المقصود بشجرة البحث

هي الطريقة المستخدمة للتعبير عن المسألة )المشكلة( لتسهيل عملية البحث عن الحلول الممكنة من خلال خوارزميات

البحث . إلا أن بعض المشكلات المعقدة يصعب وصفها بهذه الطريقة .

علل :تمثل المشكلات  باستخدام شجرة البحث؟

لتسهيل عملية البحث عن الحلول الممكنة من خلال خوارزميات البحث .

ما هي المشكلات التي يصعب  وصفها باستحدام شجرة البحث؟

المشكلات المعقدة

سؤال : كيف تجد شجرة البحث حلا محتملا للمشكلة ؟

عن طريق النظر في البيانات المتاحة بطريقة منظمة تعتمد على هيكلية الشجرة .

توضيح أهم المفاهيم في شجرة البحث

مجموعة من النقاط أوالعقد	هي النقاط التي تنظم بشكل هرمي )مستويات مختلفة( ، تمثل كل نقطة حالة من حالات فضاء البحث فضاء البحث : هو جميع الحالات الممكنة لحل مشكلة )جميع النقاط على الشجرة هي فضاء البحث(
جذر الشجرة	النقطة الموجودة أعلى الشجرة وهو الحالة الابتدائية للمشكلة )نقطة البداية التي نبدأ منها البحث(
الأب	النقطة التي تتفرع منها نقاط أخرى والنقاط المتفرعة منها تسمى الأبناء .
النقطة الميتة	تسمى النقطة التي ليس لديها أبناء
النقطة الهدف أوالحالة الهدف	الهدف المطلوب الوصول اليه أو الحالة النهائية للمشكلة
المسار	مجموعة من النقاط المتتالية في شجرة البحث ، وتحل المشكلة عن طريق اتباع خوارزمية البحث للوصول الى المسار الصحيح )مسار الحل( من الحالة الابتدائية )جذر الشجرة( الى الحالة الهدف

الدرس الثاني : أنواع خوارزميات البحث

يوجد الكثير من اليات وطرائق البحث في الذكاء الاصطناعي.

سؤال : بماذا تختلف خوارزميات البحث عن بعضها البعض :.

تختلف خوارزميات البحث حسب الترتيب الذي تختار فيه النقاط من شجرة البحث في أثناء البحث عن الحالة الهدف

سؤال : هل تمتلك خوارزميات البحث أي معلومات مسبقة عن المسألة التي ستقوم بها ؟ وضح اجابتك ؟

لا تمتلك خوارزميات البحث أي معلومات مسبقة عن المسألة التي ستقوم بحلها ، وتستخدم استراتيجية ثابتة للبحث

بحيث تفحص كل حالات الفضاء واحدة تلو الأخرى ، لمعرفة إذا كانت مطابقة للهدف المطلوب أم غير مطابقة

سؤال : ما هو الشيء الوحيد الذي يمكن لخوارزميات البحث القيام به ؟

: التمييز بين حالة غير الهدف من حالة الهدف .

أنواع خوارزميات البحث مع شرح كل نوع

-1 خوارزمية البحث في العمق اولا ) البحث الرأسي( : تأخذ هذه الخوارزمية المسار أقصى اليسار في شجرة البحث وتفحصه باتجاه الأمام حتى تصل الى نقطة ميتة . وفي حال الوصول الى نقطة ميتة ، يعود الى الخلف الى اقرب نقطة في الشجرة يكون فيها تفرع اخر لم يفحص ويختبر ذلك المسار حتى نهايته ، ثم تتكرر العملية للوصول الى النقطة الهدف . ) لا تعطي المسارالأقصر للحل(

-2 خوارزمية البحث بالعرض أولا : تقوم بفحص جميع النقاط في مستوى واحد للبحث عن الحل ، قبل الاستمرار الى النقاط بالمستويات التالية )أي بشكل أفقي( .

-3 الخوارزمية الحدسية : تعمل على حساب معامل حدسي )بعد النقطة الحالية عن الهدف( وعليه تقرر المسار الأقصر للحل .