النظم الخبيرة Expert systems
النظم الخبيرة كما عرفنا هي أحد تطبيقات أو فروع الذكاء الاصطناعي .
النظم الخبيرة حسب تعريف الباحث الدكتور إدوارد فينجن باوم هي " نظام المعرفة أو النظام الخبير هو ذلك البرنامج الذكي الذي يستخدم القواعد المأخوذة من الخبرة الإنسانية على هيئة شروط ونتائج في مجال معين وإستخدام طرق الإشتقاق والإستدلال لإستخراج وإستنتاج النتائج المعللة بالإسباب والناتجة عن تطابق هذه الشروط أو النتائج مع شرط أو نتيجة ما والخاصة بمشكلة معينة يراد إيجاد حل لها".
مكونات النظام الخبير:.
يتكون من شقين :.
الشق الأول :
والذي يتم فيه بناء قاعدة المعرفة وذلك بالتسلسل التالي:.
1-الخبير (EXPERT)
أو مجموعة الخبراء في المجال المعين المطلوب الحصول على نظام الخبرة فيه ، حيث يقوم بإعطاء كل ما جمعوه من خبرة بأدق التفاصيل إلى مهندس المعرفة.
2-مهندس المعرفة (KONWLEDGE Engineer )
والذي يتولى وضع الخبرة في شكل قواعد للتضمين الشرطي متضمنة للشروط والنتائج لهذه الشروط وكذلك تطبيق التقنيات المختلفة.
الشق الثاني:
والذي يتم فيه طرح الأسئلة من قبل المستخدم والحصول على النتائج أو النصيحة من النظام الخبير والذي يتم بالتسلسل التالي:.
1-المستخدم (USER)
العديم الخبرة أو ذو الخبرة المحدودة والذي يريد أن يحصل على المعرفة الحقيقية والخبرة المكتسبة لمشكلة ما في هذا المجال.
2-مدخل المواءمة للمستخدم(USER INTERFACE)
والذي يسمح بتبادل المعرفة بين المستخدم وقاعدة المعرفة والذي يجعل سؤال المستخدم مفهوماً من قبل قاعدة المعرفة.
3-أداة التحكم(CONTROL MECHANISM)
وهي التي تقوم التحكم الداخلي في محرك الاستدلال وقاعدة المعرفة للإجابة على السؤال المطلوب من قبل المستخدم.
4-محرك الاستدلال (INFERENCE ENGINE )
والذي يقوم بعمل يشبه عمل المحرك وذلك بتوجيه البحث في الاتجاهات المختلفة بقاعدة المعرفة إلى أن تتم الإجابة على سؤال المستخدم.
أنواع الأنظمة الخبيرة:.
تقتصر كفاءة نظام خبير على مجال محدد من مجالات المعرفة. ولقد تعددت هذه المجالات منها أنظمة خبيرة تستعمل للتنقيب عن النفط والخامات المعدنية، وأنظمة الخبرة لإصلاح الأعطال أو حتى أنظمة خبرة خاصة في ترتيب تشكيلة أنظمة الحاسبات الإلكترونية وغيرها من الأجهزة الدقيقة. وفيما يلي قائمة بأهم نظم الخبرة المعروفة حتى اليوم:
BUGGY 1970م
وهو نظام خاص في التعليم المعزز آلياً دوره الأساسي تشخيص المصاعب التي يواجهها الطلاب في درس الحساب.
DENDRAL 1968م
مهمة هذا النظام تحليل المركبات الكيمائية المجهولة ز من أكثر أنظمة الخبرة استعمالا.
INTERNIST 1975م
نظام خبرة طبي قادر على تشخيص أكثر من 500 من العوارض المرضية.
DIPNETER ADVISOR 1976م
صمم هذا النظام للمساعدة في التنقيب عن البترول تحت سطح الأرض.
MACSYMA 1969م
طُور هذا النظام للمساعدة في حل المسائل العددية والرمزية في الرياضيات من بينها ، التفاضل والتكامل والمعادلات التفاضلية ، من أكثر أنظمة الخبرة الرياضية استعمالاً في يومنا هذا .
ISIS 1984م
نظام خبرة صناعي يستعمل في برمجة عملية التصنيع ومراقبة المنتوج.
PROSPECTOR 1979م
نظام خاص في إعطاء إرشادات عن البحث عن المعادن في باطن الأرض . يقال أنه تفوق على الإنسان في توقعاته الجيولوجية.
X-CON 1983م
هذا النظام الخاص بشركة DEC للأجهزة الرقمية مهمته الأساسية ترتيب تشكيلةCONFIGURATIONأجهزة الشركة. وبدافع من نجاح هذا النظام ، تطور لاحقاً نظام آخر يدعى X-SEL مهمته المساعدة لاختيار الكمبيوتر المناسب للزبائن.
DENDRAL
يعتبر هذا النظام الخبير أو النظم الخبيرة على الإطلاق وقد تم تصميمه وإنشاؤه في جامعة ستانفورد في الستينات وهو نظام متخصص في الكيمياء.
MAXIMA
أما هذا النظام فكما يوحي به الاسم خبير في الرياضيات وهو يؤدي عمليات المعالجة الرمزية للمصطلحات الرياضية وقد صمم في السبعينات بمعرفة شركة MIT.
الأنظمة الخبيرة والميكروكمبيوتر:
حتى وقت قريب كانت أنظمة الخبرة تتطلب حاسبات من النوع الكبير نسبياً، ومبرمجين على مستوى رفيع من الكفاءة . لكن كل ذلك تغير بفضل التطور المذهل في تكنولوجيا الحاسبات الإلكترونية . فلقد قامت الكثير من الشركات بتسويق قواقع SHELLS للأنظمة الخبيرة وهي عبارة عن أنظمة خبيرة عادية لكن دون قاعدة المعرفة ، فيضيف كل مشترٍ مجموعة القواعد الخاصة بموضع عمله.
وهنالك العديد من الأنظمة الأخرى والتي تعمل على أجهزة I.B.M أو المتوافقة معها ، نذكر منها :
EXPERT-2
EXPERT EASE
EXSYS
KEE
KES
M.1
OPS5
أهم هذه الأنظمة المذكورة هو EXPERT EASE الذي يعمل بطريقة الاستقراء خلافاً عن باقي الأنظمة التي تعمل بطريقة الاستدلال .فبدلاً من إدخال القواعد ، تدخل أمثلة عن الحالات العائدة إلى الموضوع المعني ، ومن ثم يقوم النظام بالاستقراء فيتبع الأمثلة ليستخلص قاعدة المعرفة.
خصائص النظم الخبيرة:.
يمكن وضع متطلبات عامة لا بد أن تتوافر النظم الخبيرة وهي كما يلي:.
أن يحتوي هيكل نظام الخبرة بالدرجة الأولى على قاعدة معارف أساسية تشتمل على شروط مماثلة للخبرة المكتسبة للإنسان وطرق معالجته لموضوع معين لكي يصل في النهاية إلى التعرف على القرار الصائب .
أن يكون هذا النظام قادراً على التعامل مع قاعدة البيانات الكبيرة التي تصف الهدف.
أن يشتمل نظام الخبرة على أساليب بحث ذات كفاءة عالية نظراً لتعدد قواعد البيانات وقواعد المعرفة وأن يكون النظام قادراً على التفرع السريع.
أن يكون النظام قادراً على التعامل مع بيانا غير كاملة وناقصة ومشوشة مثل نظم الخبرة المستخدمة للتعرف على نوع الطائرة من بيانات توضح جزء فقط منها أو استخدام النظام لقراءة كتابة غير واضحة أو مطموسة.
إمكانية إدخال بيانات لقواعد المعرفة تحتوي على شروط تمثل خبرات جديدة وذلك لتحديث النظام والوصول إلى ثقة أكبر في اتخاذ القرار وربما لبناء نظم عملاقة ، ومن هنا نرى أن النظم الخبيرة هي التطور الطبيعي لنظم الذكاء الصناعي التي تحمل ذكاء وخبرة الإنسان إلى النظم والبرامج المستخدمة على الحاسبات.
السمات العامة للنظم الخبيرة:
من أهم سمات النظم الخبيرة والتي تتميز بها عن بقية النظم الأخرى ما يلي :
تعتبر قواعد المعرفة قواعد متخصصة في موضوع أو مجال أو نطاق معين .
تعتبر طرق الاستدلال والاشتقاق لاستخراج النتائج وهي ما تسمى مجازا بمحرك الاستدلال أو الحكم على الأشياء التي يمكن استخدامها لأكثر من نظام إذا تغيرت قاعدة المعلومات الثابتة لتناسب النظام الجديد .
لاستخدام طرق الاشتقاق المتعلق بالأسباب لا بد من تمثيل جميع القواعد والشروط على شكل مجموعات من الأدوات الشريطية (إذا) توفر الشرط (تكون) النتيجة.
المجالات المناسبة للنظم الخبيرة:
الفرق بين طبيعة المجالات المناسبة للنظم الخبيرة والتي فيها هذه النظم ضرورية بالدرجة الأولى والفرق بينهما وبين النظم الحسابية والمحاسبية
مقارنة بين مجالات النظم الخبيرة والنظم الحسابية :
* مجالات مناسبة للنظم الخبيرة
لا توجد حلول وقواعد خوارزمية بل توجد نظم هرمية.
يوجد عدد قليل من الخبراء في المجال.
البيانات المتاحة مشوشة.
مجالات تشخيصية أو في مجال التنبؤ.
المعلومات ثابتة ولا تتغير مع الزمن.
* مجالات غير مناسبة للنظم الخبيرة
توجد قواعد وحلول خوارزمية تتابعيه تعطي الحل.
لا يتطلب وجود خبراء في هذا المجال ويساوي ذلك وجود خبراء كثيرون من عدمه.
حقائق دقيقة ومعادلات وطرق حسابية.
مجالات تستخدم طرق التماثل والإشتقاق العددي لإعطاء الحل.
المعلومات والبيانات غير ثابتة.
مقارنة بين طبيعة النظم المستخدمة في المحاسبات التقليدية والنظم المستخدمة في النظم الخبيرة :
النظم المستخدمة في المحاسبات التقليدية /
يحكم التدفق بطريقة منتظمة الخطوات.
المعالجة أساساً رقمية .
هيكل الحاسب يعتمد على أساس هيكل معمارية فون نيومان.
التفرق المعتمد على بيانات قليلة عند المدخل لتعطي بيانات كثيرة عند المخرج.
المعالجة تسير على خطوات الخوارزميات.
يتطلب العمل على الحاسب مبرمج لوضع خطوات الخوارزميات باحدى اللغات.
معالجة تتابعية.
الهيكل البنائي يمتد في شكل خطى كالخط المستقيم.
النظم المستخدمة في النظم الخبيرة
يحكم التدفق بالبيانات والمعلومات والمعارف والرموز.
المعالجة أساساً رمزية .
هيكل الحاسب لا يعتمد على هيكل معمارية فون بيومان .
التجمع المعتمد على بيانات كثيرة عند المدخل ليعطي نتيجة واحدة عند المخرج .
المعالجة تسير على الخطوات المختلفة لطرق البحث الهرمي.
يتطلب العمل خبير معرفة لوضع الشروط واستنتاج النتائج.
معالجة تحاورية ومتوازية .
الهيكل البنائي تحاوري لا خطي ويمكن أن يصبح دائري الشكل.
خصائص النظام الخبير :
مهما اختلفت النظم الخبيرة في الغرض الذي صممت من أجله فإن هناك مواصفات عامة تمنح النظام الخبير الجودة "والذكاء"
سهولة الاستخدام
أن يكون نافعاً في المجال الذي صُمم له.
أن يكون قادراً على التعليم، عندما عندما يستخدمه غير المتخصصين .
أن يكون قادر اً على التعليل وشرح الأسباب للتوصيات التي يقدمها.
أن يستجيب للأسئلة البسيطة التي يطرحها غير المتخصصين.
أن يكون قادر على التعلم من خلال الأسئلة التي يطرحها على المستخدم.
أن يكون سهل التعديل ، قابلاً لتحديث المعلومات أو الإضافة إليها أو إصلاح ما بها من عيوب.
المصدر: الجامعة التكنولوجية - قسم علوم الحاسبات - فرع الذكاء الاصطناعي .