رئيس بحوث بقسم بحوث تربية الابقار- معهد بحوث الانتاج الحيواني- مركز البحوث الزراعية – مصر
النظم الخبيرة هي أحد تطبيقات الذكاء الاصطناعي التي تحاكي قدرات الخبراء البشريين في مجال معين. تهدف إلى تمثيل المعرفة والخبرة في شكل قواعد بيانات وقواعد استدلالية، مما يُمكّنها من حل المشكلات المعقدة وتقديم استشارات في مجالات مختلفة.
النظم الخبيرة هي برامج كمبيوتر مصممة لتقليد عملية صنع القرار لدى الخبراء البشريين في مجال معين.
تعريف النظام الخبير!
هي ” نظام المعرفة أو النظام الخبير هو ذلك البرنامج الذكي الذي يستخدم القواعد المأخوذة من الخبرة الإنسانية على هيئة شروط ونتائج في مجال معين واستخدام طرق الاشتقاق والاستدلال لاستخراج واستنتاج النتائج المعللة بالأسباب والناتجة عن تطابق هذه الشروط أو النتائج مع شرط أو نتيجة ما والخاصة بمشكلة معينة يراد إيجاد حل لها”.
ما هو النظام الخبير؟
النظام الخبير هو احد تطبيقات الذكاء الاصطناعي في مجالات عديدة مثل الطب والزراعة والاكتشافات الجيولوجية والإلكترونيات والحاسبات والجيولوجيا والهندسة والتعليم وغيرها من المجالات المختلفة.
وهو عبارة عن برنامج كومبيوتر يحاكي الخبير المتخصص الذي يتم استشارته لحل مشكلة معينة ,حيث يحتوي على خلاصة الخبرات التي يحتاجها المستخدم في تخصص ما لحل مشكلة محددة ، فالنظام الخبير يسأل المستخدم نفس الأسئلة التي يستفسر عنها الخبير المتخصص ومن إجابات المستخدم يصل النظام الى الحل.
إن التطبيقات العملية لنظام الخبير في القطاع الزراعي قد أثبتت أنه يمكن المساهمة في حل العديد من المشاكل الزراعية في وقت قياسي مما ينعكس إيجابا على زيادة الإنتاج كماُ ونوعاُ.
أهمية النظم الخبيرة في الزراعة
أثبتت البحوث والتجارب الحقلية أن استخدام النظم الزراعية الخبيرة تساعد في اتخاذ القرار المناسب في الوقت المناسب بتوفيرها للبيانات والتقنيات والتي بتطبيقها ينعكس ذلك إيجاباُ على زيادة الإنتاج وتقليل التكاليف.
باختصار هذه النظم أوجدت من أجل استخلاص خبرات الخبراء -وخصوصاً في التخصصات النادرة – وضمها في نظام خبير يحل محل الإنسان ويساعد في نقل هذه الخبرات لأناس آخرين بالإضافة إلى قدرته على حل المشكلات بطريقة أسرع من الخبير البشري.
من مميزات هذه النظم:
- أنها سهلة الاستخدام لأي مستخدم سواء مستخدم عادي أو مطوّر.
- أنها نافعة في مجال التطبيق بشكل واضح.
- قادرة على التعلم من الخبراء بطريقة مباشرة وغير مباشرة.
- قادرة على تعليم غير المتخصصين.
- قادرة على تفسير أي حلول تتوصل إليها مع توضيح طريقة الوصول إليها.
- قادرة على الاستجابة للأسئلة البسيطة وكذلك المعقدة في حدود التطبيق .
- وسيلة مفيدة في توفير مستويات عالية من الخبرة في حال عدم توفر خبير.
- قادرة على تطوير آدا المتخصصين ذوي الخبرة البسيطة.
ولإنتاج نظام خبير يجب توفر عنصرين هامين هما :
- المبرمج الذي يقوم بتحليل المشكلة وكتابة البرنامج في مجال الذكاء الاصطناعي .
- خبير المجال وهو الشخص المتخصص في مجال معين وليس بالضرورة أن يكون لديه علم بالذكاء الاصطناعي فالمهم مدى خبرته وإلمامه ببواطن الأمور في مجال تخصصه
أسباب تدعونا لصنع أنظمة خبيرة:
– صيانة المعرفة من الاندثار أو الانقراض، نقصد بذلك المعرفة القيمة الفريدة التي لا تكون موجودة إلا عند إنسان خبير مميز في تخصصه.
– لحل المشاكل، مما يحفظ الوقت والمال والجهد، وهذا ما يجعلنا نحتاج إلى قاعدة بيانات ضخمة بل هائلة.
– زيادة الخبراء في المجال الذي يُصنع النظام الخبير فيه.
ويمر النظام الخبير بعدة مراحل حتى يظهر بالشكل المطلوب وهي كالتالي :
. 1تعريف التطبيق : وفيها يتم تحديد ما الذي نريده من النظام ومجال الخبرة .
. 2تصميم النظام
.3 برمجة النظام
. 4اختبار النظام وتوثيقه
ولكل خطوة من هذه الخطوات الأشخاص المكلفين بالقيام بها .
ومن الأمثلة على النظم الخبيرة:
نظام خبير للتخطيط لإنشاء مزارع الألبان
الهدف من النظام
الزراعة الحديثة أصبحت نشاطا معقدا يتطلب قدرا مهما من التخطيط المنظم لإنجاح العمليات الزراعية حيث تعد الخطة البرنامج العلمي للمزرعة في فترة زمنية محددة تقوم خلالها بتحقيق أهدافها بالاستغلال الأمثال لعناصر الإنتاج بحيث تقلل تكاليف الإنتاج إلى أقل ما يمكن وصولا إلى أعلى أنتاج مع ربط الإنتاج المز رعي بالقنوات التسويقية حتى لا يحدث فائض فى الإنتاج المز رعي .
وظائف النظام الخبير المستخدم للتخطيط لإنشاء مزارع الألبان :
- التخطيط المنظم لنجاح العمليات الزراعية عن طريق الاستغلال الأمثل لعناصر الإنتاج
- التنبؤ بأفضل موقع للمزرعة
- تصميم نظام حديث لإدارة المزرعة عن طريق وضع خطة مثلي لذلك .
- الاختيار تحديد أفضل اختيار لموقع المزرعة .
هيكل النظم الخبيرةExpert Systems Structure
يتكون النظام الخبير من معرفة متخصصة تدعي Domain Knowledge تخزن في ذاكرة طويلة الأجل أما الحقائق والمعلومات ذات العلاقة بالمشكلة موضوع الحل فتخزن في ذاكرة قصيرة الأجل .
يتطلب وجود النظام الخبير توفر عدة نظم فرعية أولية نذكر منها :
يتكون من ثلاثة مكونات أساسية :
*- قاعدة المعرفة ( knowledge base ) غالبا ما يقاس مستوى أداء النظام بدلالة حجم ونوعية قاعدة المعرفة التي يحتويها وتتضمن قاعدة المعرفة :
1. الحقائق المطلقة : تصف العلاقة المنطقية بين العناصر والمفاهيم ومجموعة الحقائق المستندة إلى الخبرة والممارسة للخبراء في النظام .
- طرق حل المشكلات وتقديم الاستشارة .
- القواعد المستندة على صيغ رياضية .
منظومة آلية الاستدلال
وهي إجراءات مبرمجة تقود إلى الحل المطلوب من خلال ربط القواعد والحقائق المعينة تكوين خط الاستنباط والاستدلال
*- واجهة المستفيد( user interface )
وهي الإجراءات التي تجهز المستفيد بأدوات مناسبة للتفاعل مع النظام خلال مرحلتي التطوير والاستخدام .
*- الوسيط بين الحاسب والمستخدم وهى وسيلة التفاعل بين نظام الخبرة والمستخدم وعادة ما تكون في صورة لغة طبيعية تشبه وسيلة الحوار .
وفيما يلي نظام خبير مبني على القواعد يستخدم لتقديم استشارات عن طريق نظام المساعدة المستخدم في اتخاذ القرار المناسب بالتخطيط لإنشاء مزارع الألبان يقوم المستخدم بالإجابة على الأسئلة بكتابة الرقم أمام الإجابة المناسبة.
سؤال 1
رأس المال المستخدم
مهم جدا ///
مهم
غير مهم
سؤال 2
رأس المال المتوفر لديك
مليون جنيه
2 مليون
3 ملايين جنيه
سؤال 3
عند اختيار المنطقة الخاصة بإقامة مزرعة الألبان يراعي أن تكون
قريبة من المدن لسهولة التسويق
بعيدة من المدن لرخص السعر
غير مهم
سؤال 4
عند اختيار موقع المزرعة يجب أن تكون قريبة من المطاحن والمضارب للاستفادة من المخلفات الغذائية مما يقلل تكاليف النقل والاستفادة من المخلفات في التغذية مع مراعاة توفر العلف الأخضر والأعلاف المركزة .
مهم جدا ///
مهم
لا أعلم
سؤال 5
يجب توافر طرق مواصلات جيدة لضمان سرعة نقل الألبان وتسويقها
ضروري جدا ///
ضروري
غير ضروري
سؤال 6
يفضل إقامة مزرعة أنتاج ماشية اللبن فى منطقة قريبة من المزارع الأخرى لسهولة التعامل معها والتسويق منها واليها .
ضروري جدا ///
ضروري
غير ضروري
سؤال 7
تتطلب مزارع ماشية اللبن فى القائم بإدارتها أن يكون ذو مهارة في مجالات عديدة (رعاية ، تغذية ، تناسل ، شراء، تسويق ).
نعم ////
لا
غير متأكد
سؤال 8
يجب مراعاة الظروف المناخية عند اختيار السلالة لهذه الظروف
مهم جدا
مهم ///
غير مهم
سؤال 9
أكثر العوامل المؤثرة عند اتخاذ قرار الشراء لقطيع ماشية اللبن
الإنتاجية العالية
التأقلم مع الظروف البيئية للمنطقة
ارتفاع الخصوبة ومستوي الأداء بالنسبة للصفات الإنتاجية
جميع ما سبق ///
سؤال 10
يجب استبعاد الأبقار من القطيع فى الأحوال التالية
الاصابه بالمرض
تقدم العمر
ضعف الخصوبة
ضعف الإنتاج
جميع ما سبق ///
بناء على جميع المعلومات السابقة والتي تم الإجابة عليها فان
اتخاذ القرار للتخطيط الجيد لإنشاء مزرعة لإنتاج اللبن يتطلب ذلك توافر الشروط التأليه :
- مهارة مدير المزرعة عامل محدد لنجاح المشروع
- تدبير رأس المال اللازم لتجهيز المزرعة
- اختيار المنطقة وموقع المزرعة بحيث تكون قريبه من المدن لسهوله تسويق اللبن وكذلك لسهولة النقل والتسويق وللحصول على المخلفات الغذائية من المصانع للتغذية عليها
- اختيار السلالة المناسبة ذات صفات أنناجيه عالية ، التأقلم بسهولة مع الظرف المناخية
- يجب تجديد القطيع عن استبعاد بعض أفراده نتيجة لتقدم ، ضعف الخصوبة ، ضعف الإنتاج .
مما سبق يتضح أهمية استخدام النظم الخبيرة لأنها تعتمد على قواعد المعرفة، وتستطيع التكيف مع المعلومات الجديدة، وتقديم حلول أكثر مرون
ويمكن اجمال اهمية النظم الخبيرة:
- توفير الوقت والجهد:
- تحل محل الخبراء البشريين في بعض المهام، مما يوفر الوقت والجهد.
- تقليل التكاليف: يمكن للنظام الخبير أن يحل محل العديد من الخبراء، مما يقلل من التكاليف.
- تحسين جودة القرارات: يمكن للنظام الخبير أن يقدم تحليلات دقيقة وموثوقة، مما يحسن جودة القرارات المتخذة.
- نقل الخبرات: يمكن للنظام الخبير أن ينقل خبرات الخبراء إلى عدد كبير من المستخدمين.
