الذكاء الاصطناعي - التقنية الرقمية 1 - أول ثانوي

226 الدرس الثاني الذكاء الاصطناعي رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa الذكاء الاصطناعي هو قدرة نظام جهاز الحاسب على تقليد أفعال البشر، مثل التعلم وحل المشكلات يستخدم نظام جهاز الحاسب الرياضيات والرموز من خلال الذكاء الاصطناعي؛ لمحاكاة طريقة تفكير البشر واتخاذ القرارات بناءً على المعلومات الجديدة التي يحصلون عليها. بمعنى آخر ، يستخدم جهاز الحاسب الذكاء الاصطناعي ليفكر مثل الإنسان ويؤدي المهام بمفرده. تعلم الآلة لقد كانت فكرة بناء أجهزة قياس يمكنها التفكير واتخاذ القرارات ذاتيًا حلمًا راود علماء جهاز الحاسب منذ عدة عقود وحاولوا جاهدين في تحقيقه. لقد أصبح هذا الحلم حقيقة بعد تقنية الذكاء الاصطناعي. يُعدُّ الذكاء الاصطناعي أحد المجالات الحديثة للعلوم والتقنية، ويرتكز على إنشاء آلات ذكية تعمل وتتفاعل مثل البشر. ظهر في الآونة الأخيرة مصطلح جديد يطلق عليه اسم تعلم الآلة Machine Learning). يمكن من خلال تعلم الآلة إنشاء خوارزميات تُمكّن هذه الآلات من التعلم والقيام بتنبؤات أو قرارات بناءً على بيانات تقوم بجمعها ومدخلات أخرى يمكن نمذجتها، وتُمكّنها أيضًا من مواصلة التعلم والتحسين من تلقاء نفسها بناءً على الخبرة. هناك بعض المهام (على سبيل المثال: تصفية رسائل البريد الإلكتروني أو اكتشاف المتطفلين على الشبكة) ويُعدُّ تصميم وبرمجة خوارزميات صارمة لمثل هذه الحالات أمرًا صعبًا أو ببساطة غير ممكن . لكن يمكن أن يلعب نظام تعلم الآلة دورًا مهمًا تحسين مهام الحوسبة المعنية. الخطوات الأساسية لعملية تعلم الآلة: قبل المعالجة خوارزمية التعلم تطبيق النموذج المحدد بیانات خام هيكل البيانات النموذج المرشح النموذج الذهبي (الجوهري) وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

تطبيقات تعلم الآلة ربما سبق لك استخدام تطبيقات تعلم الآلة أثناء ذهابك إلى المدرسة أو التواصل مع أصدقائك عبر الإنترنت. لتتعرف على بعض هذه التطبيقات في حياتك اليومية. الترجمة بمساعدة جهاز الحاسب (Computer-Assisted Translation) توفر أنظمة الترجمة الآلية إمكانية ترجمة النصوص في المواقع الإلكترونية والمستندات، وكذلك المحادثات بصورة فورية عبر سكايب Skype). رغم التقدم الكبير في هذه الأنظمة فهي ما زالت تعاني بعض المشاكل الأساسية المتعلقة باستخدام قواعد وتراكيب الجمل الصحيحة لكل لغة، وعدم القدرة على تحديد المعنى الدقيق للكلمات ذات المعاني المتعددة أو المصطلحات العامية، فأجهزة الحاسب ما زالت غير قادرة على فهم السياق اللغوي للمحادثات والكلمات، فهي تشبه الأطفال الصغار الذين يمتلكون الكثير من مفردات اللغة ويستطيعون التحدث، ولكنهم يفتقرون إلى قواعد التفاعل اللغوي بين البشر. نماذج تعلم الآلة في التعليم (Machine Learning Models in Education) A 文 هناك عدة سيناريوهات يمكن للذكاء الاصطناعي من خلالها تحسين عملية التعليم والتعلم. استنادًا إلى تقرير منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية حول آفاق التعليم الرقمي لعام 2021 سيتم تطبيق الحلول الواعدة بين الإنسان والذكاء الاصطناعي المتاحة للقطاع التعليمي لإضفاء الطابع الشخصي على التعلم، حيث أن الآلة ستساعد في عملية التعلم الشخصي بتحديد مستويات الضعف والقوة وتقوم ببناء مسار للتعلم لكل شخص حسب قدراته، ويتم ذلك من خلال جهاز الحاسب الآلي أو الروبوت. تقنية التعرف على الكلام (Speech Recognition) تشهد التطبيقات التي تستخدم تقنية التعرف على الكلام انتشارًا واسعًا في شتى مجالات الحياة، فتراها في الكثير من أنواع أجهزة الحاسب كالهواتف الذكية وأجهزة الألعاب والساعات الذكية. يمكن من خلال هذه التقنية التي تعتمد على أساليب تعلم الآلة أن يتعرف الجهاز أو التطبيق على المحادثات والكلمات المنطوقة في سياقها، ثم يفهمها ويفسرها عن طريق تحويل الأصوات رقميًا ومطابقة الأنماط اللغوية المخزنة. أنماطها مع ا في المثال التالي سيحول جهاز الحاسب الموجة الصوتية (المدخلات) لجملة صباح الخير" إلى نص مكتوب (مخرجات). مدخلات مخرجات شبكة عصبية موجة صوتية تحتوي على جملة "صباح الخير" "صباح الخير" نص مكتوب التعرف على الصور (Image Recognition) يعتمد التعرف على الصور والكائنات على خوارزميات تتعرف على محتويات الصور وتحتوي مخرجاتها على وصف لهذه المحتويات تعتمد فعالية هذه التقنية بشكل أساسي على قدرتها على تصنيف الصور لمطابقة بياناتها. وتُعدُّ النظارات الذكيةً الناطقة من الأمثلة المهمة على استخدام هذه التقنية وذلك لمساعدة المكفوفين وضعاف البصر على معرفة البيئة المحيطة بهم ووصفها من خلال التعرف عليها بواسطة الذكاء الاصطناعي في تلك النظارات. 227 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

228 أمثلة على الذكاء الاصطناعي المساعدات الشخصية الافتراضية Virtual Personal Assistant) المساعد الشخصي الافتراضي هو تطبيق برمجي يحاكي محادثة بين الشخص وجهاز الحاسب أو الهاتف المحمول. يقدم هذا التطبيق معلومات صوتية أو نصية للمستخدم عبر واجهة الشبكة العنكبوتية أو شاشة الهاتف المحمول. تُعد المساعدات الشخصية مثل سيري Siri) وكورتانا (Cortana) ومساعد جوجل ( Google Assistant) وأليكسا (Alexa) الأكثر شيوعًا، ويمكنها تقديم معلومات مسموعة عن قائمة المهام أو التقويم أو البحث عن معلوماتٍ معينة وتقديم النتائج وذلك من خلال المحادثة الصوتية. القيادة الذاتية Autonomous Driving) تعتمد القيادة الذاتية للسيارات على التطور المتسارع في التقنية عبر مستويات مختلفة من التحكم. هناك ثلاثة مستويات من التحكم في القيادة الذاتية: (أ) مستوى التحكم المنخفض، (ب) مستوى التحكم المشروط و (جـ) مستوى التحكم العالي. يتكون المستوى الأدنى من التحكم من تنشيط المكابح والتوجيه والتسارع. يسمح مستوى التحكم المشروط للسيارات بالقيادة الذاتية لمسافات طويلة تحت شروط معينة كالقيادة على الطرق السريعة مثلا. ويوفر المستوى الأعلى من التحكم للسيارة إمكانية القيادة الذاتية المستقلة للسيارة بغض النظر عن الظروف المحيطة، فتؤدي جميع المهام الخاصة بقيادة السيارة وركنها، ويصبح جميع من في السيارة ركابًا دون الحاجة إلى سائق. الألعاب الذكية (Intelligent Games) أدى تطور أنظمة تعلم الآلة إلى تغيير جذري في صناعة الألعاب، فقد أسهم تدعم برامج المساعدة الصوتية الألعاب التفاعلية الذكاء الاصطناعي في تحسين جودة الصور وطريقة تحرك شخصيات عبر منصات الألعاب المختلفة. يمكن لتلك البرامج الألعاب وتعبيرها عن نفسها بشكل كبير مما ساهم في إنشاء بيئات لعب المبنية على الذكاء الاصطناعي أن تسهم بشكل فعال في المستقبل في تغيير واجهة المستخدم أكثر واقعية وطبيعية من أي وقت مضى. التشخيص الطبي بمساعدة جهاز الحاسب (Computer Assisted Diagnosis) إن مجال التشخيص الطبي بمساعدة جهاز الحاسب هو مجال بحثي حديث نسبيًا؛ يتم فيه دمج تقنيات الأشعة التشخيصية المختلفة مع خوارزميات تتيح القيام بالتشخيص بشكل دقيق وتقديم النتائج للأطباء والمرضى في زمن قياسي. تؤثر البيانات الخطأ أو البرمجة غير السليمة للنظام على جودة "الذكاء الاصطناعي"، وبالتالي على مخرجات تطبيقاته. فعلى سبيل المثال: نتائج التشخيص الطبي غير الصحيح قد تهدد حياة المريض. وتقديم تجربة مستخدم مميزة في اللعب. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الروبوت (Robotics) أصبح علم الروبوت فرعًا مهما من فروع التقنية ولكن التطورات الهندسية المستحدثة أحدثت ثورةً في استخدام روبوتات الذكاء الاصطناعي، والتي تختلف تمامًا عن تلك الأذرع الروبوتية الآلية التي تؤدي مهامًا متكررة في خطوط التجميع، كتلك التي تعمل في مصانع السيارات. أصبحت الروبوتات الحديثة مستقلة تمامًا وتتفاعل مع بيئتها بشكل كامل أسهمت المكونات المختلفة كالمعالجات الفائقة السرعة والمستشعرات والمحركات المتطورة، وكذلك آليات التعرف على الصور وتقنيات الذكاء الاصطناعي، في تطوير الروبوتات إلى أبعد من كونها أجهزة يسيرة كالمكانس الكهربائية الروبوتية وغيرها من التطبيقات الروبوتية البدائية. الطائرة المُسيرة أو الطائرة بدون طيار هي روبوت مخصص لديه القدرة على الطيران والتقاط الصور أو الفيديو. ازداد الاهتمام حديثًا بالطائرات المسيرة والبحث في قدراتها وتطبيقاتها. وقد ظهرت خطط مستقبلية لعدة شركات لاستخدام هذه الطائرات لإيصال الطرود ونقل البضائع، وحتى نقل الأشخاص. تعتمد الطائرة المسيرة تسمى أحيانًا بالمركبة الجوية غير المأهولة UAV عادة على مروحية رباعية ( كوادكوبتر ) يمكن التحكم بها عن بعد بواسطة شخص ، أو يمكنها الطيران بصورة تلقائية بالكامل. تجهز هذه الطائرات بمستشعرات للدوران ومقاييس للتسارع، ويمكنها اتباع مسار دقيق للغاية ما دامت بطاريتها تمنح محركاتها الطاقة اللازمة، ويمكنها الهبوط بأمان وبدون أي ضرر في حال نفاد بطارياتها. التأثيرات المختلفة للروبوتات الاجتماعية الاقتصادية الجودة التأثيرات الإيجابية يمكن استخدام الروبوتات لأداء مهام متكررة أو صعبة أو خطيرة. على سبيل المثال يمكن استخدام الروبوت في البيئات صعبة التضاريس وعالية المخاطر كتفكيك القنابل والألغام في مناطق الحروب. تقلل من تكلفة الإنتاج. التأثيرات السلبية أصبح بإمكان الروبوت القيام بالكثير من الوظائف التي يقوم بها البشر، مما أدى إلى الاستغناء عن أعداد كبيرة من القوى العاملة، وبالتالي زيادة البطالة. كلفة تركيبها وتشغيلها عالية جدا، كما أنها تحتاج إلى طاقة ثابتة. يمكن للروبوتات التعامل مع المهام الموصوفة لها، لكنها يمكن أن تقدم الروبوتات في القطاع الصحي مساعدة عادة لا تستطيع التعامل مع المواقف غير المتوقعة. إضافية في العمليات الجراحية؛ فعلى سبيل المثال: تستطيع القيام بحركات أكثر دقة مما يمكن للبشر القيام بها. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت الروبوتات تعاني من بعض الأعطال، فسوف تحتاج إلى إعادة البرمجة لإصلاحها. 229 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

بعض التطبيقات على استخدام الطائرات المسيرة في بعض المجالات: المدنية الاجتماعية العلمية التجارية عمليات الإغاثة في حالات الكوارث والحوادث، وعمليات المراقبة لتطبيق القانون. تستخدم للتصوير حيث تحتوي على كاميرات عالية الدقة أو لأغراض صحفية. تستخدم في البحث العلمي ومراقبة التلوث، وفي المجالات العلمية الأخرى مثل المسح وعلم الآثار وغيرها. بعض الدول سمحت باستخدام هذه الطائرات في النقل والمواصلات لتخفيف الازدحام المروري في مراكز المدن والمناطق المزدحمة الأخرى، وسَيُسهم في وصول البضائع بشكل أسرع إلى وجهتها. تُستخدم الطائرات العسكرية بدون طيار في المواقف التي تعتبر فيها الرحلة المأهولة محفوفة بالمخاطر أو العسكرية صعبة للغاية. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 نيوم مدينة في منطقة تبوك تم التخطيط لدمج تقنيات المدن الذكية فيها. انبثقت المبادرة من رؤية المملكة العربية السعودية 2030 ويتضمن هذا المشروع روبوتات تستخدم في الأمن واللوجستيات. 230

لنطبق معًا تدريب 1 اذكر بعض الأمثلة على تطبيقات الذكاء الاصطناعي في مجالات التحليل المالي، والتسويق، ،والإعلان والتشخيص الطبي. مع تحديد نوع المشكلات التي يمكن أن تنتج عن تطبيق الذكاء الاصطناعي في هذه المجالات؟ تدريب 2 . ما مشكلات الأمن والخصوصية التي يمكن أن تنشأ نتيجة لاستخدام الطائرات بدون طيار؟ تدريب 3 حدد الجمل التالية هل هي صحيحة أم خطأ. .1. يمكن لنظام تعلم الآلة أن يلعب دورًا مهمًا في تحسين مهام الآلات وأجهزة الحاسب. 2 توفر تقنية التعرف على الكلام القدرة على ترجمة النصوص والمستندات في المواقع الإلكترونية، وأيضًا المحادثات الفورية في بعض التطبيقات. .3 من خلال أنظمة الترجمة الآلية يتعرف الجهاز أو التطبيق على المحادثات والكلمات المنطوقة في سياقها، ثم يفهمها ويفسرها عن طريق تحويل الأصوات رقميًا ومطابقة أنماطها مع الأنماط اللغوية المخزنة. .4. المساعد الشخصي الافتراضي هو تطبيق برمجي يحاكي محادثة بين الشخص وجهاز الحاسب أو الهاتف المحمول. 5. الذكاء الاصطناعي أدى إلى تحسين جودة الصور بشكل كبير في صناعة الألعاب. 6. التشخيص الطبي بمساعدة جهاز الحاسب هو مجال بحثي قديم. .7. لا تعتبر الطائرة بدون طيار روبوتًا. 8. روبوتات الذكاء الاصطناعي هي نفسها الأذرع الروبوتية الآلية التي تؤدي مهام متكررة في خطوط التجميع، كتلك التي تعمل في مصانع السيارات. صحيحة خطأ 231 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

232 تدريب 4 املأ الجدول التالي بأمثلة على تطبيقات تعلم الآلة وميزات استخدامها لتحسين الحياة والمجتمع والاقتصاد. الترجمة بمساعدة جهاز الحاسب تعلم الآلة في قطاع التعليم التعرف على الكلام تطبيقات تعلم الآلة الأمثلة الميزات وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

التعرف على الصور المساعدات الشخصية الافتراضية تدريب 5 تطبيقات تعلم الآلة الأمثلة الميزات • أنشئ قائمة ببعض الأمثلة عن أشهر الروبوتات في العالم باستخدام مايكروسوفت إيدج، ابحث في الإنترنت واعثر على بعض المعلومات المتعلقة بالروبوتات: اسمها، وتاريخ إطلاقها، ومطوروها ومهاماتها المحددة. 233 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446