إن أكبر معضلة يواجهها علماء الحاسب في وقتنا الحالي، هو فهم بواطن عقل الإنسان ومن ثم محاكاة عمله، فحلم بناء رجل آلي يتصرف مثل وحش العالم فرنكشيستاين (من أفلام الخيال العلمي) الذي يتعلم ويتعايش مع الإنسان باستقلالية تامة، قد يبدو بعيد المنال على المدى الطويل، فأبحاث الذكاء الاصطناعي المقنن لمحاكاة ذكاء الإنسان في تزايد مستمر، وعند البحث في الإنترنت عن كلمات مفتاحية مثل “الحوسبة العصبية”، “محاكاة عقل الإنسان” و”العقل الافتراضي” أو علم الأعصاب (neuroscience)” والذي يعتبر المظلة المضمنة لمثل هذه الأبحاث، ستخرج لك آلاف النتائج لتقارير ومقالات تتناول هذا الجزء المهم من علم الذكاء الاصطناعي.

ولكن معظم هذه النتائج لا توحي بوصول نتائج الأبحاث للمستوى المؤمل به، فغياب وجود نظرية موحدة لعلم الأعصاب حدت من تقدم الأبحاث المهتمة ببناء ومحاكاة عقل الإنسان، ويرجع السبب في ذلك لكون العلماء لا يعرفون ماذا يمكن محاكاته من عقل الإنسان إلى جانب عدم فهمهم الصحيح لكيفية عمل العقل.

كما يعتبر عقل الإنسان أعقد جزء في جسمه، فقبل ثلاثين عاما مضت، قدر العلماء عدد الخلايا العصبية في المخ بحوالي عشرة بلايين خلية، أما الآن فقد توصل العلماء لعدد أكثر دقة وهو 100بليون خلية عصبية.

إن الإنسان الآلي المفكر هو الحلم الذي طال انتظاره وسيطول أيضاً لعقود أخرى قادمة، هذا الحلم المعتمد على علم الذكاء الاصطناعي لا يمكن التوصل إليه إلا بفهم صحيح لتركيبة العقل البشري.

موضوعنا هذا سيسلط الضوء على التطور التاريخي في تخصص الذكاء الاصطناعي مع بيان فروعه الحيوية وتطبيقاته في وقتنا الحالي ودور علم الأعصاب فيه.

نظرة تاريخية على الذكاء الاصطناعي

تعتبر مشكلة تقليد مستوى ذكاء الإنسان مشكلة قديمة ظهرت منذ ظهور الحواسيب الرقمية، ففي القرن التاسع عشر اعتبر الناس جهاز تشارلز باباقي الحسابي هو بداية لعمل أجهزة توازي قدرة العقل البشري في المنطق والحساب.

أما في منتصف القرن العشرين فقد برز علماء عباقرة في الرياضيات مثل كلود شانون، ونوربيرت وينير، وجون فون نيومن، وألن تيورنج وغيرهم ممن شيدوا القواعد الأساسية لنظريات الحوسبة الرقمية وطوروا الأدوات اللازمة لتطبيقها، ففي عام 1955تحديدا طرح مجموعة من الباحثين مقترحاً لأول مشروع بحثي على مستوى العالم في الذكاء الاصطناعي. ذكر فيها، أنه إذا تم تسخير جهود عشرة من العلماء سنوياً فإنه يمكن إحداث تقدم في مجال الذكاء الاصطناعي في شهرين، وإلى يومنا الحالي لازال هذا المشروع البحثي قائماً بكامل طاقته.

فروع الذكاء الاصطناعي

مع تطور علم الذكاء الاصطناعي كان لزاماً أن يتفرع هذا العلم ليشمل ثلاثة تفرعات مستقلة، لكل منها تفرعاتها الخاصة الدقيقة وتناقضاتها، فيما يلي ذكر لهذه الفروع مع شرح لها:

أولاً: الاتصال (connectionism) وارتباطه بعلمِ النفءس وعلم الإدراك،

وفي هذا الفرع من الذكاء الاصطناعي، يتم محاكاة عمل عقل الإنسان عن طريق بناء الشبكات العصبية وتمثيل عملها، وكبداية لمحاكاة عمل ولو جزء بسيط من عقل البشر قام العلماء بتمثيل الخلايا العصبية في دماغ أبسط كائن حي موجود على الأرض وهي دودة “سي” والتي تحتوي دماغها على ثلاثمائة خلية عصبية وقاموا بدراستها بشكل مكثف، ولكن تمثيل الخلايا العصبية لا يعتبر الطريق لمحاكاة كيفية عمل الدماغ، والذي عن طريقه يمكن فهم آلية عمل الخلايا العصبية والإدراكية. ففي المقابل، يحتوي لحاء دماغ الإنسان على مائة مليون ضعف الخلايا العصبية في دماغ دودة سي بالإضافة إلى أن الوصلات العصبية في دماغ الدودة تقارب السبعة آلاف رابط مما يعني أن ما يقابلها في دماغ الإنسان هو مائة بليون ضعف.

إن مشكلة التمثيل الصحيح للخلية العصبية والروابط العصبية والتفاعل فيما بينها يجعل عملية محاكاة عمل الدماغ أمر شبه مستحيل في الوقت الحالي، والدليل على ذلك هو أن أكبر تمثيل لشبكة عصبية اصطناعية معروفة حتى الآن تحتوي على 64مدخلا وحوالي 256مخرجا وخلايا عصبية في الوسط، حتى ولو قام العلماء بتطوير شبكة عصبية اصطناعية مكونة من ثلاث طبقات من الخلايا العصبية وكل طبقة تحتوي على 64خلية عصبية اصطناعية متصلة بكل خلية من الطبقة المقابلة، يعني ما مجموعه 17مليون وصلة عصبية وهذا العدد لا يشكل إلا نسبة هامشية من تعقيد وصلات العقل البشري والبالغ قرابة 600بليون ضعف.

أي أنه لو حاول العلماء كتابة برنامج يحاكي تمثيل الخلايا العصبية في عقل الإنسان بحيث يمثل كل سطر برمجي خلية عصبية، فسينتج لدينا برنامج يحتوي على عدد أسطر برمجية أكبر ب 25مليون ضعف من حجم برنامج نظام التشغيل ويندوز والذي ذكر أنه يحتوي على 40مليون سطر برمجي.

ثانياً: الحوسبة (computationalism) وتعرف أيضا بالنظرية الحسابية للعقل، وفي هذا الفرع يتم النظر للخلايا العصبية في عقل الإنسان على أنها رموز لا تحتوي على أي دلالة معنوية، أي أن عملها يقوم على تمثيل وظيفة محددة فقط، ويتم الاستفادة من هذا التمثيل في القيام بعمليات منطقية وحسابية لكمية بيانات كبيرة وبسرعة هائلة في وقت قصير.

فعلى سبيل المثال، عند معالجة نص مكتوب لمعرفة محتوى مقالة ما يتم تجريد كلمات النص من قيمتها المعنوية بقيم رمزية في إطار محتوى معين لاستنتاج الفحوى، وهذه الطريقة الحسابية في تمثيل فهم عمل عقل الإنسان ساهم في بناء أكبر قاعدة معرفية موجودة على شبكة الإنترنت تدعى Cyc، وهي اختصار لكلمة موسوعة (enCYClopedia)، والذي قام بتأسيسها دوقلاس لانيت خبير الذكاء الاصطناعي، ويزعم دوقلاس أن نظام Cyc يحتوي ما بين 30و 50بالمائة من المعرفة البشرية على وجه الأرض.

وقد تطور نظام Cyc منذ نشأته عام 1990م ليشمل أنظمة مساندة تساعده في اكتساب المعلومات وتغذيتها داخل النظام آلياً من دون تدخل البشر.

يذكر أن نظام قاعدة المعلومات Cyc تستخدمه وزارة الدفاع الأمريكية ومؤسسات مدنية أخرى لاستنباط المعلومات من الإنترنت وللتنبؤ بالعلاقات المختلفة بينها وللإجابة على الاستفسارات.

ثالثاً: الروبوتية (robotics): ويتناول هذا الفرع بناء رجل آلي يعمل باستقلالية تامة ويمكنه من التعلم عن طريق التفاعل مع البيئة من حوله والتصرف بذكاء البشر، ويضم هذا الفرع أيضا تفرعين هما فرع سايبرناتك (cybernetics) وفرع الحوسبة الروبوتية (computerized robotics)، فجهاز تورنق (Turing) للحوار والذي صنع في السبعينات يعتبر أول نموذج روبوتي لمحاكاة تمييز البشر، فقد استخدم الجهاز للتحاور الطبيعي بين الإنسان والآلة. وفي مطلع القرن الواحد والعشرين نجح علماء كوريون في تطوير روبوت يدعى أزيمو يتصرف كالبشر ويستطيع تمييز الوجوه وصعود الدرج وتخطي العقبات، كما أن لمحاولات علماء معهد ماسيتوشتس (MIT) لعمل روبوت بعقلية الطفل ذي السنتين يدعى كوق (Cog) ومن ثم تعليمه مثل ما يتم تعليم الطفل بطريقة بنائية، هي إحدى المحاولات للوصول لحلم الإنسان الآلي (الروبوت) المستقل في تصرفاته وتفكيره.

الخاتمة

تناولت في هذا الموضوع نظرة تاريخية مقتضبة لتطور علم الذكاء الاصطناعي مع بيان لفروعه المهمة ونوعية الأبحاث الجارية في كل فرع، ومن الملاحظ أن العامل المشترك بين كل هذه الفروع هو محاولة تجسيد ذكاء الإنسان وذلك بالنظر لكيفية عمل العقل من زوايا مختلفة.

والمتأمل في التقدم الحاصل في مثل هذه الأبحاث يجد أن هذا العلم يتمحور حول فهم التركيبة العصبية لعقل الإنسان للتوصل لأول خيط يساعد في بناء عقل إلكتروني يعمل باستقلالية ويتمتع بنفحات الذكاء البشري، ولكن إذا كانت محاكاة عمل عقل الحشرات البسيطة لم يتم تنفيذها بشكل كلي ومتكامل إلى يومنا هذا، فهذا يعني أن تمثيل عقل الإنسان يعتبر بعيد المنال على الأقل للسنوات أو العقود القليلة القادمة.

بعد قراءتي لموضوع باول جراهام عن ملاحظته إلى أن أغلب من يقوم بتوظيفهم في شركته الحاضنة من خريجين جدد من الجامعات الكبرى المرموقة في الولايات المتحدة، لا يتفوقون دوماً على أقرانهم من خريجي الجامعات التقليدية. تذكرت مقولة كثيراً ما كنت أرددها وهي أن الجامعة لا تصنع الشخص بل الشخص نفسه هو من يقوم بصنع ذاته.
فكثير من خريجي الجامعات الكبرى ممن تحصلوا على المراكز الأولى وعملوا بعد ذلك لم يكن لهم أي تأثير في مجتمعهم، على النقيض من ذلك أثبت بعضاً ممن تخرج من جامعات غير معروفة أو من ذوي النسب المتدنية أنهم أصحاب تأثير فاعل في مجتمعهم وربما أسهم بعضهم في دفع عجلة التقدم العلمي.

وقد تسائل باول في موضوعه عن جدوى الضغط على الأبناء للحصول على نسب عالية التي تؤهلهم لدخول الجامعات المتميزة في بلده. فهو يرى أن الطالب المحب للعلم والمتعطش له حتى ولو كان في جامعة بسيطة يمكنه أن يتفوق على قرينه الموجود في جامعة أخرى والذي يدرس تحت يد نخبة من العلماء الأفذاذ، فالعلم لا يغذى بملعقة إنما هو فضول وعشق ينبت في نفس الطالب ليثمر بعد ذلك.

كل ما ذكرته يا باول صحيح!! لا يهم من أي جامعة تخرج الشخص بل الأهم ماذا قام هذا الشخص بعمله بعد التخرج وماذا استفاد وأفاد!! لذا لعلي أعيد مرة أخرى ماذكرته في أول المقال وهو أن (الجامعة لا تصنع الشخص بل الشخص هو من يصنع نفسه بحبه للعلم وشغفه للتعلم والأهم نفع من حوله )!!

لا يقلل أحد من فاعلية برامج المحاكاة في تعزيز العملية التعليمية، فقد ذكر البروفسور روجر ماكي (Roger W. Mackey) - أستاذ التربية في كلية مدينة قروف (Grove City) - بأن الطالب عندما يسمع المعلومة ويراها فانه يتعلم بنسبة 50بالمائة وإذا سمعها ورآها وتدرب عليها فإنه يتعلم بنسبة 90بالمائة.

والمحاكاة هي أحد أساليب العرض والتدريب التي يستخدمها الأستاذ لتوضيح معلومة معينة. وقد تطور مفهوم المحاكاة في مجال الحاسب الآلي لتشمل عمليات بسيطة مثل التقاط الشاشات لعرض خدمة معينة مدعمة بشرح صوتي أو تمثيل عمليات جدا معقدة مثل تمثيل عمل الدوائر الكهربائية.

ونظرا لأهمية هذا الموضوع وخصوصا في مجال التعليم والتدريب، سوف أستعرض في هذا الموضوع بعضاً من البرامج المستخدمة في المحاكاة بأبسط صورها والتي يمكن أن يتعامل معها المستخدم العادي، وذلك لإنتاج مواد تدريبية باستخدام برامج مجانية وأخرى تجارية تتميز بسهولة استخدامها وفعاليتها.

كيف تختار البرنامج المناسب؟

هناك العديد من البرامج التي يمكن استخدامها في إنتاج محاكاة بسيطة، وأعني بها تلك البرامج التي تلتقط ما يجري على شاشة الحاسب مع إمكانية إضافة نوع من التفاعلية عليها.

وتختلف هذه الأدوات حسب درجة صعوبتها والوقت اللازم لعمل مادة تدريبية باستخدامها، أيضاً يرجع اختيار البرنامج المناسب لمتطلبات المادة المراد محاكاتها، فمثلاً لو كانت المادة تتناول كيفية استخدام نظام الويندوز فيمكن محاكاتها بسهولة باستخدام برامج التقاط الشاشة، أما إذا كانت المادة تتحدث عن الميكانيكا وكيفية عمل المحركات فيتطلب عمل محاكاة لمثل هذه المفاهيم أدوات محاكاة أكثر تعقيداً.

وهناك أدوات سهلة ولكنها تحتاج لوقت وجهد لإنتاج مادة تدريبية مقبولة من هذه البرامج، برنامج الباروبوينت والبرمجة بلغة الارتباطات التشعبية (HTML)، فبواسطة برنامج الباوربوينت مع استخدام برنامج مثل (Articulate Presenter) وموقعه على الإنترنت www.articulate.com يمكن تحويل صيغة الملف التقديمي لصيغة فلاش أو عمل المادة التدريبية على شكل صفحات إنترنت باستخدام لغة HTML أو/والجافا سكريبت (Javascript).

في المقابل، توجد برامج تحتاج إلى خبرة ووقت لتعلمها لعمل المادة التدريبية مثل برنامج الاوثروير (Authorware) وبرنامج الفلاش(Flash).

وأخيرا هناك أدوات سهلة لا تتطلب معرفة مسبقة في استخدامها وتعمل على إنتاج مواد تدريبية بكفاءة جيدة وبوقت قصير وهذا ما سأتناوله في الجزء التالي.

عرض برامج المحاكاة

فيما يلي شرح لبعض برامج المحاكاة مع ذكر لخصائصها وإمكانياتها.

أولاً: برنامج كابتيفيت (Captivate) من شركة مايكروميديا

ما يميز البرنامج هو أنه يقوم بجعل عملية إنتاج المادة التدريبية سهلة جدا، فالبرنامج مزود بإمكانية تتبع نقرات الفأرة وعمل النوافذ الحوارية مع كتابة النص فيها تلقائيا (شكل 1)، حيث يشرح النص المنتج الإجراء الذي قمت بعمله (مثل فتح قائمة أو الضغط على زر)، أيضا البرنامج فيه مميزات أخرى مثل تحويل شرح الشاشة من مجرد شرح إلى برنامج محاكاة بحيث تطلب من المتعلم التفاعل مع المادة التدريبية وذلك بالنقر على أجزاء معينة من البرنامج أو إدخال البيانات، كما يمكن استخدام البرنامج في عمل الامتحانات والاستفتاءات، ويعمل البرنامج على نظام تشغيل ويندوز فقط.

ثانياً: برنامج وينك (Wink)

يستخدم برنامج وينك المجاني (شكل 2) وعنوانه على الإنترنت (www.debugmode.com/wink/) كلاقط للشاشة لعمل شروحات للبرامج وكيفية استخدامها، كما يمكن تسجيل صوت كشرح مصاحب للمادة التدريبية، ويعمل البرنامج على نظام تشغيل ويندوز ولينكس.

ثالثاً: برنامج كامتيزيا (Camtasia)

عنوان البرامج على الإنترنت (www.camstudio.org) ويعمل على التقاط الشاشة أو أجزاء منها، كما يمكن تحرير المقاطع التي تم التقاطها أو دمجها مع مقاطع أخرى بسهولة، ويدعم أيضاً إضافة الصوت والنص للأجزاء المختلفة من المقطع الملتقط، ويعمل البرنامج على نظام تشغيل ويندوز فقط.

رابعاً: برنامج كام ستوديو (CamStudio)

برنامج مجاني يعمل على التقاط الشاشة مع إمكانية إضافة نصوص، ويعمل على نظام تشغيل ويندوز فقط.

تقييم برامج المحاكاة

بعد هذا الاستعراض المختصر للبرامج الأربع التي تمت تجربتها أود أن أشير إلى كفاءة برنامج كابتيفيت في اختصار الوقت والجهد اللازم لإنتاج المادة التدريبية، فإنتاج مادة تدريبية مدتها دقيقتين تقريباً لشرح خدمة في نظام الويندوز مثلاً استغرقت ما بين 30إلى 45دقيقة لإنتاجها وتحريرها ثم نشرها مقارنة ببرنامج وينك والذي استغرق إنتاج نفس المادة قرابة 4ساعات، أما برنامج كامتيزيا فقد أعطى نفس النتائج التي أعطانا إياه برنامج كابتيفيت من ناحية الوقت اللازم لإنتاجه تقريباً ولكن بوظائف مختلفة منها أن برنامج كامتيزيا لا يقوم بعمل النوافذ الحوارية تلقائياً كما في كابتيفيت ولكن هذا لا يقلل من قوة البرنامج من نواحي أخرى مثل إمكانية تحرير المادة التدريبية بطريقة القص من الشريط الزمني عكس كابتيفيت التي لا تتوفر فيها هذه الخاصية.