الكاتبة: رشا عودة
إشراف الأستاذ: فراس عوض

الذكاء الاصطناعي هو سلوك وخصائص معينة تتسم بها البرامج الحاسوبية تجعلها تحاكي القدرات الذهنية البشرية وأنماط عملها. من أهم هذه الخاصيات القدرة على التعلم والاستنتاج ورد الفعل على أوضاع لم تبرمج في الآلة.كذلك تُعرِّف الكثير من المؤلفات الذكاء الاصطناعي على أنه “دراسة وتصميم العملاء الأذكياء”، والعميل الذكي هو نظام يستوعب بيئته ويتخذ المواقف التي تزيد من فرصته في النجاح في تحقيق مهمته أو مهمة فريقه.

استُخدم الذكاء الاصطناعي بنجاح في مجموعة واسعة من المجالات من بينها النظم الخبيرة ومعالجة اللغات الطبيعية وتمييز الأصوات وتحليل الصور وكذلك التشخيص الطبي، وتداول الأسهم، والتحكم الآلي، والقانون، والاكتشافات العلمية، وألعاب الفيديو وألعابالأطفال، ومحركات البحث على الإنترنت.

من الخوارزميات المهمة في علم الذكاء الاصطناعي “خوارزمية مجتمع النحل”. كذلك تُسمى بخوارزمية التعلم لانها الاكثر سرعة في عملية التعلم و التي تميزت بايجاد الحل الامثل للعديد من التطبيقات، مثل التعرف على بصمة الاصبع و الوصول الى اقصر طريق (مسألة البائع المتجول).

في علم الحاسوب وأابحاثه ، تعتمد خوارزمية مجتمع النحل على ذكاء سلوك سرب النحل في البحث عن الطعام. فمن المعلوم أن النحل عندما يجد الطعام خلال رحلة البحث فإنه يعود للخلية بعيّنة منه ليخبر بقية النحل العاملة عن مكان الطعام واتجاهه من خلال قيام النحلة برقصة اهتزازية في اتجاه معين وبعدد مرات معينة للإشارة إلى مكان وجود الطعام.

الخوارزمية

يتكون مجتمع النحل من ثلاث مجموعات :العاملات، المتفرجات، و الكشافة. ويفترض أن هناك عاملة واحدة لكل مصدر طعام، يعني ان عدد العاملات يساوي عدد مصادر الطعام حول الخلية.

تذهب العاملات الى مصادر الطعام ثم ترجع و ترقص في الخلية، وهنا يأتي دور المتفرجات، حيث تشاهد رقصات العاملات و تختار مصدر الطعام المناسب حسب الرقصات.أما العاملات اللاتي هُجرت (استُثنِيت) أماكن طعامهن فتصبح كشافة و تبدأ البحث عن مصادر جديدة للطعام.

الخطوات الأساسية للخوارزمية

  • البحث عن المصادر الغذائية الاولية لجميع النحل العاملات.
  • كل نحلة عاملة تذهب الى مصدر الغذاء الموجود في ذاكرتها و تحدد مصدر مجاور له و تقيّم مقدار الرحيق الموجود ثم ترجع لترقص في الخلية.
  • كل نحلة متفرجة تشاهد الرقصات و تختار مصدر الغذاء بالاعتماد على الرقصات ثم تذهب للمكان و تقيّم مقدار الرحيق و جودته.
  • يتم تحديد مصدر الغذاء المهجور و استبداله بمصدر جديد يكتشف من خلال الكشافة.
  • أما أفضل المصادر البعيدة فيتم تسجيلها.

 تعتمد هذه الخوارزمية على عدد النحلات في المجتمع و مكان الغذاء يمثل حل محتمل للمسألة  و كمية الرحيق يتطابق مع جودة الحل، و يمثل عدد النحلات العاملات عدد الحلول.

القاعدة وطريقة العمل

تعتمد هذه الخوارزمية على حجم الخلية(عدد النحلات Swarm size، حيث يقسم سرب النحل الى 50% نحلات عاملات و 50% نحلات كشافة و عدد المتفرجات يساوي 1.كما ان عدد النحلات العاملات يساوي عدد الحلول، بحيث:

متّجه يمثّل الحل رقم  في الخلية،  مصادر الطعام (وبالتالي عدد النحلات العاملات).

كل نحلة عاملة  تعطي حل  (في خلية النحل يمثل   موقع غذاء) ويُعطى  بالمعادلة:

حيث  حل يتم اختياره عشوائياً بشرط ، كذلك  مُحدد للبعد يتم اختياره عشوائياً، وعدد عشوائي  ضمن الفترة 

بعد تحديد اماكن الغذاء  يتم مقارنتها معاً، فإذا كان مصدر الغذاء يساوي أو أفضل من القديم فيتم استبداله في الذاكرة، وإلا يبقى المكان القديم في الذاكرة ويتم استبعاد المكان الجديد.

تالياً يتم ايجاد الحل الأمثل وهو الحل الحاصل على أعلى احتمال . بعد انتهاء عملية البحث عن مصادر الغذاء (الحلول) تُشارك النحلات العاملات النحلة المتفرجة المعلومات حول مصدر الغذاء (الحل) ثم تقوم النحلة المتفرجة باختيار الحل الامثل الحاصل على أفضل احتمال بين الحلول المقترحة الأخرى حيث يتم حساب الاحتمال بالمعادلة:

حيث أن : هي قيمة التناسب للحل  ومجموعة باقي الحلول، وتحدد من خلال اقتران يناسب المسألة.

إذن الحل الامثل هو الحل (المصدر) ذو الاحتمال الاعلى، فإذا لم تتحسن قيمة  لمصدر غذاء وفق قيمة معرفة سابقا تسمى النهاية (limit) بعد عدد من الدورات، فسوف يتم استثناء هذا المصدر (الحل).

المراجع