الوكيل الذكي
يمكن تعريف الوكيل بشكل بسيط هو أي شيء يمكن النظر إليه على أنه يدرك بيئته من خلال أجهزة الاستشعار ويعمل على تلك البيئة من خلال المحركات.
تكمن أهمية الوكلاء الأذكياء في قدرتهم على أداء المهام المعقدة والتكيف مع التغيرات في بيئتهم. من خلال تحليل البيانات من محيطهم واتخاذ القرارات بناءً على تلك المعلومات، يمكن للوكلاء الأذكياء المساعدة في أتمتة العمليات وزيادة الكفاءة وتحسين الأداء العام في مجموعة متنوعة من المجالات.
يتكون الوكلاء الأذكياء من وكلاء ذوي مستوى عالي ووكلاء فرعيين، يشكلون بنية هرمية. يتم تنفيذ المهام ذات المستوى الأدنى بواسطة الوكلاء الفرعيين، ويشكل الوكلاء ذوو المستوى الأعلى والوكلاء ذوو المستوى الأدنى نظامًا كاملاً يمكنه حل المشكلات الصعبة من خلال السلوكيات أو الاستجابات الذكية.
يتم استخدام العوامل الذكية في العديد من المجالات المختلفة، من الرعاية الصحية إلى النقل إلى التصنيع. على سبيل المثال، تعتمد السيارات ذاتية القيادة على وكلاء أذكياء لإدراك محيطهم، وتخطيط المسارات، واتخاذ القرارات حول كيفية التنقل على الطريق. في التصنيع، يمكن استخدام الوكلاء الأذكياء للتحكم في الروبوتات والأنظمة الآلية الأخرى، وتبسيط الإنتاج وزيادة الإنتاجية.
كيف يعمل الوكلاء الأذكياء؟
يعمل الوكيل الذكي بواسطة ثلاث مكونات رئيسية وهي: الإدراك، والتفكير، والتفاعل. يعمل الإدراك عن طريق أجهزة الاستشعار، بينما التفكير، والتفاعل يعملان عن طريق المحركات (actuators). تعمل هذه المكونات معًا على السماح للوكيل بإدراك بيئته، والسبب حول تلك البيئة، واتخاذ الإجراءات بناءً على هذا المنطق. عندما يتم الجمع بين هذه المكونات الثلاثة، فإنها تخلق نظامًا مستقلًا يمكنه الإدراك والتفكير والعمل من تلقاء نفسه. يمكن للوكلاء الأذكياء التعلم من بيئتهم وتكييف سلوكهم بمرور الوقت، مما يجعلهم أكثر فعالية في تحقيق أهدافهم.
مكونات الوكيل الذكي
المستشعرات (Sensors)
المستشعرات هي المكون الأول للوكيل الذكي. تسمح المستشعرات للوكيل الذكي بإدراك المعلومات حول بيئته، والتي يمكن أن تشمل بيانات مادية، أو أصوات، أو صور، أو أي بيانات أخرى تم تصميم الوكيل لتفسيرها. على سبيل المثال، قد تستخدم السيارة ذاتية القيادة الكاميرات وأجهزة استشعار الليدار وأجهزة استشعار الرادار لإدراك الطريق وحركة المرور والأشياء الأخرى في محيطها.
التفكير:
المكون الثاني للعامل الذكي هو التفكير. بمجرد أن يجمع الوكيل البيانات من بيئته، فإنه يستخدم خوارزميات التفكير لاتخاذ قرارات بشأن الإجراءات التي يجب اتخاذها. يمكن أن تستند عملية التفكير هذه إلى مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك أهداف الوكيل، وفهمه للبيئة، وأي قيود أو قواعد تمت برمجتها فيه. على سبيل المثال، قد تستخدم السيارة ذاتية القيادة خوارزميات التفكير لتخطيط المسار الأمثل إلى الوجهة، مع مراعاة أنماط حركة المرور وظروف الطريق وعوامل أخرى.
التفاعل
المكون الأخير للعامل الذكي هو التفاعل. يشير هذا إلى قدرة الوكيل على اتخاذ الإجراءات بناءً على منطقه. اعتمادًا على تصميم الوكيل، حيث يمكن أن يأخذ التفاعل العديد من الأشكال المختلفة. على سبيل المثال، قد تستخدم السيارة ذاتية القيادة إمكانياتها في تشغيل السيارة للتحكم في توجيه السيارة وتسارعها وفراملها لاتباع المسار المخطط له.
بشكل عام، تعمل المكونات الرئيسية للوكيل الذكي معًا لإنشاء أداة قوية للأتمتة والتحسين في مجموعة واسعة من الصناعات. من خلال إدراك بيئتهم، والتفكير المنطقي بشأنها، واتخاذ الإجراءات بناءً على هذا المنطق، يكون العملاء الأذكياء قادرين على معالجة المهام المعقدة وتحقيق نتائج مبهرة. ويعد المساعد الافتراضي من أوضح الأمثلة المستخدمة في حياتنا على الوكيل الذكي حيث يمكنه التعرف على تفضيلات مستخدمه ويكيّف ردوده وفقًا لذلك.
أنواع الوكلاء الأذكياء
- وكلاء رد الفعل البسيط (Simple reflex agents)
- وكلاء الانعكاس (رد الفعل) المستندة إلى نموذج (Model-based reflex agents)
- وكلاء الهدف (Goal-based agents)
- الوكلاء القائمون على المنفعة أو الاستخدام (Utility-based Agents)
- وكلاء التعلم (Learning Agents)
وكلاء رد الفعل البسيط (Simple reflex agents)
هو أبسط الوكلاء، يحدد هذا النوع من الوكلاء بأن إجراءاته معتمدة على الحالة الحالية للإدراك فقط مع تجاهل السجل القديم ويعتبر هذا النوع محدود.
يمكن أن يعمل فقط إذا كان من الممكن ملاحظة البيئة بشكل كامل (fully observable)، وهذا هو الإجراء الصحيح الذي يعتمد على التصور الحالي فقط.
مشاكل نهج تصميم وكلاء رد الفعل البسيط :
- لديهم ذكاء محدود للغاية
- ليس لديهم معرفة بالأجزاء غير الحسية للوضع الحالي
- لا تتكيف مع التغيرات في البيئة.
وكلاء الانعكاس (رد الفعل) المستندة إلى نموذج (Model-based reflex agents)
يعمل هذا وكلاء الانعكاس بإمكانية الملاحظة الجزئية (partial observability) وتتبع الموقف.
للوكيل القائم على النموذج عاملين مهمين هما النموذج والحالة الداخلية.
عامل النموذج: هو معرفة “كيف تحدث الأشياء في العالم”، لذلك يطلق عليه الوكيل القائم على النموذج.
عامل الحالة الداخلية: هي تمثيل للوضع الحالي بناءً على تاريخ الإدراك.
يتطلب تحديث حالة الوكيل معلومات حول سؤالين هما:
- كيف يتطور العالم؟
- كيف يؤثر عمل الوكيل على العالم؟
وكلاء الهدف (Goal-based agents)
إن معرفة الوضع الحالي للبيئة لا يكفي. يحتاج الوكيل إلى بعض معلومات عن الهدف.
يقوم الوكلاء القائمون على الهدف بتوسيع قدرات الوكيل المستند إلى النموذج من خلال الحصول على معلومات “الهدف”.
قد يتعين على هؤلاء الوكلاء التفكير في سلسلة طويلة من الإجراءات الممكنة قبل تقرير ما إذا كان الهدف قد تحقق أم لا. تسمى هذه الاعتبارات الخاصة بالسيناريوهات المختلفة البحث والتخطيط، مما يجعل الوكيل استباقيًا.
الوكلاء القائمون على المنفعة أو الاستخدام (Utility-based Agents)
تشبه هذه العوامل الوكيل القائم على الهدف، ولكنها توفر مكونًا إضافيًا لقياس المنفعة مما يجعلها مختلفة من خلال توفير مقياس للنجاح في حالة معينة.
يعمل الوكيل المعتمد على المنفعة ليس فقط على الأهداف ولكن أيضًا على أفضل طريقة لتحقيق الهدف.
يكون الوكيل المعتمد على المنفعة مفيدًا عندما يكون هناك العديد من البدائل الممكنة، ويجب على الوكيل الاختيار من أجل تنفيذ أفضل إجراء.
وكلاء التعلم (Learning Agents)
وكيل التعلم يمكنه التعلم من خبراته السابقة، أو لديه قدرات تعلم. يبدأ العمل بالمعرفة الأساسية ثم يصبح قادرًا على التصرف والتكيف تلقائيًا من خلال التعلم.
يتكون وكيل التعلم بشكل أساسي من أربع مكونات مفاهيمية، وهي:
- عنصر التعلم (Learning element): عنصر التعلم مسؤول عن إجراء تحسينات من خلال التعلم من البيئة.
- الناقد (Critic): يأخذ عنصر التعلم ملاحظات من الناقد الذي يصف مدى جودة أداء الوكيل فيما يتعلق بمعيار أداء ثابت.
- عنصر الأداء (Performance element): يختار عنصر الأداء الإجراء الخارجي.
- مولّد المشكلة (Problem generator): يقترح مولّد المشكلة الإجراءات التي ستؤدي إلى تجارب جديدة وغنية بالمعلومات.
البيئات التي يعمل فيها الوكلاء الأذكياء
عند مناقشة موضوع الوكلاء الأذكياء، من المهم مراعاة نوع البيئة التي يعملون فيها. يمكن أن يكون للبيئة تأثير كبير على تصميم وسلوك الوكيل.
هناك عدة أنواع من البيئات التي قد يعمل فيها الوكيل. فيما يلي بعض الأمثلة:
- البيئة التي يمكن ملاحظتها بالكامل مقابل البيئة التي يمكن ملاحظتها جزئيًا (Fully observable vs. partially observable environments): في البيئة التي يمكن ملاحظتها بالكامل، يمكن للوكيل الوصول إلى جميع المعلومات حول الحالة الحالية للبيئة. بينما في البيئة التي يمكن ملاحظتها جزئيًا، لا يجوز للوكيل الوصول إلا إلى كمية محدودة من المعلومات. على سبيل المثال، قد تتمكن السيارة ذاتية القيادة من الوصول إلى معلومات حول حالة الطريق وإشارات المرور والمركبات الأخرى على الطريق، ولكنها قد لا تتمكن من الرؤية حول الزوايا أو اكتشاف العوائق التي تقع خارج نطاق رؤيتها.
- البيئة الحتمية مقابل البيئة العشوائية (Deterministic vs. stochastic environments): في البيئة الحتمية، يمكن التنبؤ بنتيجة الإجراء تمامًا بناءً على الحالة الحالية للبيئة. أما في البيئة العشوائية، توجد درجة معينة من العشوائية أو عدم اليقين في نتيجة الإجراء. على سبيل المثال، قد يواجه الروبوت المكلف بفرز الأشياء عقبات أو اختلافات غير متوقعة في الكائنات مما يجعل من الصعب التنبؤ بنتيجة أفعاله.
- البيئة العرضية مقابل البيئة المتتالية (Episodic vs. sequential environments): في البيئة العرضية، يتم تقسيم تصرفات الوكيل إلى حلقات أو خطوات منفصلة، مع عدم وجود تبعيات طويلة المدى بينهما. أما في البيئة المتسلسلة، قد يكون لأفعال الوكيل عواقب طويلة المدى تعتمد على الإجراءات السابقة. على سبيل المثال، يجب على وكيل لعب الشطرنج أن يأخذ في عين الاعتبار العواقب طويلة المدى لكل حركة يقوم بها، حيث تؤثر كل حركة على الاحتمالات المستقبلية لكل من الوكيل وخصمه.
- البيئة الثابتة مقابل البيئة الديناميكية (Static vs. dynamic environments): في البيئة الثابتة، تظل حالة البيئة ثابتة أثناء تصرف الوكيل. أما في البيئة الديناميكية، قد تتغير حالة البيئة أثناء تصرف الوكيل. على سبيل المثال، يجب أن يكون الروبوت المكلف بالتنقل في أرض المصنع قادرًا على التكيف مع التغيرات في البيئة، مثل العوائق الجديدة أو المعدات التي تم نقلها.
من خلال النظر في نوع البيئة التي يعمل فيها الوكيل، يمكننا تصميم وتنفيذ أنظمة ذكية بشكل أفضل قادرة على التكيف مع الظروف المتغيرة وتحقيق أهدافها بشكل أكثر فعالية.
فوائد الوكلاء الأذكياء
يقدم الوكلاء الأذكياء عددًا من الفوائد، مثل:
- زيادة الكفاءة: يمكن للوكلاء الأذكياء أتمتة المهام المتكررة أو العادية، مما يحرر العاملين البشريين للتركيز على الأعمال الأكثر تعقيدًا أو إبداعًا.
- تحسين الدقة: يمكن للوكلاء الأذكياء في كثير من الأحيان أداء المهام بدقة واتساق أكبر من البشر، مما يقلل من المخاطر أو الأخطاء.
- توفر الخدمة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع: يمكن للوكلاء الأذكياء العمل على مدار الساعة، وتقديم الخدمة والدعم في أي وقت من النهار أو الليل.
- قابلية التوسع: يمكن زيادة أو تقليل العوامل الذكية بسهولة حسب الحاجة لتلبية حجم الطلبات، دون الحاجة إلى توظيف عمال بشريين إضافيين.
خاتمة
في الختام، الوكلاء الأذكياء هم عبارة أنظمة مستقلة يمكنها إدراك بيئتها، واتخاذ الإجراءات لتحقيق أهدافها. يمكن تصميمها للعمل في مجموعة واسعة من البيئات، من الملحوظة بالكامل إلى الملحوظة جزئيًا، ومن الحتمية إلى العشوائية. تأتي العوامل الذكية في أنواع مختلفة، مثل وكلاء رد الفعل البسيط، وكلاء الانعكاس (رد الفعل) المستندة إلى نموذج، والوكلاء القائمون على الهدف، والوكلاء القائمون على المنفعة، ووكلاء التعلم، ولكل منها نقاط قوتها وضعفها.
في حين أن هناك بعض التحديات التي يجب التغلب عليها، مثل مخاوف الأمان والخصوصية، والاعتبارات الأخلاقية، وإمكانية الاستغناء عن الوظائف، فإن فوائد الوكلاء الأذكياء هائلة. يمكنها زيادة الكفاءة وتحسين الدقة وتوفير التخصيص والعمل على مدار الساعة والتوسع بسهولة لتلبية الطلب المتغير. يمكن للوكلاء الأذكياء إحداث ثورة في العديد من جوانب حياتنا، من النقل إلى الرعاية الصحية، ومن التصنيع إلى الترفيه.
مع استمرار الباحثين والمطورين في تحسين قدرات وذكاء هؤلاء العملاء، يمكننا أن نتطلع إلى مستقبل يعمل فيه البشر والوكلاء الأذكياء معًا لخلق عالم أكثر كفاءة وتخصيصًا واستدامة. إنه وقت مثير لاستكشاف إمكانات هذه التكنولوجيا، ولا يمكننا الانتظار لمعرفة ما يخفيه المستقبل.
ملخص
- يمكن تعريف الوكيل بشكل بسيط هو أي شيء يمكن النظر إليه على أنه يدرك بيئته.
- تكمن أهمية الوكلاء الأذكياء في قدرتهم على أداء المهام المعقدة والتكيف مع التغيرات في بيئتهم. يتكون الوكلاء الأذكياء من وكلاء ذوي مستوى عالي ووكلاء فرعيين، يشكلون بنية هرمية.
- يعمل الوكيل الذكي بواسطة ثلاث مكونات رئيسية وهي: الإدراك، والتفكير، والتفاعل.
- أنواع الوكلاء الأذكياء خمسة هي وكلاء رد الفعل البسيط، ووكلاء الانعكاس ووكلاء الهدف والوكلاء القائمون على المنفعة ووكلاء التعلم.
- من المهم مراعاة نوع البيئة التي يعمل الوكلاء الأذكياء فيها. يمكن أن يكون للبيئة تأثير كبير على تصميم وسلوك الوكيلـ ويوجد عدة حالات للبيئات التي يعمل فيها الوكيل الذكي.
- من فوائد الوكلاء الأذكياء زيادة الكفاءة وتحسين الدقة وتوفر الخدمة على مدار وقابلية التوسع.
المصادر
Artificial Intelligence: Foundations of Computational Agents (AIFCA), D. L. Poole, A. K. Mackworth, Cambridge University Press, 2nd Ed., 2017
Artificial Intelligence: A Modern Approach (AIMA), 3rd Edtion, Stuart J. Russell, Peter Norvig, Prentice Hall, 2010.
