ح1: أَمثلة أسراب الطيور( العناصر) particle swarm optimization PSO – الاسس الطبيعية

ملاحظة : الموضوع عبارة عن حلقة من حلقات سلسلة َأمثلة اسراب الطيور -(العناصر) Particle swarm optimization PSO

تحوي هذه الحلقة عن مقدمة وشرح عن الأسس الطبيعية التي انطلقت منها هذه الخوارزمية:

يسعى الذكاء الصنعي إلى محاكاة الكائنات الحية الذكية مثل الإنسان , ومع بداية التسعينات من القرن الماضي بدأت الأبحاث باتجاه محاكاة الكائنات الحية الأقل ذكاء من الانسان مثل النمل والأسماك والطيور, اي ذاك النوع من الذكاء الاجتماعي للحيوانات الذي يظهر في سلوكها.

فظهرت ضمن هذا المجال عدد من الخوارزميات مثل

  • خوارزمية مثلة أسراب الطيور – العناصر   PSO Particle swarm optimization
  • خوارزمية أمثلة مستعمرات النمل  Ant colony optimization ACO

وقد بدأت الدراسات الجادة لسلوك هذه الكائنات , وعلى سبيل المثال سنتناول بالشرح السلوك الجماعي لكل من النحل والنمل :

النحل:

إن اسراب النحل عندما تخرج من خلية وترغب بالبحث عن خلية جديدة فإنها لا تقوم مباشرةً بالطيران بعيداً. ولكنها تجتمع في البداية في شجرة أو على فرع لشجرة على ألا يبعد أكثر من بضعة امتار عن الخلية.

bees looking for new nest

وهناك تتجمع النحلات حول الملكة ومن ثم ترسل الملكة مجموعة تتألف من حوالي 20-50  نحلة كشافة بهدف إيجاد أفضل وأقرب مكان مناسب للعش الجديد.

واختيار النحلات الكشافة ليس عشوائياً, بل تتمير بأنها تمثل النحلات الأكثر خبرة ضمن التجمع.

ما تلبث ان تعود النحلات الكشافة إلى التجمع لتخبر عن موقع جديد قد اوجدته.

ولتخبر النحلات الكشافة صديقاتها ضمن التجمع عن المكان الذي اوجدته تستخدم رقصة – تشبه رقصة الاهتزاز- تحوي معلومات تمثل اتجاه وبعد المكان .

وكلما كان المكان الذي اوجدته مناسبا اكثر كلما ازداد حماسها في رقصاتها. وإن استطاعت ان تقع التجمعات الاخرى من التحقق من الموقع الذي وجدته , فإنه التجمعات الآخرى تأتي للتحقق من المكان المقترح وقد ترشح الموقع ليكون العش الجديد ,وذلك خلال طريق العودة.

وبهذه الطريقة يتم ترشيح عدد من المواقع من قبل عدد من تجمعات الكشافة. وبعد عدد من الساعات , وقد يستغرق في بعض الاحيان ايام , بعدها تم اختيار المكان الأفضل من بين تلك الأماكن المرشحة.

البحث عن بيت جديد قد يستغرق عدة ايام

وعندما تتفق جميع فرق الكشافة على المكان النهائي , فإن التجمع بأكمله يقلع ليرحل إلى الوجهة الهدف.

ويتميز هذا القرار الجماعي بأنه ناجح بشكل ملحوظ في تحديد المكان الأنسب للعش الجديد الذي من المفترض به ان يحافظ على سلامة السرب.

يتميز العش الجيد بعدد من المواصفات مثل :

  • ان يكون كبيراً بما فيه الكفاية ليستوعب السرب كله (حوالي 15 لتر من الحجم)
  • ان يكون محميا بشكل جيد من الاعداء
  • يؤمن كمية معينة من الدفء عبر اشعة الشمس
  • ان يكون بعيدا عن النحلات.

نلاحظ كيف ان سلوك النحل قد وفر الكثير من الجهد والوقت ووصل عبر الاجماع إلى قرار مثالي.

وقد تم استخدام ذكاء النحل في عدة خوارزميات مثل Bees algorithm  و  Swarming (honey bee)

النمل:

لا تظهر النملات الفردية سلوكيات معقدة بمفردها, ولكن مستعمرات النمل تحقق عبر سلوكياتها الجماعية مهام معقدة , مثل بناء الأعشاش , رعاية الصغار , بناء الجسور , وبالبحث عن الطعام.

بإمكان مستعمرة النمل ايجاد أقرب مصدر للغذاء عن العش , وذلك دون امتلاك اي نملة بحد ذاتها اي معلومة عن مكان الطعام.

إذا كان هنالك طريقان يفصلان مصدر الطعام عن العش , فعادة تسلك مستعمرة النمل الطريق الأقصر إلى مصدر الطعام. يعزى ذلك إلى ان كل نملة تفرز مادة كيماوية تدعى “فرمون” تفرزها خلال تحركها, وبالتالي تتبع بقية النملات هذا الفرمون.

وبالتالي , فإن النملات اللاتي يرجعن أولا إلى العش فإنهن يكن مرشحات بشكل اكبر لأن يكن قد سلكن الطريق الأقصر. عندها فإن عددا اكبر من النملات سيتتبعن الطريق القصير, مما يعزز مادة “الفرمون” المفرزة .

وبهذه الطريقة يحل النمل عبر سلوكه الجماعي مسألة مهمة باستخدام هذا الاسلوب التطوري.

تمت دراسة التقنيات الناجحة التي تستخدمها مستمرات النمل ضمن علوم الكمبيوتر والروبوتات , وذلك بهدف انتا وتوزيع انظمة سلسلة لحل المسائل.وقد قامت عدد من الدراسات الخاصة بمحركات البحث لدراسة هذا السلوك الذي يؤدي إلى الطريق الأقصر للحصول على الحل الأمثل.

وقد تم استخدام ذكاء النمل في عدة خوارزميات مثل Ant colony, Ant colony optimization, Ant mill, Ant robotics, and Artificial Ants

نلاحظ مما سبق ذكاء كبير ضمن مثل هذه السلوكيات الجماعية التي غالبا ما ينتج عنها قرار حكيم وناحج.

وبالتالي فإن التطبيقات التي اعتمدت على هذه التقنيات الناتجة عن السلوكيات الاجتماعية كانت تسعى دوما للحصول على الحل الأمثل وبأسرع وقت.

ارجو ان تكونوا قد استفدتم عبر هذه المقطفات عن بعض السلوكيات الاجتماعية التي تعتبر المصدر الاساسي الذي استوحيت منه عدد من النظريات التطورية .

على امل اللقاء في الحلقة القادمة مع مجموعة متنوعة من التطبيقات التي من الممكن بناءها بالاعتماد على مثل هذه الخوارزميات المبنية على سلوكيات اجتماعية متطورة للكائنات الحية.

وإلى ذلك الحين , استودعكم الله والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

 بعض المراجع التي تمت الاستفادة منها:

Advertisements

, , , , , , , , , ,

  1. أضف تعليق

اترك رد

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s

%d مدونون معجبون بهذه: