مفهوم تعلم الأنماط وعلاقته القوية بتعلم الآلة في 3 نماذج

هل لاحظت يوماً كيف يستطيع عقلك أن يربط بسرعة بين أعراض معينة وتشخيص مرض، أو أن تتعرف على خط أحد أصدقائك من أول نظرة؟ إنه سحر تعلم الأنماط! لكن، ماذا لو أخبرتك أن أجهزة الكمبيوتر أيضاً بدأت تتعلم مثلنا؟

في هذا المقال، نأخذك في جولة لفهم كيف يستخدم الإنسان والآلة هذه المهارة الرائعة، وما الفرق بين أنواع أنماط التعلم لدى البشر، وبين النماذج المختلفة التي تعتمد عليها الخوارزميات الذكية.

ما هو تعلم الأنماط (Pattern Learning)؟

مفهوم تعلم الأنماط هو عملية إدراكية في دماغ الإنسان تجعلنا نتعرف بسهولة على التكرار في المعلومات ومدى تطابقها مع البيانات المخزنة داخل خلايا المخ، على سبيل المثال عندما يربط الشخص أعراض معينة مثل الكحة والحرارة والإرهاق بنزلة البرد، أو عندما تتعرف على خط صديق لك لأنك رأيته من قبل.

لكن مهلاً لحظة! هل يمكن للآلة القيام بتلك المهمة المعقدة؟ وما العلاقة بين تعلم الأنماط والتعلم الآلي؟

إن Pattern Learning هو أحد فروع التعلم الآلي يساعد الخوارزميات على اكتشاف التكرار والتشابه في البيانات، ومقارنتها بالبيانات الموجودة لديه، على سبيل المثال:

• اكتشاف الأنماط المتشابهة في صور الأشعة لتشخيص وجود التهاب رئوي.
• التعرف على نمط وجهك في كل مرة تفتح هاتفك المحمول (Face ID).
• اكتشاف تطبيقات البريد الإلكتروني الرسائل غير الهامة (Spam) من خلال نمط معين من الكلمات أو الروابط.

ما هي أنماط التعلم؟

يُقصد بأنماط التعلم الطرق المختلفة التي يعتمد عليها كل شخص في استيعاب المعلومات ومعالجتها والاحتفاظ بها في الذاكرة، لذا فإن تعلم الأنماط الفكرية يساعدك على تحسين أسلوبك الدراسي ويسهل عليك تعلم المعلومات الجديدة.

يوجد أربع أنماط أساسية للتعلم تُجمع في كلمة (VARK) تعرف عليها فيما يلي.

البصري

يُجيد هؤلاء المتعلمون التعامل مع المعلومات في شكل رسومات وخرائط منظمة وإنفوجراف ومخططات بيانية، وهذه الطرق البسيطة تساعد الأشخاص على التعلم بكفاءة. 

السمعي

يميل المتعلمون بهذا النمط إلى استيعاب المعلومات بشكل أفضل من خلال سماع المحاضرات المباشرة أو البث الصوتي، أو المشاركة في المناقشات والأحاديث الجماعية. 

الحركي

يحب الأشخاص الذين يستخدمون هذا النمط استخدام الحركة الجسدية في الدرس أو النشاط لاستيعاب المعلومات، مثل التجارب المعملية أو الأنشطة التجريبية. 

المعتمد على القراءة والكتابة

يٌفضل بعض المتعلمين الحصول على المعلومات في صورة مكتوبة عبر التقارير والمقالات والكتب، وتكون القراءة والكتابة هي الطرق الأفضل لهم لفهم المعلومات وحفظها. 

التعرف على الأنماط في سياق تعلم الآلة

يُعد التعرف على الأنماط تقنية جوهرية في تدريب الأنظمة والخوارزميات على التعامل مع البيانات الجديدة، وكلما كانت الأنماط المُستخدمة دقيقة وواضحة كانت القرارات الناتجة أكثر واقعية.

يوجد ثلاثة أنواع مختلفة لتعلم الأنماط في سياق تعلم الآلة تعرف عليها فيما يلي.

النموذج الإحصائي

يعتمد النموذج الإحصائي على البيانات والإحصائيات القديمة، ثم يستخدم الرياضيات لتحليلها واستخراج القواعد منها لتطبيقها على البيانات الجديدة.

يعمل النموذج الإحصائي من خلال عدة خصائص كما يلي: 

• التمثيل: تحويل كل نمط إلى مجموعة أرقام أو خصائص.
• التعميم: استخراج القواعد من البيانات القديمة وتطبيقها على البيانات الجديدة.
• التقييم: قياس دقة النموذج وإمكانية الاعتماد عليه.

النموذج التركيبي

يفيد النموذج التركيبي في حالة البيانات المُعقدة أو التي تحتوي على أجزاء متراكبة، من خلال تقسيم النمط الكبير إلى أنماط أصغر، ويُستخدم في التعرف على الصور وتحليل الجمل والنصوص. 

النموذج العصبي

النموذج العصبي هو الأشهر حالياً والمُستوحى من طريقة عمل عقل الإنسان، فهو يتعلم ويكتشف الأنماط المعقدة من البيانات الجديدة، ومن أهم تطبيقاته:

• الترجمة التلقائية بين اللغات.
• تمييز الأصوات والموسيقى.
• التعرف على الوجوه.
• تحليل صور الأشعة الطبية.

الخلاصة

في النهاية، نكتشف أن مفهوم التعلم بالأنماط ليس مقتصراً على العقل البشري، بل أصبح أداة قوية في يد الآلة لفهم العالم من حولنا، وذلك من خلال النماذج الإحصائية، والتركيبية، والعصبية.

ضع في اعتبارك أننا كلما تعلمنا كيف نرى الأنماط حولنا، أصبحنا أقدر على الاستفادة منها، سواء بعقولنا أو بالخوارزميات.