books نماذج ماركوف المخفية

﷽

تقديم
بسم الله، والصلاة والسلام على رسول الله، وعلى آله وصحبه أجمعين وبعد. يطيب لي أن أقدم لكم هذا الكتاب، آملاً من الله سبحانه وتعالى أن ينال على رضى القارئ الكريم، وأن يحقق الفائدة المرجوة منه. المتمعن في المراجع العلمية لمواضيع تعلم الآلة والذكاء الاصطناعي يرى أن هناك نقصاً في المراجع العربية التي تتناول هذا الموضوع، فضلاً عن ندرة الكتب العربية التي تتناول موضوع نماذج ماركوف بشكل خاص. يشمل هذا النقص المصادر الورقية والإلكترونية على حد سواء، فكان هذا الكتاب مساهمة في سد الفجوة المعرفية فيما يتعلق بنماذج ماركوف، وإثراء للمكتبة العربية في مجالات علمية دقيقة، وتعزيزاً للمحتوى العلمي العربي، وتيسيراً على الطلبة والباحثين والمهتمين بهذا المجال.
على الرغم من مرور وقت طويل على استخدام نماذج ماركوف (منذ منتصف القرن الماضي تقريباً)، إلا أن عطاءها لا يزال مستمراً، ويظهر ذلك من خلال الأوراق العلمية، والرسائل الجامعية التي تظهر بين الفينة والأخرى، مستخدمة نماذج ماركوف فيما تقدمه من حلول للمسائل المختلفة. ساهمت نماذج ماركوف بشكل كبير في بناء الأنظمة المرتبطة بالتنبؤ (prediction) والتصنيف (classification) لخدمة قطاعات مختلفة، سواء في مجال البحث العلمي أو التطبيقات التجارية. والحقيقة أن نماذج ماركوف سواء الظاهرة أو المخفية ما تزال تلقى رواجاً كبيراً نظراً لأساسها الرياضي المتين، وما قدمته من نتائج جيدة في الجانب التطبيقي، الأمر الذي منحها قبولاً واستحساناً لدى الباحثين، وعزز من تطويرها بشكل مستمر. توظيف نماذج ماركوف في مجال معين يتطلب ابتداءً الإحاطة بالمسألة التي نعالجها، بهدف التحقق من توافقها مع نماذج ماركوف، فهناك مسائل – بطبيعة الحال-لا يلائمها استخدام نماذج ماركوف.
يقدم هذا الكتاب نماذج ماركوف بنوعيها: نماذج ماركوف الظاهرة ونماذج ماركوف المخفية. ارتأيت أن استخدم كلمة (الظاهرة) مع النوع الأول للتمييز بينه وبين نماذج ماركوف المخفية. إلا أن كلمة (الظاهرة) تهمل عادة في الكتب والمصادر العلمية المختلفة، ويفهم ضمناً أن الحديث يتعلق بنماذج ماركوف الظاهرة، ما لم تذكر كلمة (المخفية). دراسة نماذج ماركوف المخفية والتعمق فيها يتطلب بالضرورة فهم نماذج ماركوف الظاهرة. لذلك، تم تخصيص الفصول الثلاثة الأولى من هذا الكتاب للحديث عن نماذج ماركوف الظاهرة، يليه في الفصول اللاحقة الحديث عن نماذج ماركوف المخفية.
شمل هذا الكتاب العديد من التطبيقات المتعلقة بنماذج ماركوف الظاهرة والمخفية، بالإضافة إلى رفد المحتوى بالأمثلة والمسائل الحسابية المحلولة. حرصت أن تكون المادة المقدمة في هذا الكتاب على درجة كبيرة من الشمول والواقعية، بحيث يستطيع القارئ المبتدئ الإحاطة بكافة تفاصيل الموضوع. كذلك، فإن المحتوى ملائم لأهل الخبرة والاختصاص لما يحتويه من تغطية جيدة لكثير من الأعمال المرتبطة بنماذج ماركوف. هذا الكتاب مناسب أيضاً للمقررات الجامعية من حيث المحتوى والنوعية، ويرتقي بالدارس إلى مستوى متقدم، يؤهله لتوظيف حصيلته العلمية، ومكتسباته المعرفية، للحصول على أفكار جديدة لأبحاث علمية أو رسائل جامعية.
وشمل هذا الكتاب العديد من الأشكال، والصور التوضيحية، وبرامج الحاسوب (بلغة بايثون)؛ لتوضيح الخوارزميات المستخدمة، ويهدف توفير البرامج إلى تعزيز الجانب العملي، وإعطاء القارئ فرصة لمطابقة النتائج النظرية مع النتائج العملية. وهذه البرامج المرفقة تشمل العمليات والإجراءات الرئيسية المتعلقة بنماذج ماركوف، مثل عمليات التدريب والتنبؤ والتصنيف. ولا شك أن تنفيذ البرامج، والاطلاع على النتائج، يزيد من شغف القارئ في متابعة المحتوى، وفحص الأمثلة والحلول، وكذلك إعطائه فرصة لمتابعة خطوات التنفيذ حتى الحصول على النتيجة. علاوة على ذلك، يمكن تطوير البرامج المدرجة في هذا الكتاب؛ لتكون نقطة انطلاق لاختبار طرق جديدة بالاعتماد على البرامج المدرجة في هذا الكتاب.
وحرصت أثناء العمل في هذا الكتاب على مخاطبة القارئ بلغة يسيرة، مع المحافظة على وضوح العبارة، وجودة المحتوى. كما تعمدت ذكر المصطلحات الإنجليزية في كثير من الأحيان؛ حتى يستطيع القارئ ربط المفاهيم والمصطلحات عند القراءة من المراجع الإنجليزية. أشير إلى أن أغلب القيم الرقمية المستخدمة في أمثلة هذا الكتاب هي قيم عشوائية أو تقديرية، ولا تمثل الحقيقة، إذ أنها للتوضيح فقط. ولا بد من الإشارة إلى أنني اختصرت في سرد المراجع المستخدمة في إنجاز هذا العمل نظراً لكثرتها، واكتفيت بذكر المراجع الرئيسية.
أرجو أن يكون هذا الكتاب جسراً يعبر من خلاله الدارسون إلى عالم ماركوف الكبير، فقد كانت رؤيتي تتمثل في سرد نظرية ماركوف وجزء معقول من تطبيقاتها، إذ يصعب تغطية كافة تفاصيل نماذج ماركوف في كتاب واحد. وفضلت إنجاز هذا العمل باللّغة العربية لتخفيف عوائق اللّغة وصعوبات الترجمة من خلال مخاطبة القارئ بلغته الأم. في الختام، أشير إلى أن هذا الكتاب يحتوي على كثير من المسائل الرقمية والحسابات الدقيقة مما يجعله عرضة للأخطاء. في هذا الحالة، أرجو التكرم بالتواصل معي لإبداء آرائكم وملاحظاتكم (معلومات التواصل موجودة في الصفحات الأولى). أسأل الله القبول، وأن يكون هذا العمل نافعاً لكل صاحب حاجة، وأن يكون مساهمة علمية موفقة، وبصمة متميزة، وأن يعيننا دوماً على تقديم الأفضل، والله ولي التوفيق.
المؤلف