صفحة 158 - كتاب علم البيانات - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 2: اشرح بإيجاز مفهوم النمذجة التنبؤية مستعينًا بالبحث على الإنترنت وأعط مثالاً عليها.

الإجابة: س2: النمذجة التنبؤية: بناء نموذج يتعلم من بيانات سابقة لاكتشاف الأنماط، لتوقع نتائج مستقبلية. مثال: التنبؤ بسعر منزل بناءً على مواصفاته.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، النمذجة التنبؤية هي مفهوم في مجال تحليل البيانات والذكاء الاصطناعي. الفكرة هنا هي استخدام بيانات من الماضي (تسمى بيانات تدريب) لبناء نموذج رياضي أو خوارزمي. هذا النموذج يتعلم الأنماط والعلاقات المخفية داخل هذه البيانات. بعد ذلك، يمكننا استخدام هذا النموذج المُدرَّب لتقديم توقعات أو تنبؤات حول أحداث أو نتائج مستقبلية بناءً على بيانات جديدة. المثال المذكور يوضح الفكرة جيداً: إذا أردنا التنبؤ بسعر منزل، فإن النموذج سيتعلم أولاً من قاعدة بيانات تحتوي على مواصفات العديد من المنازل (مثل المساحة، عدد الغرف، الموقع) وأسعارها الفعلية السابقة. بعد التدريب، عندما نعطيه مواصفات منزل جديد، سيقوم النموذج بتطبيق الأنماط التي تعلمها لتقدير سعره المتوقع. إذن الإجابة هي: **بناء نموذج يتعلم من بيانات سابقة لاكتشاف الأنماط، لتوقع نتائج مستقبلية. مثال: التنبؤ بسعر منزل بناءً على مواصفاته.**

سؤال 3: اشرح بإيجاز خطوات البدء بإنشاء نموذج تنبؤي.

الإجابة: س3: 1) تحديد المشكلة والهدف. 2) جمع البيانات. 3) تنظيف البيانات وتجهيزها. 4) تقسيم البيانات. 5) اختيار النموذج وتدريبه. 6) تقييم الأداء وتحسينه. 7) استخدام النموذج ومتابعته.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنبدأ بفهم خطوات إنشاء نموذج تنبؤي. هذه العملية منهجية وتتبع مراحل متسلسلة لضمان الحصول على نموذج دقيق وفعّال. أولاً، يجب تحديد المشكلة التي نريد حلها بوضوح والهدف من النموذج (مثلاً: هل نريد التنبؤ بفئة شيء ما أم بقيمة رقمية؟). ثانياً، نجمع البيانات المتعلقة بالمشكلة، وهي المادة الخام للنموذج. ثالثاً، نقوم بتنظيف هذه البيانات وتجهيزها، مثل معالجة القيم المفقودة أو تحويل البيانات النصية إلى رقمية، لأن جودة البيانات تؤثر مباشرة على جودة النموذج. رابعاً، نقسم البيانات إلى مجموعتين رئيسيتين: مجموعة للتدريب (لتعليم النموذج) ومجموعة للاختبار (لتقييم أدائه على بيانات لم يرها من قبل). خامساً، نختار الخوارزمية أو النمط المناسب للنموذج (مثل الانحدار الخطي أو أشجار القرار) ثم ندرّبه باستخدام بيانات التدريب. سادساً، نختبر النموذج على بيانات الاختبار ونقيم أداءه باستخدام مقاييس محددة، وقد نعود لتحسينه إذا لزم الأمر. أخيراً، بعد التأكد من كفاءته، نستخدم النموذج للتنبؤات الجديدة ونواصل مراقبة أدائه مع الوقت. إذن الإجابة هي: **1) تحديد المشكلة والهدف. 2) جمع البيانات. 3) تنظيف البيانات وتجهيزها. 4) تقسيم البيانات. 5) اختيار النموذج وتدريبه. 6) تقييم الأداء وتحسينه. 7) استخدام النموذج ومتابعته.**

سؤال 4: صف بعض التطبيقات العملية للنمذجة التنبؤية في واقعنا اليومي.

الإجابة: س4: من تطبيقاتها: - التنبؤ بالطقس - اقتراح المنتجات - اكتشاف الاحتيال - التنبؤ بطلب السوق - التنبؤ بالمرور - التشخيص الطبي - الصيانة التنبؤية

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنرى كيف يتم تطبيق النمذجة التنبؤية في حياتنا اليومية. هذه التقنية أصبحت جزءاً من العديد من الخدمات التي نستخدمها. على سبيل المثال، تطبيقات الطقس تستخدم نماذج تنبؤية معقدة تعتمد على بيانات تاريخية وحالية عن الضغط ودرجة الحرارة والرطوبة للتنبؤ بحالة الطقس في الأيام القادمة. كذلك، عندما تقترح عليك منصات التسوق أو وسائل التواصل الاجتماعي منتجات أو محتوى، فهذا غالباً بناءً على نموذج تنبؤي حلل سلوكك السابق وتفضيلاتك. في القطاع المالي، تستخدم البنوك هذه النماذج لاكتشاف المعاملات الاحتيالية المحتملة من خلال تحليل أنماط الإنفاق. كما تساعد الشركات في التنبؤ بطلب المستهلكين على منتجاتها لتخطيط المخزون والإنتاج. حتى في مجال النقل، يمكن للنماذج التنبؤية تحليل حركة المرور للتنبؤ بالازدحام. في المجال الطبي، تساعد هذه النماذج الأطباء في التشخيص المبكر لبعض الأمراض من خلال تحليل نتائج الفحوصات. وأخيراً، في المصانع والمنشآت الكبيرة، تُستخدم النماذج للصيانة التنبؤية، حيث تتنبأ بموعد احتمالية تعطل آلة ما بناءً على بيانات تشغيلها السابقة، مما يسمح بالصيانة قبل حدوث العطل. إذن الإجابة هي: **من تطبيقاتها: التنبؤ بالطقس، اقتراح المنتجات، اكتشاف الاحتيال، التنبؤ بطلب السوق، التنبؤ بالمرور، التشخيص الطبي، الصيانة التنبؤية.**

أي من التطبيقات التالية يعتبر مثالاً عملياً على استخدام النمذجة التنبؤية؟

• أ) تخزين سجلات المرضى في قاعدة بيانات المستشفى.
• ب) طباعة فواتير المشتريات في متجر البقالة.
• ج) التنبؤ بحالة الطقس في الأيام القادمة.
• د) تصميم شعار جديد لشركة ناشئة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: التنبؤ بحالة الطقس في الأيام القادمة.

الشرح: 1. النمذجة التنبؤية تستخدم في مجالات متنوعة. 2. التنبؤ بالطقس هو تطبيق كلاسيكي وقوي. 3. يعتمد على نماذج رياضية معقدة تتغذى ببيانات تاريخية وحالية (درجة الحرارة، الرطوبة، الضغط، سرعة الرياح). 4. تتعلم هذه النماذج الأنماط المناخية لتقديم توقعات مستقبلية.

تلميح: هذا التطبيق يعتمد على تحليل كميات هائلة من البيانات البيئية السابقة والحالية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما هو التعريف الدقيق للنمذجة التنبؤية في علم البيانات؟

• أ) تحليل البيانات الحالية فقط لوصف الوضع الراهن دون النظر للمستقبل.
• ب) بناء نموذج يتعلم من بيانات سابقة لاكتشاف الأنماط، لتوقع نتائج مستقبلية.
• ج) جمع البيانات وتخزينها في قواعد بيانات ضخمة لأغراض الأرشيف.
• د) تصميم واجهات رسومية لعرض البيانات بطريقة جذابة للمستخدمين.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: بناء نموذج يتعلم من بيانات سابقة لاكتشاف الأنماط، لتوقع نتائج مستقبلية.

الشرح: 1. النمذجة التنبؤية هي عملية منهجية في علم البيانات. 2. تعتمد على تحليل البيانات التاريخية (بيانات التدريب). 3. الهدف هو اكتشاف العلاقات والأنماط المخفية داخل هذه البيانات. 4. النموذج المُدرَّب بعد ذلك يستخدم لتقدير أو توقع أحداث أو قيم مستقبلية بناءً على بيانات جديدة.

تلميح: تتعلق هذه العملية باستخدام الماضي للتنبؤ بالمستقبل.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

أي من التسلسلات التالية يمثل الخطوات الصحيحة لإنشاء نموذج تنبؤي؟

• أ) تصميم الواجهة، كتابة الكود، اختبار الوحدة، النشر على السحابة.
• ب) تحديد المشكلة، جمع البيانات، تنظيف البيانات، تقسيم البيانات، اختيار النموذج وتدريبه، تقييم الأداء، الاستخدام والمتابعة.
• ج) شراء أجهزة خوادم، توظيف فريق، إطلاق الحملة التسويقية، قياس العائد على الاستثمار.
• د) رسم مخططات انسيابية، كتابة تقرير المتطلبات، عقد اجتماعات مع أصحاب المصلحة، تقديم العطاءات.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تحديد المشكلة، جمع البيانات، تنظيف البيانات، تقسيم البيانات، اختيار النموذج وتدريبه، تقييم الأداء، الاستخدام والمتابعة.

الشرح: 1. تحديد المشكلة والهدف بوضوح. 2. جمع البيانات المتعلقة بالمشكلة. 3. تنظيف البيانات وتجهيزها (معالجة القيم المفقودة، الترميز). 4. تقسيم البيانات إلى مجموعتي تدريب واختبار. 5. اختيار الخوارزمية المناسبة وتدريب النموذج على بيانات التدريب. 6. تقييم أداء النموذج على بيانات الاختبار وتحسينه. 7. نشر النموذج للاستخدام والمراقبة المستمرة لأدائه.

تلميح: تبدأ العملية بتحديد الهدف وتنتهي بتطبيق النموذج ومراقبته.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: صعب