ما هي الرؤية الحاسوبية Computer vision؟
كيف ترى الآلات العالم من حولنا؟
مع التطوّر التقني الهائل اليوم يمكن للاجهزة الرقمية التقاط الصور بدقّة عالية وتفاصيل تفوق بكثير نظام الرؤية البشرية، كما يمكن لأجهزة الحواسيب اكتشاف وقياس الفرق بين الألوان بدقّة عالية جدًا، لكن فهم محتوى تلك الصور ومضمونها ومعناها مشكلة واجهتها أجهزة الحواسيب العادية وإنَّ الصورة بالنسبة لجهاز الحاسوب عبارة عن مجموعة من البكسلات أو القيم العددية التي تُمثّل الألوان فقط
الرؤية الحاسوبية أو الـ Computer vision هي من مجالات علوم الحوسبة الحديثة وشكل من أشكال الذكاء الاصطناعي تساعد هذه التقنية على رؤية العالم وتحليل البيانات المرئية ثم اتخاذ قرارات منها أو اكتساب فهم حول البيئة والعالم بالإضافة إلى تحديد ومعالجة الأشياء مثل الصور ومقاطع الفيديو بنفس الطريقة التي يَفعلها البشر حتى وقتٍ قريبٍ كانت الرؤية الحاسوبية تعمل بقدرة محدودة إلّا أنَّ كمية البيانات الرقمية الهائلة التي نُنتجها اليوم مثّلت إحدى العوامل الرئيسية الدافعة وراء تطورّ الرؤية الحاسوبية.
يحتوي عالمنا على عددٍ لا يُحصى من بيانات الصور ومقاطع الفيديو من خلال الكاميرات المدمجة في أجهزتنا المحمولة وحدها، كما تتضمّن أيضًا بيانات من أجهزة الاستشعار الحرارية أو الأشعة تحت الحمراء ومصادر أخرى، إلى جانب كمّية ضخمة من البيانات المرئية -تتم مشاركة أكثر من ثلاثة مليار صورة عبر الإنترنت يوميًا- فإنَّ قدرة الحوسبة المطلوبة لتحليل البيانات يمكن الوصول إليها اليوم بسهولة بفضل الرؤية الحاسوبية.
ومع النمو الكبير لمجال الرؤية الحاسوبية Computer vision المتوافقة مع الأجهزة الحديثة بواسطة الخوارزميات والابتكارات الجديدة في التعلّم العميق والشبكات العصبية، زادت معدّلات الدقة في تحديد وتحليل الأشياء، ففي أقل من عشر سنوات وصلت أنظمة الحواسيب إلى دقة 99% بدلًا عن 50% حيث تمكّن هذا المجال من تحقيق قفزات كبيرة في السنوات الأخيرة وتجاوز البشر في بعض المهام بفضل استجابته السريعة للمُدخلات المرئية.
طريقة عمل الرؤية الحاسوبية:
من أجل تحقيق قدرات الذكاء الاصطناعي، تُعتبر قوة الرؤية المُعطاة للحواسيب إحدى أهم المكونات الأساسية لمحاكاة عمل الرؤية البشرية تحتاج الحواسيب إلى الحصول على الصور والفيديوهات لمعالجتها وتحليلها وفهمها.
استطاعت الرؤية الحاسوبية تحقيق نمو هائل في هذا المجال بفضل عملية التعلّم التكرارية، والتي أصبحت مُمكنة مع الشبكات العصبية حيث تبدأ بمجموعة بيانات مُنظّمة بمعلومات تساعد الحاسوب أو الجهاز على تعلّم موضوع معيّن لنأخذ مثالًا بسيطًا، إذا كان الهدف من الرؤية الحاسوبية Computer vision هو تحديد مقاطع الفيديو التي تظهر فيها القِطط، فإنَّ مجموعة البيانات التي تستخدمها الشبكات العصبية تحتاج إلى الحصول على صور ومقاطع فيديو للقِطط بالإضافة إلى نماذج أخرى بدون قِطط.
كما يجب تمييز كلّ صورة ببيانات وصفية تُشير إلى الإجابة الصحيحة وعندما تعمل الشبكة العصبية عبر هذه البيانات والإشارات يتم العثور أخيرًا على صورة أو فيديو بداخلها قِطّة، إنَّ ردود الفعل التي تتلقّاها الرؤية الحاسوبية للقِطّة بخصوص ما إذا كانت الإجابة صحيحة أم لا تُساعد في تحسين هذه الرؤية، حيث تستخدم الشبكات العصبية خاصية التعرّف على الأنماط لتمييز العديد من القطع المختلفة للصورة، بعكس المُبرمج الذي يُحدّد السمات التي تكوّن القِطّة مثل امتلاك الذيل وشعيرات الشارب الطويلة التي تتميز بها.
بعض الأمثلة المهمّة للرؤية الحاسوبية في الحياة العملية اليوم:
المركبات ذاتية القيادة
الرؤية الحاسوبية Computer vision ضرورية لتمكين السيّارات ذاتية القيادة من السّير في الطُرقات بكفاءة عالية، حيث يستخدم مُصنّعي السيارات -مثل تسلا وبي ام دبليو وفولفو وأودي- كاميرات متعدّدة وأجهزة الليدار والرادار، بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية للحصول على صور من البيئةحتى لتتمكّن السيارات ذاتية القيادة من اكتشاف الأشياء المحيطة بها والعلامات والإشارات المرورية للقيادةِ بأمان.
تطبيق جُوجل للترجمة
كُلّ ما عليك فعله لقراءة الإشارات المكتوبة بلغة أجنبية، هو توجيه كاميرا هاتفك الذكيّ إلى الكلمات والسماح لتطبيق جوجل بإخبارك ما تعنيه هذه الكلمات باللغة التي تُريدها على الفور، وذلك بإستخدام بعض أدوات الرؤية الحاسوبية Computer vision مثل خاصية التعرّف البصري على الأحرف، والواقع المُعزّز لإعطاء ترجمة دقيقة.
التعرّف على الوجه
تأتي الصين في طليعة استخدام هذه التقنية بين جميع دول العالم، حيث تستخدمها في عمل الشرطة وبوّابات الدفع ونقاط التفتيش الأمنية في المطار، والمواقع الحكومية وغيرها من التطبيقات الأخرى.
الرعاية الصحّية
نظرًا لأنَّ 90% من البيانات الطبّية تعتمد على الصور فهناك عدد كبير من الاستخدامات الواسعة للرؤية الحاسوبية في مجال الطبّ، تتضمن طُرق التشخيص الطبّي الحديثة، وتحليل الأشعة السينية، والتصوير الشعاعي للثدي وغيرها من عمليات المسح الصورية لمراقبة حالات المرضى، وتحديد المشاكل الصحّية في وقتٍ مُبكّر، بالإضافة إلى المساعدة في عمليّات الجراحة، من المتوقّع أنْ تستفيد المؤسسات الطبّية من الرؤية الحاسوبية Computer vision في مجال الرعاية الصحّية بشكل أكبر في المستقبل.
تتبّع الأنشطة الرياضية
تحليل مباريات كرة القدم والأنشطة الرياضية الأخرى المُتلفزة أمرٌ شائع منذ فترة طويلة، ساهمت الرؤية الحاسوبية Computer vision أيضًا في تطوير وتسهيل عملية التحليل والإستراتيجيات بدقة وكفاءة عالية، من خلال تتبّع اللاعبين وتقييم مستوياتهم. عن طريق أجهزة الاستشعار المختلفة الموجودة في الملاعب والميادين الرياضية، وإخراجها في صورة معلومات إحصائية.
الزراعة
في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية (CES) الذي يُقام سنويًا في مدينة لاس فيجاس الأمريكية، تم الكشف عام 2019 عن حصّادة شبه ذاتية تستخدم الذكاء الاصطناعي والرؤية الحاسوبية لتحليل جودة الحبوب أثناء حصادها، وإيجاد طريقة فعّالة لإنتاج المحاصيل بجودة عالية، ذلك من خلال تحديد الأعشاب الضارة بحيث يمكنها رش مبيدات الأعشاب عليها مباشرةً بدلًا عن المحاصيل، وبفضل تقنية الرؤية الحاسوبية Computer vision المتوفّرة في مثل هذه الحصّادات، فمن المتوقّع أنْ تُقلّل من كمّية استخدام مبيدات الأعشاب بنسبة تُقارب 90%.
الصناعة
تُساعد الرؤية الحاسوبية Computer vision في جعل الشركات الصناعية تعمل بشكل أكثر أمانًا وفاعلية بطرق متنوّعة، وتُعتبر الصيانة التنبؤية إحدى الأمثلة على ذلك، حيث يتم مُراقبة المعدّات الصناعية من خلال الرؤية الحاسوبية للتدخل السريع قبل حدوث عطل قد يتسبّب في تعطيل سير العمل، كما تتم أيضًا مراقبة عملية التعبئة وجودة المنتج التي تُساهم في تقليل عدد المنتجات المشوّهة أو المعيبة.