منح رسالة ماجستير حول تقنيات استشعار قائمة على التعلم الآلي في البوليتكنك

الخليل- معا- في ظل التطور الصناعي والتكنولوجي الذي تشهده المجتمعات المُعاصرة، فإنّ الحاجة لا تزال قائمة الى تحسين أداء ادوات الإتصال والتواصل ومن هذه الأدوات ما يتعلق بشبكات الراديو. ولذلك تهدف جامعة بوليتكنك فلسطين ممثلة بكلية تكنولوجيا المعلومات وهندسة الحاسوب إلى مُواكبة هذه الحاجة علمياً من خلال الأبحاث التي تقوم بها في تخصص ماجستير المعلوماتية. ومن ذلك ما قدمته الطالبة سندس خمايسة كمتطلب للتخرج بتخصص ماجستير معلوماتية، وبإشراف الدكتور مراد ابو صبيح والخبير في تطوير آليات وسياسات إدارة الشبكات اللاسلكية باستخدام أدوات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي.

حيث عملت الطالبة على رسالة بعنوان "تقييم أداء تقنيات قائمة على التعلم الالي لاستشعار الطيف في شبكات الراديو الواعي المُتنقلة" “Performance Evaluation of Machine Learning-Based Techniques for Spectrum Sensing in Mobile Cognitive Radio Networks”.

و هدفت الرسالة إلى دراسة ومُقارنة اداء تقنيات استشعار قائمة على التعلم الآلي في شبكات الراديو الادراكي المُتنقلة، وتناولت الرسالة ايضاً دراسة تاثير قيم الخبو والضوضاء على اداء تقنيات الاستشعار المُختلفة. كذلك سعت الرسالة الى تحديد المعلمات المثلى التي تعمل على تحسين تقنيات الإستشعار مثل نوع قناة الخبو وعدد المُستخدميين الثانويين وعدد العينات المأخوذة.

مراحل الإنجاز

وبسؤال الطالبة خمايسة حول كيفية انجاز رسالتها بدءا من الفكرة الى التنفيذ، فقد ذكرت أنّه بالبداية تم مراجعة اخر ما توصلت له الأبحاث العالمية في تقنيات الاتصال، وبناء على المعطيات والحاجة المحيطة، فقد تم تحديد مجال البحث بشكل مبدئي، ثم تعمقت الطالبة في القراءة والبحث للالمام باساسيات الموضوع ودراسة العديد من المراجع والابحاث العلمية المُتعلقة بمجال البحث قيد الدراسة، بعد ذلك، تم وضع الصياغة المناسبة لمشكلة البحث وتحديدها. وتحديد وتعلم الادوات البحثية المناسبة لتنفيذ البحث مثل محاكي الشبكة واللغات البرمجية الملائمة لتنفيذ البحث، واخيراً، مرحلة التنفيذ والتي تمت من خلال نمذجة الشبكة ومحاكاتها وحل العقبات المُختلفة التي ظهرت اثناء التنفيذ. وفي نهاية العمل، تم جمع البيانات المُختلفة وتحليلها ووضع الفرضيات وتفسيرها، ومن ثم استخلاص النتائج المُختلفة والتوصيات.

افكار ريادية

فكرة الرسالة كانت رغبة وفضول علمي نشأت خلال دراسة المساقات البحثية ضمن مُتطلبات الحصول على درجة الماجستير. وايجاد حلول لمشكلة ندرة الطيف هي مشكلة بحثية عالمية مُلهمة وحديثة وفرصة للعديد من الباحثين المُهتمين، خصوصاً مع التقدم الهائل والمُتسارع في تطوير وسائل الاتصال المُختلفة وتقنياتها، مثل شبكات الجيل السادس وانترنت الاشياء. وفي الحقيقة، تقنيات استشعار الطيف ما هي الا احد الحلول التي تم ابتكارها ويتم العمل عليها في مواجهة مُشكلة ندرة الطيف من خلال استغلال مبدأ التخصيص الديناميكي للطيف الكهرومعناطيسي المُستخدم لاغراض الاتصالات. تعد شبكات الراديو الادراكي بيئة غنية ووفيرة بالمشكلات البحثية للباحثين المُهتمين.

وتم تنفيذ الرسالة ونمذجة الشبكة باستخدام الاصدار الثالث من محاكي الشبكة وهو برنامج مفتوح المصدر ومعتمد على نطاق عالمي لاغراض التعلم والبحث العلمي واستخراج الابحاث.

اهميّة الرسالة في الجوانب العلمية والعملية

تتركز أهميّة الرسالة من الجانب العملي بايجاد طريقة مُثلى لتخصيص الطيف والذي يعد حاجة علمية وعملية ملحة، خصوصاً مع توسع تقنيات الاتصالات وتطورها حيث انّ الطلب الهائل على تقنيات الاتصال المُختلفة زاد من تأزم هذه المشكلة وتفاقمها وهناك بعض المناطق اصبحت فعلياً تعاني من نقص الطيف المُخصص لاغراض الاتصال.

ومن الجانب العلمي إنّ نشر الابحاث التي تدرس المشاكل العالمية المُستجدة وتحليلها في المجلات العلمية العالمية له اهميّة ويضفي قيمة علمية للباحثين والمؤسسات العلمية المحلية ويرفع من مُستواها ومُستوى البلد بشكل عام.

وتقول الباحثة خمايسة بأنّها مُهتمة بالابحاث العلمية وعلى وجه الخصوص الابحاث المُتعلقة بتوظيف الحلول المُبتكرة والذكية القائمة على التعلم الالي ومنهجياته لتطوير تقنيات الاتصالات اللاسلكية المُختلفة وتعزيز قدراتها. وطالعت العديد من الكتب والمقالات والاوراق العلمية المُتخصصة بهذا المجال. وذكرت كذلك أنّ من اهتماماتها ايضاً التعلم الالكتروني والذاتي، حيث تمكنت من المُشاركة بالعديد من المساقات والدورات الاساسية والمُتخصصة بالمجال من مُختلف منصات التعلم الالكتروني المحلية والعالمية بطريقة التعلم عن بعد بهدف تعزيز المعرفة والخبرات، منها على سبيل المثال، دورة تدريبية مُتخصصة بمعالجة الاشارات الرقمية مقدمة من المعهد الفدرالي للتكنولوجيا في لوزان عبر منصة كورسيرا، دورة تدريبية في اساسيات الشبكات وبرنامج سيسكو لتتبع الحزم مقدم من القدس المفتوحة عبر منصة اكاديمية سيسكو، مساق تعلم لغة بايثون عبر منصة يوديمي، وسلسلة مساقات تعلم المحادثة باللغة الانجليزية مقدم من المجلس الثقافي البريطاني عبر منصة ادراك.

اضافة الى ذلك، ذكرت الباحثة أنّ الرسالة التي عملت عليها كانت له الأثر في زيادة قدراتها ومعارفها ومكنها من الإطلاع على المشاكل البحثية المُستجدة المُتعلقة بمجال البحث. وكيفية اختيار الادوات البحثية المناسبة ولغات البرمجة المُختلفة لتنفيذ الابحاث واستخراج نتائجها بشكل صحيح. كذلك تعزيز المهارات البحثية التي تساهم في تعزيز قدراتها حول كيفية اجراء الابحاث العلمية والمُنافسة عالمياً.

التحديات

الصعوبات في تنفيذ الابحاث هو امر طبيعي يواجه كل الباحثين مثل تحديد الخلفية العلمية واختيار المراجع الصحيحة، وصياغة المُشكلة البحثية بشكل دقيق، واختيار الاداة البحثية المُناسبة وتطويعها بما يخدم امكانية اجراء البحث. وهنا تقول الباحثة أنه قد واجهتها مُشكلة تتعلق بمحاكي الشبكة اضطررت معها لبناء نموذج يحاكي نوع قناة الخبو ويمكن التحكم به من خلال بعض المعلمات حيث انّ محاكي الشبكة يفتقر لمثل هكذا نموذج. وآخر لمحاكاة الضوضاء الحاصلة للاشارات المرسلة خلال قنوات الاتصال.

وقالت خمايسة بأنّ مختبرات جامعة بوليتكنك فلسطين ومكتبتها دائماً كانت مُتاحة لاغراض اجراء البحث، كما انّ الجامعة اتاحت للباحثة استخدام محطات العمل الخاصة بها من اجل تسريع تنفيذ العمل والخروج بالنتائج وتوفير الوقت والجهد. وامكانية حضور بعض المساقات لتعزيز الخلفية العلمية دون الحاجة الى تسجيلها والتي تعتبر فرصة تتيحها الجامعة للباحثين الذين يسعون لتعزيز مهاراتهم وقدراتهم العلمية. ويضاف الى كل هذا، الدور الأساسي للاشراف الاكاديمي والذي له الدور البارز في تذليل العقبات و توضيح المفاهيم خلال مراحل تنفيذ الرسالة.

وشكرت خمايسة بشكل اساسي المشرف على الرسالة الدكتور مراد ابو صبيح واللجنة المُمتحنة للرسالة الدكتور علاء حلواني- مشرفي ايضاً في حلقة البحث والدكتور سامر بالي وكذلك المنسق الاكاديمي لبرنامج ماجستير المعلوماتية الدكتور ضياء ابو زينة، وكذلك قدمت الشكر للدكتورة ليانا التميمي، والدكتور زين الدين صلاح، والدكتور غاندي مناصرة، وجميع المحاضريين والاكادميين والعاملين بجامعة بوليتكنك فلسطين.

الفرص والخطط المُستقبلية

استشعار الطيف هو مرحلة من المراحل لعكس فكرة الراديو الادراكي للواقع الحقيقي،على الرغم من انّه تم فعلاً تطبيق فكرة التخصيص الديناميكي على بعض من نطاقات التردد لكن يلزم تنفيذها لبقية النطاقات الترددية وبالتالي تعميمها لكل تقنيات الاتصال الا انّ الامر يتطلب جهود بحثية حثيثة ويعد مجال بحثاً مفتوحاً للباحثين المُهتمين.

ويمكن تطوير الرسالة من خلال توسعة النمذجة التي تم اقتراحها للشبكة المحاكاة ودراسة الجوانب الاخرى ذات الصلة بالبحث كامن الشبكة والعمل على تحديد معايير موحدة وبروتوكولات تحدد قيم ضبط معلمات الاستشعار لمُختلف تقنيات الشبكات المُختلفة.