لوحة المتصدرين

نحن نسمي أنفسنا "إنسان عاقل أو حكيم"، لأن ذكائنا أمر مهم جدًا بالنسبة لنا. لقد حاولنا منذ آلاف السنين أن نفهم كيف نفكر، أي كيف يمكن للعقل البشري أن يدرك ويُحلل ويفهم ويتنبأ ويتلاعب بعالم كبير ومعقد. يذهب الذكاء الصناعي إلى ماهو أبعد من ذلك؛ يحاول فهم الكيانات الذكية إلى جانب بناء كيانات ذكية أيضًا. الذكاء الاصطناعي هو أحد أحدث المجالات في العلوم والهندسة، وقد بدأ العمل به بجدية بعد الحرب العالمية الثانية بفترة وجيزة، لكنه لم يُبصر النور إلا مع بداية القرن الحادي والعشرين، حيث بدأ الإنترنت والبيانات بالانتشار إلى جانب تطور أجهزة الحواسيب. يتميز الذكاء الصناعي بأنه علم كبير وتعددي؛ يشارك فيه علماء الحاسوب والرياضيات والهندسة واللغة والفلسفة والمنطق. الذكاء الاصطناعي وثيق الصلة بأي مهمة فكرية؛ إنه مجال عالمي. ماهو الذكاء الاصطناعي لنتفق بدايةً أنّه لا فرق في قول "الذكاء الاصطناعي" أو "الذكاء الصناعي" بالعربية، فكلاهما يُشيران إلى شيء من صنع البشر وليس الطبيعة. مفهوم الذكاء الصناعي Artificial Intelligence -اختصارًا AI- هو مجال جديد ظهر تقريبًا عام 1950 على يد آلان تورينج (يُسميه البعض الأب الروحي للذكاء الصناعي) المقصود به باختصار هو جعل الآلة تفكر وتعمل مثل الإنسان. في البداية لاقى هذا المجال الكثير من الصعوبات لأن العلماء كانوا يحاولون محاكاة الذكاء والتفكير البشري، محاولين جعل الآلة تفكر وتعمل مثل الإنسان. بسبب هذا التفكير فشل العلماء في الوصول إلى تقدم حقيقي في هذا المجال، لأنه رغم كل التقدم الذي وصلت إليه العلوم لم يستطع العلماء تحديد الطريقة التي يفكر بها الإنسان. وصل العلماء لاحقًا إلى قناعة تفيد بأننا كبشر لا يهمنا كيف تعمل الآلة (أي لن نُقيد الآلة بطريقة التفكير البشري)؛ المهم أن نحصل على نفس النتيجة التي نحصل عليها من خلال الإنسان، فالإنسان يرى الصورة على أنها انعكاسات للضوء، والآلة ترى الصورة على أنها مصفوفة من البيكسلات والأصفار والواحدات. آنذاك بدأ الذكاء الصناعي بالتطور ودخل جميع مجالات حياتنا العملية سواءًا المجال العسكري والطبي والصناعي والتجاري وحتى التعليمي والترفيهي، فكانت دقة الأداء عالية جدًا، وفي بعض المجالات كانت نسبة الخطأ شبه معدومة، أي أن الآلة بدأت تحاكي التفكير البشري، حتى أنها أصبحت أفضل منه في كثير من المجالات، فالعلوم حاليًا هي علوم الذكاء الصناعي. إن كان الإنترنت هو ثورة السنوات الماضية، فالذكاء الصناعي هو ثورة الحاضر والمستقبل. تعريف الذكاء الاصطناعي الذكاء الصناعي هو مصطلح صاغه البروفيسور الفخري في جامعة ستانفورد جون مكارثي في عام 1955 لأول مرة ضمن ورشة عمل صيفية تسمى مشروع دارتموث الصيفي للبحوث حول الذكاء الاصطناعي على أنه: بالرغم من أن هناك اختلافات حول التعريف، إلا أن الجامعة الأشهر في الذكاء الصناعي "ستانفورد" تعتمده. من التعاريف الأخرى هو التعريف الذي صاغه أندرياس كابلان ومايكل هاينلين، وينص على أن الذكاء الصناعي هو: تُركز تعريفات الذكاء الاصطناعي الحديثة على أنّه مجال فرعي لعلوم الحاسب وكيف يمكن للآلات تقليد الذكاء البشري. يُقدم قاموس أكسفورد هذا التعريف: ما هو ذكاء الآلة ومتى نقول عن الآلة أنها ذكية؟ يُجيب عن هذا السؤال اختبار تورينج (نسبةً لآلان تورينج). إنها أشبه بلعبة بين ثلاث أطراف؛ اثنان من البشر (الأول لاعب والثاني حكم أو مراقب) والآلة المُراد اختبارها إن كانت ذكية (اللاعب الثاني). اللاعبين الثلاثة معزولين عن بعضهم البعض، ويكون التراسل بين الأطراف كتابيًا. يبدأ المراقب بطرح أسئلة على اللاعبين (الحاسب والشخص الآخر). ينجح الحاسوب في الاختبار (يكون ذكي) إذا لم يستطع المراقب التفريق بينه وبين الإنسان. عبقرية هذا المفهوم هي أنه ليست هناك حاجة لمعرفة ما إذا كانت الآلة تعرف شيئًا ما بالفعل أو أنها تُدرك ذاتها أو حتى إذا كانت إجاباتها صحيحة، وإنما يشير إلى قدرة تلك الآلة على معالجة كميات كبيرة من المعلومات وتفسير اللغة البشرية. الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة على الرغم من الخلط بين المصطلحين في بعض السياقات، إلا أن تعلم الآلة فرع من فروع الذكاء الصناعي العديدة. يشير الذكاء الصناعي إلى أي أسلوب يُعطي الآلة القدرة على محاكاة الذكاء البشري، بينما يشير التعلم الآلي إلى مجموعة التقنيات والخوارزميات التي تسمح للآلات بالتعلم من البيانات دون أن تُبرمج عليها صراحةً. ما أهمية الذكاء الاصطناعي؟ يُنظر إلى تقنيات الذكاء الصناعي على أنها أدوات وتقنيات تهدف لخدمة البشرية وتسهيل حياة الأفراد، فهي تهدف إلى جعل حياتنا أسهل، كما يمكن تطبيقه في جميع المجالات تقريبًا للحصول على كفاءة أعلى. فيُقدم الذكاء الصناعي العديد من الميزات والحلول التي تعود بالفائدة لأي مؤسسة حديثة تقريبًا، يتضمن ذلك: أتمتة العمليات: الذكاء الاصطناعي قادر على أتمتة المهام التي نُنجزها يدويًّا وبدقة وسرعة دون الشعور بأي إرهاق أو الاضطرار إلى أخذ فترات راحة مثلما يحتاج الموظف البشري (مثلًا مراقبة السيارات والإبلاغ عن المخالفات). تحليل البيانات الضخمة: كمية البيانات الموجودة حاليًّا على الإنترنت تفوق بكثير قدرة البشر على استيعابها وتفسيرها واتخاذ قرارات معقدة بناءً عليها. يمكن لخوارزميات الذكاء الصناعي معالجة تلك البيانات وتحليلها وفهمها، وبالتالي تمنح المؤسسات رؤى حول عملياتها ربما لم تكن على دراية بها من قبل. اتخاذ القرارات: يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي اتخاذ قرارات أكثر دقة من البشر في بعض الأحيان نظرًا لقدرتها على تحليل العلاقات المعقدة والمتعددة والاستفادة من البيانات الضخمة المنتشرة على الإنترنت. مجالات الذكاء الاصطناعي يعد الذكاء الاصطناعي مجالًا واسعًا للدراسة يتضمن العديد من النظريات والأساليب والتقنيات المختلفة، ومن أبرز مجالات الذكاء الاصطناعي مايلي: تعلم الآلة Machine learning: عرّف آرثر صموئيل تعلم الآلة بأنّه المجال الذي يعطي الحاسوب القدرة على التعلم من المشاكل التي يصادفها دون تعليمات واضحة تُعطى له، أي القدرة على معالجة مشاكل جديدة. الشبكات العصبية الاصطناعية Artificial Neural Networks: عبارة عن مجموعة من الخوارزميات المُصممة بطريقة مُستوحاة من الخلايا العصبية في الدماغ البشري، وهي مصممة للتعرف على الأنماط. التعلم العميق Deep Learning: يستخدم شبكات عصبية ضخمة مع العديد من طبقات وحدات المعالجة، حيث يستفيد من التطورات الحوسبية الكبيرة (المعالجات القوية مثلًا) وتقنيات التدريب المحسنة لتعلم الأنماط المعقدة بكميات كبيرة من البيانات. أتمتة العمليات الآلية Robotic Process Automation: يمكن أن يكون مصطلح أتمتة العمليات الآلية مربكًا بعض الشيء؛ لا تعني كلمة آلية أو روبوتية هنا الروبوتات المادية، وإنما الروبوتات التي تُمثل برامج (برامج آلية) تُنفِّذ بعض العمليات التقليدية المكررة، مثل وإدارة المعاملات وإرسال الفواتير وتقديم ردود نموذجية للعملاء (روبوتات الدردشة، لابد وأنك تعرفها). الروبوتات Robots: هو آلة يمكنها إنجاز المهام الموكلة إليها من خلال تنفيذ سلسلة معقدة من الإجراءات تلقائيًا. يمكن توجيه الروبوت بواسطة جهاز تحكم خارجي، أو قد يكون عنصر التحكم مضمنًا فيه. الأنظمة الخبيرة Expert systems: النظام الخبير هو محاولة جمع الخبرة البشرية المتعلقة بمجال محدد ضمن الحاسب لكي يحل محل الخبير، أو يمكننا القول أنّه برنامج مصمم لينفد مهاماً متعلقة بالخبرة البشرية، وهذا يتضمن التحليل والتشخيص واتخاذ القرارات والتنفيذ أيضًا. المنطق الترجيحي أو الضبابي Fuzzy Logic: المنطق الضبابي هو نهج للحوسبة يعتمد على "درجات الحقيقة degrees of truth" بدلاً من المنطق الثنائي "صح أو خطأ" المعتاد (1 أو 0) الذي يعتمد عليه الحاسب ويحاول حل المشكلات باستخدام طيف مفتوح وغير دقيق من البيانات والاستدلالات التي تجعل من الممكن الحصول على مجموعة من الاستنتاجات الدقيقة. لمزيد من التفاصيل المتعلقة بفروع أو مجالات الذكاء الصناعي، يمكنك قراءة مقالة مجالات الذكاء الاصطناعي. تعمل العديد من التقنيات على تمكين ودعم تطبيق الذكاء الاصطناعي منها: الرؤية الحاسوبية Computer vision تعتمد على خوارزميات التعلم العميق للتعرف على ما هو موجود في الصورة (أو الفيديو) وتحليلها وفهمها وتفسير مكوناتها. معالجة اللغة الطبيعية Natural language processing هي قدرة أجهزة الحاسب على تحليل وفهم وتوليد اللغة البشرية، بما في ذلك الكلام. تطور خوارزميات الذكاء الصناعي نقل هذا المجال من الظلام إلى النور. علم البيانات Data science: هو دراسة البيانات لاستخراج رؤى ذات مغزى تخدم الأعمال والمؤسسات. إنها مصطلح شامل للتقنيات الإحصائية وتقنيات التصميم وطرق التطوير. يُستخدم الذكاء الاصطناعي فيها بشكل متزايد للتعامل مع البيانات، وإزالة الإنسان من المهمة بأكملها للعمل بمفرده. إنترنت الأشياء Internet of things، هو ربط الأشياء (كرسي طاولة ثلاجة ..إلخ) مع بعضها البعض من خلال الإنترنت، وتمكينها من الاتصال مع بعضها البعض وتبادل المعلومات واتخاذ القرارات؛ أي باختصار "هو جعل الأشياء تتكلم وتتخذ القرارات من أجل خدمتنا". تعتبر وحدات المعالجة الرسومية Graphics processing unit مفتاحًا للذكاء الاصطناعي لأنها توفر القوة الحوسبية الكبيرة المطلوبة للمعالجة. يتطلب تدريب الشبكات العصبية بيانات كبيرة بالإضافة إلى قوة حوسبية. واجهات برمجة التطبيقات APIs عبارة عن حزم من التعليمات البرمجية التي تتيح إمكانية إضافة وظائف الذكاء الصناعي إلى المنتجات الحالية والبرامج. أنواع الذكاء الاصطناعي هناك عدة أنواع للذكاء الصناعي يمكن وضعها ضمن فئتين، الأولى تعتمد على القدرات والثانية تعتمد على الوظيفية. بالنسبة لفئة القدرات، تنقسم إلى: ذكاء اصطناعي ضعيف أو ذكاء اصطناعي ضيق: هو الذكاء الاصطناعي الذي يتخصص في مجال واحد (يستطيع تنفيذ مهمة واحدة فقط). ذكاء اصطناعي عام: حواسيب بمستوى ذكاء الإنسان في جميع المجالات. ذكاء اصطناعي خارق: هو ذكاء اصطناعي يفوق ذكاء وقدرة الإنسان. أما بالنسبة للفئة التي تعتمد على الوظيفة تنقسم إلى: الآلات التفاعلية Reactive machines: لا تتضمن أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه ذاكرة، ويكون لها مهمة معينة. ذاكرة محدودة Limited memory: تتمتع أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه بذاكرة، لذا يمكنها استخدام الخبرات السابقة في القرارات المستقبلية. نظرية العقل Theory of mind: يجب أن يفهم الذكاء الاصطناعي المشاعر البشرية والناس والمعتقدات وأن يكون قادرًا على التفاعل اجتماعيًا مثل البشر. الإدراك الذاتي Self-awareness: مستقبل الذكاء الاصطناعي. ستكون هذه الآلات فائقة الذكاء، وسيكون لها وعيها ومشاعرها وإدراكها الذاتي. تطبيقات الذكاء الاصطناعي تطبيقات الذكاء الاصطناعي لا حصر لها؛ يمكن تطبيق هذه التكنولوجيا على العديد من القطاعات والصناعات المختلفة. إليك أهم 10 تطبيقات للذكاء الاصطناعي: 1. الطب والرعاية الصحية أحدث الذكاء الصناعي تأثيرًا غير مسبوق في المجال الطبي، إذ أصبحت خوارزميات ونماذج التعلم الآلي قادرةً على تشخيص العديد من الأمراض والتنبؤ بها، مثل تحديد ما إذا كان مريض معين مصابًا بسرطان أو ورم خبيث أو حميد بناءً على الأعراض والسجلات الصحية والتاريخ أو التنبؤ بالإصابة بأمراض وأوبئة ..إلخ. 2. النقل أصبح إنتاج السيارات ذاتية القيادة التي تعتمد على الذكاء الصناعي -الشغل الشاغل للعديد من الشركات العالمية مثل شركة تسلا التي يرأسها إيلون ماسك. كما أنه يساعد في تقليل الازدحام والاختناقات المرورية. أما في النقل الجوي؛ فقد أصبحت الآلة تشارك في تخطيط المسارات جنبًا إلى جنب مع مخططات هبوط الطائرة والإقلاع. 3. التعليم يمكن للذكاء الاصطناعي أتمتة عملية تقييم الطلاب ووضع الدرجات، وبالتالي توفير الجهد والوقت على المدرسين. بالمناسبة، لقد كان مشروع التخرج الخاص بي هو نظام ذكي لمراقبة سلوك الطلاب خلال الدرس ورصد تعابير وجوههم لمعرفة الطالب الذي يشعر بالملل أو النائم والذي يُشارك باستمرار والذي يُثير الشغب ..إلخ، وتقديم تقرير عن كل طالب في نهاية الدرس. 4. الأعمال دُمجت خوارزميات التعلم الآلي مع أنظمة تحليل وإدارة علاقات العملاء CRM، لمعرفة كيفية خدمة العملاء بطريقة أفضل. كما دُمجت روبوتات الدردشة في مواقع الويب لتقديم خدمة فورية للعملاء. أصبحت أتمتة المناصب الوظيفية أيضًا نقطة نقاش بين الأكاديميين ومحللي تكنولوجيا المعلومات. 5. الأمن والحماية تستخدم المؤسسات التعلم الآلي في برامج إدارة المعلومات والأحداث SIEM والمجالات ذات الصلة لاكتشاف الحالات الشاذة وتحديد الأنشطة المشبوهة التي تشير إلى التهديدات. 6. المؤسسات المالية والمصرفية يلعب الذكاء الاصطناعي دورًا حيويًا في إدارة المعاملات المالية والتعامل مع العديد من الأنشطة البنكية الأخرى. من خلال نماذج التعلم الآلي يمكن التعامل مع العمليات اليومية للبنوك، مثل المعاملات والعمليات المالية وأموال سوق الأوراق المالية وإدارتها وما إلى ذلك بسهولة وكفاءة أكبر. كما تُستخدم في عمليات مكافحة غسيل الأموال وتحليل أنظمة الائتمان. 7. الألعاب والترفيه حقق الذكاء الصناعي تقدمًا كبيرًا في ألعاب الواقع الافتراضي والألعاب الحديثة، حيث يُستخدم لتوليد سلوكيات متجاوبة أو متكيفة أو ذكية لشخصيات اللاعبين تُحاكي الذكاء البشري. 8. الصناعة من خلال الذكاء الصناعي يمكننا توفير الوقت والمال عن طريق أتمتة العمليات والمهام الروتينية وتحسينها. زيادة الإنتاجية والكفاءات التشغيلية. اتخاذ قرارات أعمال أسرع بناءً على مخرجات التقنيات المعرفية. 9. الزراعة تساعد أنظمة الذكاء الاصطناعي في تحسين الجودة الشاملة للحصاد ودقته (تُعرق بالزراعة الدقيقة). يمكن للذكاء الصناعي أن يتنبأ بالوقت الذي يستغرقه محصول ما ليصبح ناضجًا وجاهزًا للقطف واكتشاف الأمراض في النباتات والآفات وسوء تغذية المزارع، وهذا ما يزيد من كفاءة الزراعة. 10. الفنون أصبح بإمكان الذكاء الاصطناعي إنتاج لوحات فائقة الجمال، كما أنّه دخل في مجال الموسيقى والغناء، حيث أصبح قادرًا على تأليف نوتات موسيقية وأغاني وإنتاج أنواع الأصوات المختلفة. الذكاء الاصطناعي والثورة الصناعية الرابعة 4IR لابد وأنك قد سمعت عن العصر الجديد من الصناعة والذي يُعرف بالثورة الصناعية الرابع "0.4 Industry". ترتكز الثورة الصناعية الرابعة على أتمتة العمليات إلى حد كبير جدًا واستخدام جداول زمنية أسرع للإنتاج ومستودعات ذكية (مخازن ذكية)، مما يسمح بإنتاج وتوزيع المنتجات بسرعة وفعالية أكبر، كما أنها ستتطلب قوة عاملة ذات مهارات عالية ومتعلمة وتتقن كيفية استخدام وتشغيل أحدث التقنيات. يأتي دور الذكاء الصناعي هنا في قدرته على إحداث هذه التغييرات بسرعة وسلاسة، ولاسيما من خلال الأنظمة الخبيرة والرؤية الحاسوبية والروبوتات وإنترنت الأشياء. ما هي مزايا وعيوب الذكاء الاصطناعي؟ تتطور تقنيات الذكاء الصناعي بسرعة كبيرة جدًا، ويرجع ذلك إلى أن الذكاء الاصطناعي يُمكنه معالجة كميات كبيرة من البيانات بسرعة، كما أنه يعطي تنبؤات أكثر دقة من الإنسان. إن الكميات الهائلة من البيانات يمكنها دفن قدرة العقل البشري على معالجتها وتحويلها إلى معلومات ذات معنى، إلا أن تقنيات الذكاء الاصطناعي يمكنها أخذ وتحويل تلك البيانات إلى معلومات مُفيدة وقابلة للتنفيذ بسرعة، لكن العيب الأساسي لاستخدام الذكاء الاصطناعي هو أنه من المكلف معالجة الكميات الكبيرة من البيانات التي تتطلبها برمجة الذكاء الاصطناعي. مزايا الذكاء الاصطناعي يجعل الآلات أكثر قوة وفائدة. يُقدم أساليب جديدة لحل المشاكل. أفضل من البشر في التعامل مع المعلومات. يُحسّن كفاءة العمل، إذ يقلل من المدة الزمنية لإنجاز مهمة مقارنة بالبشر. غالبًا ما يكون أكثر دقة من البشر. عيوب الذكاء الاصطناعي عدم القدرة على التعميم من مهمة إلى أخرى. أي يمكن للآلة أن تنفذ مهمة (أو عدة مهمات) محددة مُدربة عليها مسبقًا فقط، ولايمكنها أن تنفذ مهمة لم تُدرب عليها مُسبقًا. التكلفة (تكلفة تنفيذ تطبيقات الذكاء الاصطناعي مرتفعة للغاية). قلة الكفاءات (يتوفر عدد قليل من المبرمجين الأكفاء القادرين على تطوير برامج الذكاء الاصطناعي). يتطلب خبرة فنية عميقة. الروبوتات هي إحدى تطبيقات الذكاء الصناعي التي تحل محل الوظائف التي يشغلها البشر، وبالتالي قد تؤدي إلى تزايد البطالة. كيف يتم استخدام الذكاء الصناعي اليوم؟ يُستخدم الذكاء الاصطناعي بمستويات متفاوتة من التطور على نطاق واسع وعبر مجموعة من التطبيقات اليوم. لابد وأنك تستخدم اليوتيوب أو الفيسبوك، ولابد أنك لاحظت أنهم يقترحون لك مقاطع فيديو مُشابهة لما تُشاهده في العادة، هذه الاقتراحات هي من فعل "أنظمة التوصية" (أو أنظمة الاقتراح) التي تُراقب ما تبحث عنه في العادة لكي تقترح لك في المرات القادمة أشياء مُشابهة. من الأمثلة الأخرى برامج الدردشة التي تراها على مواقع الويب أو إن كنت من مستخدمي ويندوز فربما أنت تعرف المساعد الافتراضي الذكي آليكسا. يُستخدم الذكاء الاصطناعي أيضًا للتنبؤ بحالة الطقس والتنبؤات المالية (كأسعار الأسهم) ولتبسيط عمليات الإنتاج، كما يُستخدم في الألعاب والنقل والتسوق ومعالجة اللغة البشرية وغير ذلك الكثير. عمومًا، يمكن القول أن الذكاء الاصطناعي بدأ التشعب في جميع مفاصيل حياتنا اليومية وسيزداد استخدامه أكثر ويصبح البشر أكثر اعتمادًا عليه من قبل في السنوات القادمة. مستقبل الذكاء الاصطناعي في مؤتمر Web Summit في أواخر عام 2017، قدم الفيزيائي ستيفن هوكينغ رأيه حول مستقبل الذكاء الاصطناعي. كان يأمل في أن تتفوق التكنولوجيا على الذكاء البشري. قد يعني هذا على الأرجح أنه سيتم الشفاء من العديد من الأمراض الرهيبة وربما تكون هناك طرق للتعامل مع المشكلات البيئية، بما في ذلك تغير المناخ. لكن كان هناك جانب مظلم أيضًا. تحدث هوكينج عن إمكانية أن تكون التكنولوجيا "أسوأ حدث في تاريخ حضارتنا"، فربما تُحدث بعض المشاكل مثل البطالة الجماعية وحتى الروبوتات القاتلة! لهذا السبب، حث على طرق للتحكم في الذكاء الاصطناعي. أفكار هوكينغ ليست مجرد كلام على الهامش بالتأكيد، فقد أعرب رواد الأعمال البارزين في مجال التكنولوجيا مثل إيلون ماسك وبيل غيتس مرارًا وتكرارًا عن قلقهم العميق بشأن الذكاء الاصطناعي. على الجانب الآخر هنا الكثير من العلماء ورواد الأعمال المتفائلون. ماسايوشي سون، الرئيس التنفيذي لشركة SoftBank ومدير صندوق Vision هو واحد منهم. في مقابلة مع CNBC، أعلن أنه في غضون 30 عامًا، سيكون لدينا سيارات طائرة وسيعيش الناس لفترة أطول وسنكون قد عالجنا العديد من الأمراض. أشار أيضًا إلى أن التركيز الرئيسي لصندوقه ينصب على الذكاء الصناعي. بغض النظر عن كل ذلك، هناك شيء واحد مؤكد: سنرى في السنوات القادمة الكثير من الابتكارات والتطورات في الذكاء الصناعي، خصوصًا وأن هناك مبالغ ضخمة مستثمرة فيه. لنلقي الآن نظرةً على بعض المجالات التي من المحتمل أن يكون لها تأثير كبير على المجتمع: السيارات ذاتية القيادة: لقد كانت سمة مميزة للعديد من قصص الخيال العلمي لعقود عديدة! لكنها الآن أقرب إلى الواقع من الخيال -يمكننا ملاحظة مؤشرات ذلك من التطورات الأخيرة في سيارات تسلا من شركة تسلا موتورز التابعة لإيلون ماسك. السباق الاقتصادي بين الدول: توظيف الذكاء الاصطناعي في تسريع عجلة الاقتصاد والتصنيع بمختلف المجالات والتنافس على المرتبة الاقتصادية الأولى عالميًا. البطالة التكنولوجية: اكتسب هذا المفهوم شهرةً من الاقتصادي الشهير جون مينارد كينز خلال فترة "الكساد الكبير"، والذي يُشير إلى كيف يمكن أن تؤدي الابتكارات إلى فقدان الوظائف على المدى الطويل. عمومًا قد تكون هذه الرؤية غير دقيقة، فغالبًا ما تخلق الأشياء الجديدة أعمالًا جديدة للإنسان. تسليح الذكاء الاصطناعي: يُعد تسليح الذكاء الاصطناعي أو استخدام الذكاء الاصطناعي في مجال الصناعات الحربية والدفاعية أحد أكبر التهديدات التي تواجه المجتمع الدولي. اكتشاف الأدوية: تواجه شركات الأدوية العديد من المشاكل في التوصل إلى العلاجات لذا يجري الاعتماد على الذكاء الاصطناعي لتسريع العجلة وتخطي العقبات. إن تطوير الأدوية بالطريقة التقليدية غالبًا ما ينطوي على الكثير من التجربة والخطأ، مما قد يستغرق وقتًا طويلًا، إذن هل يمكن أن يكون هناك طريقة أفضل؟ يتطلع الباحثون إلى الذكاء الاصطناعي للحصول على المساعدة، وهناك العديد من الشركات الناشئة التي تحاول انتهاز هذه الفرصة للظهور. هناك العديد من المجالات الأخرى التي من المتوقع أن تتأثر مثل الأمور الحكومية والاجتماعية والتي لايسعنا ذكرها كلها الآن. اللغات والأدوات المستخدمة في الذكاء الصناعي هناك العديد من اللغات والأدوات المُساعدة في إنشاء نماذج الذكاء الاصطناعي، ومعظمها مفتوح المصدر. سنلقي الآن نظرةً على بعض اللغات والأدوات الأكثر شيوعًا للذكاء الاصطناعي: لغة بايثون Python هي لغة عالية المستوى مُفسَّرة ذات مجالٍ عام، وهي مرنةٌ وتحاول التعبير عن المفاهيم البرمجية بأقل قدر ممكن من الشيفرات. تدعم هذه اللغة البرمجة الكائنية والبرمجة الإجرائية، وفيها مكتبة قياسية كبيرة. تُعتبر لغة بايثون اللغة الأفضل للتعامل مع مهام الذكاء الصناعي، حيث تتميز بسهولة الاستخدام وسرعة التنفيذ، إضافةً إلى احتوائها على مكتبات هامة وأطر عمل لا غنى عنها، حيث أن أغلب أطر العمل تعمل عليها، وقد وفرت أكاديمية حسوب دورة متخصصة لتعلم الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة Machine Learning والتعلم العميق Deep Learning وغيرها من المفاهيم باستخدام لغة بايثون وباتباع بأسلوب عملي وشيق يركز على ممارسة ما تتعلمه من خلال مشاريع حقيقية تفيدك في سوق العمل. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن وتتضمن لغة بايثون العديد من المكتبات التي لا غنى عنها في مجال الذكاء الصناعي مثل: نمباي Numpy: تُعد مكتبة نمباي إحدى مكتبات لغة بايثون. تستخدم لتنفيذ عمليات الحوسبة العلمية والتعامل مع المصفوفات، وتهدف إلى توفير كائن مصفوفة سريع جدًا. باندا Panda: توفر هياكل بيانات وأدوات تحليل بيانات عالية الأداء وسريعة وسهلة الاستخدام لمعالجة البيانات الرقمية والسلاسل الزمنية. ماتبلوتليب Matplotlib: هي مكتبة شاملة لإنشاء رسوم بيانية ثابتة ومتحركة وتفاعلية في بايثون. سيبورن Seaborn: هي مكتبة رسوم بيانية مبنية على ماتبلوتليب. توفر واجهة عالية المستوى لرسم رسومات إحصائية جذابة وغنية بالمعلومات. أطر العمل Frameworks هناك عدد لا يحصى من أطر عمل الذكاء الاصطناعي، والتي توفر أنظمة شاملة لبناء النماذج وتدريبها ونشرها. إليك بعضًا من أهم هذه الأطر: تنسرفلو TensorFlow: هو إطار العمل الأكثر شعبية والمدعوم من شركة جوجل. بدأت الشركة في تطوير إطار العمل هذا في عام 2011، من خلال قسم دماغ جوجل Google Brain. كان الهدف هو إيجاد طريقة لإنشاء شبكات عصبية أسرع؛ لإتاحة إمكانية تضمين تكنولوجيا الذكاء الصناعي في التطبيقات. كيراس Keras: واحد من أطر العمل المهمة الأخرى، والذي ظهر لأول مرة في عام 2015 على يد الباحث فرانسوا كوليت (أحد باحثي جوجل). توفر كيراس واجهات برمجة تطبيقات متسقة وبسيطة، ويقلل من عدد إجراءات المستخدم المطلوبة لحالات الاستخدام الشائعة، ويوفر رسائل خطأ واضحة وقابلة للتنفيذ. كما أن لديها وثائق موسعة للمطورين. دُمجت كيراس مع تنسرفلو بدءًا من 2017. باي تورش PyTorch: في السنوات الأخيرة ظهر إطار عمل آخر يُدعى باي تورش مدعوم من قبل شركة ميتا Meta. إنها إطار عمل آخر مفتوح المصدر مستندة على تورش Torch. تتميز باي تورش عن أطر العمل الأخرى بكونها بايثونية أكثر (عندما تكتب النماذج باستخدامها تشعر وكأنك تكتب شيفرة بايثون عادية)، كما أن الباحثين يتجهون إلى استخدامها أكثر في الآونة الأخيرة. فرص العمل في تخصص الذكاء الاصطناعي مهندسو الذكاء الاصطناعي هم الأفراد الذين يقومون بتصميم وبناء واختبار وتحديث أنظمة وتقنيات الذكاء الاصطناعي التي يمكن أن تساعد المؤسسات على زيادة الكفاءة وخفض التكاليف وزيادة الأرباح واتخاذ قرارات أفضل. نظرًا للنمو الكبير والانتشار السريع للذكاء الاصطناعي، هناك حاجة إلى المهنيين المتخصصين في مجالاته المختلفة الآن أكثر من أي وقت مضى. الخبر السار هو أن هذا المجال مليء بالفرص الوظيفية المختلفة، مما يعني أنه يمكنك تولي أدوار ومسؤوليات مختلفة اعتمادًا على منصبك أو خبرتك أو اهتماماتك وبما أن الطلب مرتفع فالخبرة هي المقياس الوحيد ويمكن تخطي الشهادة الجامعية. تختلف رواتب مهندس الذكاء الاصطناعي بناءً على الخبرة والبلد، كما قد تختلف التعويضات من مؤسسة إلى أخرى. يمكنك البحث عن رواتب مهندس الذكاء الاصطناعي في موقع Glassdoor وملاحظة الفرق بسهولة. كما أن الراتب يختلف من تخصص لآخر، فراتب مهندس الذكاء الاصطناعي يختلف عن راتب المهندس الباحث في الذكاء الاصطناعي. وفقًا Glassdoor، فإن متوسط الراتب لمهندس الذكاء الاصطناعي في الولايات المتحدة هو 119297 دولارًا، ويمكن أن ينخفض الرقم إلى 78000 دولار أو يصل إلى 150 ألف دولار أو أكثر. أما في بلد عربي مثل الإمارات، فوفقًا للموقع المتخصص erieri، يبلغ متوسط الأجر لمهندس الذكاء الاصطناعي هو 337،135 درهمًا إماراتيًا في السنة، وهذه الأرقام إن دلت على شيء فإنها تدل على الأجر المرتفع للعامل في هذا المجال. كيفية تعلم الذكاء الاصطناعي ربما تطرح السؤال التالي كمبتدأ: كيف أتعلم الذكاء الصناعي؟ ومن أين أبدأ؟ يتطلب تعلم الذكاء الصناعي ما يلي: خلفية علمية بسيطة على الأقل (كلما زادت كان أفضل) في علم الجبر والجبر الخطي والإحصاء والاحتمالات والتحليل (لاسيما الاشتقاقات). خلفية برمجية جيدة، والقدرة على استخدام لغة بايثون (لا يجب أن تكون محترفًا لتبدأ، الاحتراف يأتي مع الممارسة والوقت). تعلم أُطر العمل الأساسية. هنا لن تحتاج إلى تعلم جميع أُطر ومكتبات الذكاء الصناعي؛ الأمر يعتمد على الفرع والمواضيع التي ترغب بالتخصص فيها. يمكنك أن تتعلم المجال إما بدخول أروقة الجامعة وهو الطريق الأطول الذي يأخذ عدة سنوات ولا توفر أغلب الجامعات تعلم مجال الذكاء الاصطناعي من البداية بل يكون ضمن برامج الماجستير والدراسات العليا، عدا عن التركيز على الجانب النظري والتقنيات القديمة، وقد فصلنا هذه النقطة في فقرة "طرق لتعلم البرمجة" من مقال كيف تتعلم البرمجة: نصائح وأدوات لرحلتك في عالم البرمجة. وفي أي حال يُنصح دومًا بالدورات البرمجية والمخيمات والكتب المتخصصة لتعلم المجال منها خصوصًا ما هو عملي ومطلوب في سوق العمل، وإحدى أفضل الدورات العربية التي تعلمك تخصص الذكاء الاصطناعي دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python الشاملة التي تبدأ من الصفر حيث تعلمك أساسيات البرمجة وحتى احترافها بلغة بايثون ثم تعلمك أساسيات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة بإنشاء تطبيقات عملية تضيفها في معرض أعمالك، كما أن الدورة تضمن لك دخول سوق العمل بعد التخرج مباشرةً. إليك مصادر إضافية عربية لتعلم الذكاء الاصطناعي توفرها أكاديمية حسوب: تعلم الذكاء الاصطناعي: مقال شامل لتعلم الذكاء الصناعي موجه للمبتدئين. البرمجة بلغة بايثون: تعلم لغة بايثون تمهيدًا لكتابة تطبيقات ذكاء اصطناعي وتعلم آلة بها. مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة: تعرف على أساسيات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة. عشرة مشاريع عملية عن الذكاء الاصطناعي: طبق ما تعلمته على مشاريع ذكاء اصطناعي عملية بلغة بايثون. قسم الذكاء الاصطناعي: يحوي مقالات متنوعة عن كل ما يتعلق بمجال الذكاء الاصطناعي. أهم مصطلحات الذكاء الصناعي إليك قائمة مُختصرة بأهم المصطلحات والمفاهيم ذات الصلة بدراسة الذكاء الاصطناعي وتخصصاته: المصطلح الترجمة التعريف (Artificial intelligence (AI الذكاء الصناعي العلم الذي يحاول فهم الكيانات الذكية وبناء الآلات ذكية (Natural Language Processing (NLP معالجة اللغات الطبيعية العلم الذي يحاول فهم وتوليد ومعالجة اللغات البشرية (Computer vision (CV الرؤية الحاسوبية بناء تطبيقات ذكية قادرة على فهم محتوى الصور كما يفهمها الإنسان (Machine learning (ML تعلم الآلة قدرة الآلة على تقليد السلوك البشري الذكي من خلال بناء الخوارزميات التي "تتعلم" من البيانات (Reinforcement learning (RL التعليم المعزز أحد أنواع تعلم الآلة (Supervised learning (SL التعليم الخاضع للإشراف أحد أنواع تعلم الآلة (Semi-Supervised learning (SSL التعليم شبه الخاضع للإشراف أحد أنواع تعلم الآلة (UnSupervised learning (USL التعليم غير الخاضع للإشراف أحد أنواع تعلم الآلة (Deep Learning (DL التعلم العميق نوع من التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي الذي يُقلد الطريقة التي يكتسب بها البشر أنواعًا معينة من المعرفة (Artificial neural networks (ANNs الشبكات العصبية الاصطناعية مجموعة مترابطة من عصبونات افتراضية تُنشئها برامج حاسوبية لتُشابه عمل العصبون البيولوجي (Robotic Process Automation (RPA أتمتة العمليات الآلية أحد أشكال تكنولوجيا أتمتة العمليات التجارية بناءً على روبوتات البرمجيات Expert systems الأنظمة الخبيرة برنامج مصمم لينفد مهاماً متعلقة بالخبرة البشرية Fuzzy Logic منطق ضبابي أو ترجيحي أو غيمي فرع من الذكاء الصناعي يُقدم حلولًا جديدًا ويرتكز على توسيع مفهوم المنطق الثنائي الكلاسيكي (Convolutional Neural Network (CNN شبكة عصبية التفافية نوع خاص من أنواع الشبكات العصبونية (Recurrent Neural Network (RNN شبكة عصبية تكرارية نوع خاص من أنواع الشبكات العصبونية (Long Short-Term Memory Network (LSTM الشبكات ذات الذّاكرة الطويلة قصيرة المدى نوع خاص من أنواع الشبكات العصبونية التكرارية RNNs Pre-trained Model نموذج مُدرّب مُسبقًا شبكة عصبية مُدربة مُسبقًا على مجموعة بيانات، ويمكن استخدامها وتكييفها على مهمة أخرى Model نموذج أداة أو خوارزمية تعتمد على مجموعة بيانات معينة يمكن من خلالها التوصل إلى قرار Transfer Learning نقل التعلم تخزين المعرفة المكتسبة أثناء حل مشكلة واحدة وتطبيقها على مشكلة مختلفة ذات صلة Optimization الاستمثال - التحسين اختيار العنصر أو القيمة الأمثل من بين مجموعة ممكنة من العناصر Structured Data البيانات المهيكلة البيانات المنظمة ضمن جداول Unstructured Data البيانات غير المهيكلة البيانات الغير منظمة، مثل الفيديو والصور والصوت Data augmentation تكثيف البيانات تقنية لتوليد بيانات جديدة من بيانات موجودة (مثل توليد صور جديدة من صورة معينة) Regression التوقع أحد تقنيات التعليم الخاضع للإشراف Clustering التجميع أحد تقنيات التعليم غير الخاضع للإشراف Classification التصنيف أحد تقنيات التعليم الخاضع للإشراف Logistic Regression الانحدار اللوجستي خوارزمية تعلم آلي للتصنيف Linear Regression الانحدار الخطي خوارزمية تعلم آلي للتنبؤ Neuron عصبون أحد عناصر الشبكات العصبونية Learning Rate مُعدّل التعلّم ‏ معلمة فائقة تُحدد مقدار التعلم في خوارزميات الذكاء الصناعي خاتمة كانت هذه المقالة بمثابة مدخل إلى الذكاء الاصطناعي؛ إنها تُجيبك عن العديد من الأسئلة المتعلقة بالذكاء الصناعي، مثل مفهومه وتعريفه وأهميته وتطبيقاته ومجالاته والتقنيات التي يدعمها وتخصصاته وأدواته والبدء في تعلمه …إلخ. وسنتحدث في المقالات القادمة عن العديد من الأمور الأخرى المتعلقة بالذكاء الصناعي ونتوسع بالنقاط التي ذكرناها في هذا المقال التي سيطول ذكرها والحديث عنها. يعدنا الذكاء الاصطناعي بأنه سيغير العالم، والخبر السار هو أن هناك العديد من الأشخاص الذين يركزون على جعل هذا حقيقةً واقعةً، ولا يتعلق الأمر بجني مبالغ طائلة أو الحصول على الشهرة؛ الهدف هو مساعدة البشرية وتغيير العالم إلى الأفضل. اقرأ أيضًا الذكاء الاصطناعي: أهم الإنجازات والاختراعات وكيف أثرت في حياتنا اليومية الذكاء البشري مقابل الذكاء الاصطناعي أهمية الذكاء الاصطناعي تعلم لغة بايثون فوائد الذكاء الاصطناعي لغات برمجة الذكاء الاصطناعي

لقد أحدثت النماذج اللغوية الكبيرة LLMs وأشهرها روبوت المحادثة ChatGPT الذي طورته شركة OpenAI ثورة في الكثير من المجالات وأثبتت قدرتها على توليد نصوص تشبه النصوص البشرية، كما سهلت أداء العديد من المهام في مختلف المجالات ومن أبرزها مجال تطوير البرمجيات، فقد وفرت للمطورين والمبرمجين واجهات برمجية APIs تساعدهم في إنشاء تطبيقات ذكاء اصطناعي بسهولة كبيرة. سنتعلم في مقال اليوم كيفية تطوير تطبيق بايثون قادر على فهم نصوص ملف PDF والإجابة على أي أسئلة نطرحها حول محتوى هذا الملف بالاستفادة من ميزات نماذج الذكاء الاصطناعي التي توفرها واجهة برمجة تطبيقات OpenAI API وإطار عمل LangChain، وهو إطار عمل للغة البرمجة بايثون يمكن دمجه في تطبيقاتك لتعزز إمكانيات النماذج اللغوية الكبيرة. نظرة عامة على التطبيق المطلوب ومتطلباته نريد تطوير تطبيق بايثون باسم "اسأل PDF" يتيح هذا التطبيق للمستخدم تحميل ملف PDF من جهاز الحاسوب الخاص به، ويسمح له بطرح أي سؤال، ويستخدم تقنيات معالجة اللغة الطبيعية NLP للبحث عن إجابة مناسبة على هذا السؤال بناءً على محتوى الملف ويعرض له الإجابة. يحتاج تنفيذ التطبيق إلى المتطلبات التالية: معرفة بأساسيات لغة بايثون وتثبيت بيئة بايثون على الحاسوب المحلي. تثبيت أداة pip لتثبيت وإدارة حزم البرمجيات المساندة لبايثون. إنشاء حساب على على منصة OpenAI والحصول على مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key خاص بك. معرفة بأساسيات نماذج وأطر عمل الذكاء الاصطناعي واختيار النماذج المناسبة لعمل التطبيق. معرفة بطريقة معالجة النصوص باستخدام التضمينات الرقمية ومخازن المتجهات. ما أهمية التضمينات الرقمية في تطبيقات البحث كي نتمكن من إنجاز عملية البحث في ملف pdf نحتاج لإنشاء تضمينات رقمية "Embedding" لكل جزء من أجزاء الملف، فبما أننا سنبحث في ملفات تتضمن الكثير من النصوص، فسنحتاج للاعتماد على تقنية التضمين وهي تقنية تستخدم في معالجة اللغة الطبيعية NLP وتقوم بتمثيل النصوص بشكل أعداد عشرية لتساعدنا على اكتشاف المعنى الدلالي للكلمات والعبارات والجمل بسرعة وفعالية، وتحولها لتنسيق يسهل الوصول إليه والبحث فيه عن المعلومات بدقة وكفاءة، بعدها سنقسم الملف إلى أجزاء صغيرة chunks حجم كل منها مثلًا 1000 حرف، ونفهرس هذه الأجزاء في قاعدة بيانات أو مخزن متجهات vectors حتى نتمكن من استرجاعها بسهولة عندما نريد الإجابة على الأسئلة الموجودة فيه. بهذه الطريقة ستملك النصوص ذات المحتوى المتشابه لغويًا متجهات متشابهة وبهذا يمكن مقارنة المتجهات والعثور على النصوص المتشابهة بسهولة وسرعة، وعندما نريد الحصول على إجابة لسؤال معين فسوف ننشئ كذلك تضمين رقمي لنص السؤال، ثم نقارن تضمين السؤال مع جميع المتجهات التي خزناها في مخزن المتجهات، ونختار الأكثر تشابهًا بناءً على حسابات رياضية على المتجهات، ثم نمرر تضمين السؤال مع التضمينات الأكثر تشابهًا معه إلى روبوت المحادثة ليولّد لنا الإجابة المناسبة بناءً على هذه المعطيات. خطوات التطبيق العملي لننشئ تطبيق واجهة رسومية GUI بلغة بايثون باستخدام المكتبة المدمجة Tkinter يمكننا من خلالها تحميل ملف PDF الذي نريده ثم نبدأ بمعالجة محتواه واستخراج كافة النصوص منه، فبعد تحميل الملف المطلوب سنحول نصوصه إلى تضمينات كما شرحنا سابقًا، ثم سنبدأ بعملية طرح سؤال متعلق بمحتوى الملف. سنحول السؤال كذلك لتضمين أو تمثيل رقمي ونبحث عن كافة المحتوى المشابه له وسنرسل بعد ذلك للواجهة البرمجية ChatGPT API سلسلة تتضمن السؤال وكل المحتوى المرتبط به الذي وجدناه ضمن الملف كمدخلات، ثم سنولّد بناءً على ذلك الإجابة المناسبة بالاستفادة من إمكانيات النماذج اللغوية الكبيرة LLMs. وإليك خطوات القيام بذلك بالتفصيل: خطوة 1: الحصول على مفتاح API الخاص بك من OpenAI للحصول على مفتاح API الخاص بك من OpenAI عليك اتباع الخطوات التالية: انتقل إلى الصفحة الرسمية لمنصة openai وأنشئ حسابًا جديدًا إذا لم تكن قد أنشأته من قبل ثم سجل الدخول لحسابك. انقر على القسم اAP للدخول لحسابك في صفحة مطوري OpenAI. انقر على أيقونة ChatGPT أعلى يمين الصفحة واختر البند API Keys. انقر على Create new secret key لإنشاء مفتاح API الخاص بك. أدخل اسمًا اختياريًا لمفتاح API للرجوع إليه لاحقًا. هذا كل ما يلزم لإنشاء مفتاح API الخاص بك من OpenAI. سيبدأ المفتاح بـ sk-‎ انسخه واحفظه في مكان آمن واحرص على عدم مشاركته مع أحد أو كتابته في كود عام، فقد يقوم الآخرون باستخدام مفتاح API الخاص بك ويستهلكون رصيدك المتاح. ملاحظة: عليك الاشتراك بخطة مدفوعة للاستفادة من واجهة برمجة التطبيقات OpenAI API في تطبيقاتك، وسيكون المبلغ المقتطع بحسب الاستهلاك والنموذج المستخدم، فلكل نموذج تكلفة مختلفة وكلما زادت طلباتك أو عدد الرموز tokens المرسلة والمستقبلة من النموذج كلما زادت فاتورتك، لكن يمكنك في البداية الحصول على رصيد مجاني بقيمة ‎5 دولار‎‎‎ عند الاشتراك حديثًا في المنصة للتجربة. خطوة 2: إنشاء ملفات تطبيق بايثون اسأل PDF للقيام بهذه الخطوة يجب أن تكون بيئة بايثون مثبتة على جهازك، ولإنشاء مشروع بايثون جديد، افتح سطر الأوامر (أو الطرفية) في نظام التشغيل وانتقل للمسار المطلوب، وأنشئ مجلدًا جديدًا للمشروع وليكن باسم askpdf، ثم أنشئ ضمنه ملفين الأول ask_pdf.py لإضافة كود الواجهة الرسومية للتطبيق، والثاني ملف ‎.env لإضافة مفتاح الواجهة الرسومية OpenAI API Key اللازمة لعمل التطبيق من خلال كتابة التعليمات التالية تباعًا في سطر الأوامر: C:\Users\PC>d: D:\>md askpdf D:\>cd askpdf D:\askpdf>touch ask_pdf.py Touching ask_pdf.py D:\askpdf>touch .env Touching .env D:\askpdf> تثبيت المكتبات اللازمة لعمل التطبيق يحتاج التطبيق إلى تثبيت العديد من مكتبات ووحدات بايثون الخارجية باستخدام مدير الحزم pip وهي كالتالي: pip install python-dotenv PyPDF2 langchain langchain-openai langchain-community faiss-cpu إليك وصفًا موجزًا لكل مكتبة ولماذا استخدمناها في التطبيق: المكتبة python-dotenv لقراءة قيمة المفتاح الذي سأخزنه في الملف env. المكتبة PyPDF2 ضرورية للتعامل مع ملف PDF وقراءته محتوياته. إطار عمل LangChain ليسهل التعامل مع نموذج text-embedding-ada-002 لتقسيم النصوص، وإنشاء تضمينات وفهارس لها، كما أنه يدعم نموذج GPT-3.5 Turbo Instruct لتوليد إجابات على الأسئلة المطروحة. سنستدعي مكتبات langchain و langchain-openai و langchain-community من هذا الإطار وهي مكتبات مفيدة تتكامل مع نماذج OpenAI وتوسع إمكانياتها. وأخيرًا سنستخدم مكتبة Faiss وهي مكتبة بايثون يوفرها إطار LangChain تسرع عملية البحث عن التشابه في البيانات النصية دون الحاجة لاستهلاك الكثير من الموارد. كتابة الكود البرمجي للتطبيق الخطوة التالية هي إضافة الكود الخاص بالتطبيق، سأفتح الآن مجلد المشروع بمحرر الأكواد VSCode وأكتب بدايةً في ملف إعدادات التطبيق ‎.env قيمة مفتاح الواجهة البرمجية على النحو الآتي: OPENAI_API_KEY= Your_KEY وعليك بالطبع استبدال Your_KEY في الكود السابق بالقيمة الفعلية لمفتاحك ليعمل التطبيق بشكل صحيح. الآن سننتقل للملف الأساسي للتطبيق ask_pdf.py ونستورد بدايةً كافة المكتبات والوظائف اللازمة لعمل التطبيق. ويوضح التعليق ضمن الكود دور كل منها على النحو الآتي: import os from dotenv import load_dotenv # مكتبات إنشاء الواجهة الرسومية import tkinter as tk from tkinter import filedialog, scrolledtext, ttk from tkinter import font from PIL import Image, ImageTk # قراءة ومعالجة ملفات PDF from PyPDF2 import PdfReader # الواجهة البرمجية OpenAI from langchain_openai import OpenAI from langchain_community.vectorstores import FAISS from langchain_community.callbacks import get_openai_callback from langchain.text_splitter import CharacterTextSplitter from langchain.chains.question_answering import load_qa_chain from langchain_openai import OpenAIEmbeddings بعدها سننشئ الصنف الأساسي للتطبيق باسم askpdfgui ونعرّف بداخله التابع __init__ لإضافة وتهيئة عناصر الواجهة الرسومية Widgets للتطبيق، ستتضمن الواجهة عناصر متعددة مثل حاويات العناوين Labels وشريط تقدم Progressbar وزِرَّين Buttons الأول لتحميل ملف PDF من الجهاز لذاكرة التطبيق ومعالجته، والثاني للبحث عن إجابة السؤال الذي يكتبه المستخدم ولا يكون هذا الزر مُفعّلًًا إلا بعد اكتمال تحميل ومعالجة الملف. class askpdfgui: def __init__(self, root): self.root = root self.root.title("اسأل PDF") self.root.geometry("800x700") custom_font = font.Font(family="Verdana", size=24, weight="bold") self.label = tk.Label(root, text="? PDF اسأل", font=custom_font) self.label.pack(pady=10) # عرض تقدم حالة تحميل الملف self.progress_label = ttk.Label(root, text="", foreground="green") self.progress_label.pack(pady=5) self.progress_bar = ttk.Progressbar(root, orient="horizontal") self.progress_bar.pack(pady=5) script_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)) image_path = os.path.join(script_dir, "robopdf.png") image = Image.open(image_path) tk_image = ImageTk.PhotoImage(image) self.image_label = tk.Label(root, image=tk_image) self.image_label.image = tk_image self.image_label.pack(pady=10) # إضافة زر تحميل الملف self.upload_button = tk.Button( root, text="حمل ملفك هنا", command=self.upload_pdf ) self.upload_button.pack(pady=10) # حقل نصي لكتابة السؤال self.question_entry = tk.Entry(root, width=60, justify="center") self.question_entry.pack(pady=10) # زر طرح السؤال وإلغاء تفعيله لحين اكتمال معالجة الملف self.ask_button = tk.Button( root, text="اطرح السؤال", command=self.ask_question, state=tk.DISABLED ) self.ask_button.pack(pady=10) # عرض نتيجة السؤال self.result_text = tk.Text(root, wrap=tk.WORD, width=60, height=10) self.result_text.configure(font=("TkDefaultFont", 12)) self.result_text.pack(pady=10, anchor=tk.CENTER) سيكون شكل التطبيق على النحو التالي: الآن وبعد أن انتيهنا من تصميم واجهة التطبيق وتهيئة خصائص عناصر واجهة المستخدم سنبرمج وظائفه، بداية نحقق كود الدالة upload_pdf التي ستمكن المستخدم من فتح نافذة لتحميل ملف PDF الخاص به لداخل التطبيق كما يلي: def upload_pdf(self): file_path = filedialog.askopenfilename(filetypes=[("PDF Files", "*.pdf")]) if file_path: self.process_pdf(file_path) بعد أن يختار المستخدم ملف PDF يستدعى التابع process_pdf الذي يأخذ كوسيط مسار هذا الملف لبدء عملية المعالجة ويستخرج النصوص منه باستخدام الدالة extract_text، ويقسمه إلى أجزاء أو مقاطع أو نصوص بطول 1000 حرف مع تداخل بقيمة 200 حرف بين الأجزاء كي لا يفقد السياق، بمعنى سيكون الجزء الأول من البداية إلى الحرف 1000 أما الجزء الثاني فسيبدأ من الحرف 801 لضمان استمرارية المعنى وعدم فقدان معلومات مهمة بين النصوص المتجاورة. هناك عدة تقنيات مختلفة متاحة لتنفيذ مهمة التضمين والفهرسة في تطبيقنا، وقد اعتمدنا في هذا هذا التطبيق على الصنف OpenAIEmbeddings من مكتبة langchain_openai ومررنا قيمة مفتاح الواجهة البرمجية openai_api_key لباني الصنف لأنه سيستخدم هنا النموذج Embading الذي توفره هذه الواجهة لتكوين التضمينات الرقمية وإنشاء المتجهات الخاصة بها بالاستعانة بمكتبة FAISS على النحو التالي: def process_pdf(self, file_path): self.progress_label.config(text="انتظر اكتمال تحميل ملف PDF...") self.progress_bar.start() self.root.update_idletasks() pdf_reader = PdfReader(file_path) text = "" for page in pdf_reader.pages: text += page.extract_text() # تقسيم نص الملف إلى أجزاء text_splitter = CharacterTextSplitter( separator="\n", chunk_size=1000, chunk_overlap=200, length_function=len ) chunks = text_splitter.split_text(text) # إنشاء تضمينات النصوص embeddings = OpenAIEmbeddings(api_key=openai_api_key) knowledge_base = FAISS.from_texts(chunks, embeddings) self.docs = knowledge_base.similarity_search("") بالنسبة للسطر الأخير في الكود: self.docs = knowledge_base.similarity_search("") سينفذ هذا السطر عملية بحث عن التشابه ويجد أقرب الجمل لسؤالك الذي ستطرحه باستخدام قاعدة بيانات المتجهات knowledge_base ويخزن النتيجة في متغير docs فهذا المتغير يخزن معلومات حول النصوص المتشابهة ودرجة التشابه بين النص أو السؤال الذي تبحث عنه والنص المخزن في قاعدة البيانات، لكن هنا لم نكتب السؤال بعد لذا نخزن نتائج البحث باعتبار السؤال فارغ، لاحقًا عندما ستتم عملية البحث الفعلية سيحدد النصوص المشابهة بشكل أفضل ويحسن عملية البحث. إليك مثالًا بسيطًا لبنية هذا المتغير، إذا كان السؤال الذي كتبه المستخدم هو "ما فائدة تعلم الذكاء الاصطناعي في تحسين مهارات التطوير" فسوف يحتوي المتغير عندها على قائمة من النصوص التي حصل عليها من الملف مع درجة التشابه مع السؤال المطروح على نحو مشابه للبنية التالية: self.docs = [ {"text": "تعلم لغات البرمجة يساعد في تطوير مهارات البرمجة", "similarity_score": 0.85}, {"text": "تعلم الذكاء الاصطناعي يحسن من تجربة المستخدم", "similarity_score": 0.92}, # ... وهكذا تأخذ هذه العملية بعض الوقت لقراءة الملف بالكامل ومعالجته بالاعتماد على حجم الملف وبعد اكتمال تحميل الملف وتحويله لتضمينات وفهرسته بالشكل المطلوب، سيُفعّل زر طرح السؤال إذ يمكن للمستخدم الآن كتابة أي سؤال في الحقل النصي question_entry للإجابة عليه بناءً على المحتوى الذي أنشأه البرنامج. self.progress_label.config(text="اكتملت عملية التحميل يمكنك طرح السؤال الآن") self.progress_bar.stop() self.progress_bar["value"] = 100 # تمكين زر طرح السؤال self.ask_button["state"] = tk.NORMAL الخطوة التالية والأخيرة هي تعريف التابع ask_question وهو أهم تابع في تطبيقنا وسنستدعيه بعد كتابة السؤال والنقر على زر طرح السؤال، ليبدأ بالبحث عن إجابة مناسبة على السؤال من محتوى المتغير doc ويرسل الطلب لواجهة OpenAI لتقديم إجابة مناسبة. def ask_question(self): user_question = self.question_entry.get() if user_question: llm = OpenAI(model="gpt-3.5-turbo-instruct", api_key=openai_api_key, temperature=0.0) chain = load_qa_chain(llm, chain_type="stuff") with get_openai_callback(): response = chain.run(input_documents=self.docs, question=user_question) print(response) # عرض الإجابة على السؤال self.result_text.tag_configure("center", justify="center") # مسح أي نص قديم إن وجد self.result_text.delete("1.0", tk.END) self.result_text.insert(tk.END, response, "center") كما هو موضح في الكود أعلاه سيحصل التابع على نص السؤال الذي أدخله المستخدم في الحقل النصي question_entry ثم يخزنه في المتغير user_question ويمرر مدخلات المستخدم إلى النموذج gpt-3.5-turbo-instruct لتوليد الإجابة، وهنا نحتاج كذلك لإدخال قيمة المفتاح openai_api_key لإنشاء اتصال مع واجهة برمجة تطبيقات OpenAI ولتخصيص أي وسطاء نحتاجها لتخصيص إجابة النموذج وأهم هذه الوسطاء temperature الذي يحدد درجة دقة السؤال. ويفضل في حالة تطبيقنا أن تبقى قيمته صفر للحصول على إجابات منطقية وحتمية تلتزم بمحتوى الملف، وعدم ترك النموذج يبدع ويؤلف إجابات لا صلة لها بالسياق وسنوضح المزيد عنه لاحقًا عن تجربة تنفيذ التطبيق. بعدها نستدعي الدالة load_qa_chain التي تنشئ سلسلةً نصيةً من نوع stuff لترسلها كمطالبة إلى الواجهة البرمجية OpenAI التي تفهم بدورها الطلب الذي أرسلناه وتعيد لنا الإجابة المناسبة response. ملاحظة: يحدد نوع السلسلة chain_type طريقة تمرير المستندات إلى النموذج اللغوي الكبير LLM وهنا مررنا القيمة ليكون stuff التي ترسل جميع المستندات في طلب واحد للواجهة البرمجية وهي تناسب حالة التعامل مع مستند واحد أو عدة مستندات صغيرة الحجم وتتضمن نفس طبيعة المحتوى، وهناك طرق أخرى هي Map-reduce تفيد في حال التعامل مع مستندات كبيرة هي تلخص كل مستند على حدا ثم تجمع التلخيصات في ملخص نهائي. أخيرًا نكتب كود تشغيل التطبيق كبرنامج رئيسي من خلال تحميل بيانات مفتاح OpenAI API من ملف ‎.‎env وفحص فيما إذا كان المفتاح قد تم تعيينه أم لا، والبدء بإنشاء واجهة المستخدم الرسومية وتشغيل التطبيق حتى يتم إغلاق النافذة. if __name__ == "__main__": load_dotenv() openai_api_key = os.getenv("OPENAI_API_KEY") if openai_api_key is None: print( "OpenAI API تأكد من تعيين قيمة مفتاح" ) else: root = tk.Tk() app = askpdfgui(root) root.mainloop() تجربة عمل التطبيق لننفذ الآن كود التطبيق ونختبر آلية عمله: انتقل لمسار وجود التطبيق واكتب الأمر python ask_pdf.py في سطر الأوامر أو الطرفية لتشغيله، ستظهر لك الواجهة الأولية ولتجربة التطبيق سأنقر على زر "حمل ملفك هنا" يمكن تحميل أي ملف pdf خاص بك في التطبيق، وفي حالتي سأختار ملف يتحدث عن لغات برمجة الذكاء الاصطناعي كما يلي: بعد اكتمال عملية التحميل سأطرح السؤال التالي: "ما هي لغات برمجة الذكاء الاصطناعي؟" وسأحصل على الإجابة كما هو موضح في الصورة التالية: كما يمكن طرح أي أسئلة أخرى حول الملف مثل اسم الكاتب أو تاريخ نشره وسيتمكن من الإجابة كما توضح الصورة أدناه: الآن لو طرحت سؤالًا لا علاقة له بمحتوى هذا الملف مثل "من اخترع المصباح الكهربائي" ستكون النتيجة كما يلي: تأثير الوسيط Temperature على دقة نتائج التطبيق يستخدم المعامل أو الوسيط temperature كما وضحت سابقًا للتحكم في دقة أو عشوائية النتائج التي تعيدها نماذج واجهة برمجة تطبيقات OpenAI وتتراوح قيمة هذا الوسيط بين 0 و 2، فعند ضبط درجة الدقة على قيم قريبة من الصفر ستحصل على نتائج واقعية وذات صلة بالطلب وحين تضبطه على قيم قريبة من 2 ستحصل على نتائج أكثر إبداعًا لكنها قد تكون غير دقيقة ولا صلة لها بالسؤال. لذا عليك تعديل قيمة هذا المعامل بما يتناسب مع طبيعة تطبيقك، وهل يحتاج للدقة كما في حال تطبيقنا الذي يبحث عن النتائج الموافقة للسؤال، أم يسمح فيه الإبداع والابتكار كتطبيقات تأليف القصص والروايات. سأجرب على سبيل المثال تغير درجة الحرارة في الكود السابق وجعلها مثلًا 1.5 وأحمّل الملف نفسه واطرح سؤال "من هو أديسون؟" مثلًا ستكون النتيجة غير منطقية كما يلي! أما عند إعادة ضبطه بالقيمة 0 فسيجيب التطبيق بأنه لا يملك معلومات عن أديسون وفق الملف الذي وفرته له. قيود على عدد الرموز Tokens في التطبيق يمكنك تجربة التطبيق على أي ملف pdf خاص بك، لكن تملك نماذج من OpenAI API حدًا أقصى لعدد الرموز Token Limits التي تمثل إجمالي طول المدخلات التي تستقبلها والنتائج التي تولدها وفي حالة النموذج gpt-3.5-turbo-instruct المستخدم في الكود فالعدد الأقصى هو 4096 رمزًا، وبالتالي قد تحصل على الخطأ التالي عند تحميل ملفات كبيرة وتجاوز إجمالي الرموز في دخل وخرج النموذج هذا العدد، ومن الإجراءات الممكنة لتجاوز هذه القيود، تحديد قيمة المعامل max_tokens للنموذج كي تحدد له طول الرد الذي سينتج وتمنعه من إنشاء محتوى طويل جدًا أو تقصير نص الطلب أو السؤال قدر المستطاع. كما تحدد بعض النماذج سرعة معالجة الرموز في الدقيقة الواحدة، فالحد الأقصى المسموح به للتضمينات في نموذج text-embedding-ada-002 هو 15000 رمز في الدقيقة، وبالتالي إذا استخدمت ملفات pdf كبيرة تتجاوز هذه الحدود فسوف تحصل على كذلك أخطاء في التنفيذ بسبب القيود التي تفرضها الواجهة البرمجية ولحلها عليك رفع خطة الاشتراك في الواجهة البرمجية. الخلاصة بهذا نكون قد وصلنا لنهاية مقالنا، الذي شرحنا فيه خطوات إنشاء تطبيق بايثون يستفيد من واجهة برمجة تطبيقات OpenAI لتحميل ملف PDF وطرح أسئلة حوله وتوليد إجابات عليها من محتوى الملف، وهناك بالطبع الكثير من الأفكار الأخرى التي يمكنك الاستفادة منها من النماذج اللغوية الكبيرة LLMs في تطوير تطبيقات متقدمة في مجال الذكاء الاصطناعي، أطلق العنان لإبداعك واستفد من قوة هذه النماذج وإمكانياتها الهائلة. اقرأ أيضًا تطوير تطبيق "وصفة" لاقتراح الوجبات باستخدام ChatGPT و DALL-E في PHP تطوير تطبيق "اختبرني" باستخدام ChatGPT ولغة جافاسكربت مع Node.js إعداد بيئة العمل للمشاريع مع بايثون اكتشاف دلالات الأخطاء في شيفرات لغة بايثون كود التطبيق ask_pdf.zip

هل أنت مهتم بتعلم البرمجة والتطوير لكنك تتساءل ما هي مدة تعلم البرمجة؟ وكم أحتاج من الوقت لتعلم لغة برمجة معينة، وهل سأستغرق وقتًا طويلًا لتعلمها والعمل بها؟ وفي مقال اليوم نحاول أن نجيبك على كل هذه الأسئلة ونقدم بعض النصائح المفيدة التي تساعدك على التقدم بشكل أسرع. في الواقع قد تختلف الإجابة على هذا السؤال اعتمادًا على عدة عوامل مثل الوقت الذي يمكنك توفيره لدراسة البرمجة يوميًا ومدى استيعابك، وهل تبدأ من الصفر أم لديك بعض المعلومات المسبقة عن البرمجة، وما هو المجال أو التخصص الذي ترغب بتعلمه كم يستغرق تعلم البرمجة دعنا نتفق أنه ليس من السهل تحديد جواب دقيق لهذا السؤال، جرب مثلًا أن تكتب في محرك البحث جوجل "كم يستغرق تعلم البرمجة" ستفاجئ بالحصول على إجابات متفاوتة بشكل كبير على هذا السؤال قد تتراوح من ثلاثة أشهر إلى خمس سنوات! يعزى هذا التفاوت الكبير في الإجابات إلى وجود عوامل عديدة تلعب دورًا في تحديد مدة تعلم البرمجة، بعض هذه العوامل فردية وتختلف من شخص لآخر فهناك أشخاص يتعلمون المفاهيم الجديدة أسرع من غيرهم، وبعضهم لديه متسع من الوقت يمكن تخصيصه يوميًا في دراسة البرمجة أكثر من غيره، وبعضها الآخر عوامل تتعلق بطبيعة لغة البرمجة التي تنوي تعلمها أو التخصص البرمجي التي تود تعلمه وهل ترغب بالتعلم لدخول سوق العمل أم لمجرد اكتساب مهارات شخصية فكل هذه العوامل تؤثر على وتيرة تعلمك وزمن تحقيق أهدافك. سنناقش في الفقرات التالية بعض العوامل المهمة التي تؤثر على مدة تعلم البرمجة ونوضح كم يستغرق تعلم البرمجة بناء على كل حالة من الحالات لنساعدك على تحديد الوقت المطلوب بشكل تقريبي بحسب حالتك. العوامل التي تؤثر على مدة تعلم البرمجة الخبرة المسبقة صعوبة لغة البرمجة المستوى الذي تطمح للوصول إليه التخصص أو المجال البرمجي أسلوب التعلم جودة مصادر التعلم الخبرة المسبقة فإذا كنت تنوي تعلم البرمجة من الصفر ولم يكن لديك أي خلفية تقنية وليس لديك أدنى فكرة عن مبادئ التعامل مع الحاسوب ومفهوم الخوارزميات وأسس التفكير المنطقي وحل المشكلات وعن أي لغة برمجة سابقة فسيستغرق تعلم البرمجة وقتًا طويلاً منك نظرًا لوجود مجموعة واسعة من المفاهيم التي عليك تعلمها وقد يستغرق الأمر عدة أشهر حتى تتمكن من كتابة استيعاب أساسيات البرمجة وفهم مفردات لغة البرمجة التي تستخدمها وكتابة برنامج الأول بها بنفسك وتنفيذه بشكل صحيح. من الضروري أن لا تشعر بالإحباط في بدايات تعلم البرمجة وتأسيس نفسك بها فالبدايات دومًا هي الأصعب فإذا تخطيت هذه المرحلة فستتمكن من التقدم بتعلم البرمجة بوتيرة أسرع وسيسهل عليك الانتقال لتعلم أي لغة برمجة أخرى. صعوبة لغة البرمجة أحد العوامل المهمة في زمن تعلم البرمجة هو اللغة التي تختارها فهناك العديد من لغات البرمجة المختلفة مثل لغة بايثون Python. وجافا Java و C++ و PHP وغيرها الكثير وبعض هذه اللغات سهل التعلم وبعضها الآخر أكثر صعوبة ويستغرق مدة تعلم أطول فتعلم لغة برمجة سهلة نسبيًا يستغرق حوالي أربعة إلى ستة أشهر وستحتاج لوقت أكبر إذا كنت تتعلم لغة برمجة صعبة. لذا عندما تقرر تعلم البرمجة فمن الأفضل أن تبحث عن لغة لها منحنى تعلم "Learning Curve" سهل وغير حاد أو معقد، ومنحنى التعلم هو طريقة بيانية للتعبير عن صعوبة تعلم الشخص لموضوع خلال فترة زمنية معينة ويعبر عن سرعة التقدم والخبرات المكتسبة في هذا الموضوع مع مرور الوقت. على سبيل المثال تملك لغة بايثون Python منحنى تعليمي أسهل من لغة جافا Java بسبب تعتبر لغة تركيبتها التي تشبه إلى حد كبير اللغة الإنجليزية وقواعدها السهلة، لهذا السبب فإن مدة تعلم لغة البايثون ستكون أقصر من مدة تعلم لغة جافا وتقدر المدة الوسطية لتعلم أساسيات بايثون بخمس إلى عشر أسابيع في حين تصل مدة تعلم جافا من ستة أشهر إلى 18 شهرًا، ويمكنك مطالعة المزيد من المعلومات حول لغات البرمجة التي يفضل أن تبدأ بها تعلم البرمجة من خلال مقال أسهل لغات البرمجة. المستوى الذي تطمح للوصول إليه إذا كنت تقصد عند سؤالك ما المدة التي أحتاجها لتعلم البرمجة أن تتعلم أساسيات البرمجة وتتعرف على طريقة أسلوب كتابة الشيفرات والتعليمات وتعريف المتغيرات وأنواع البيانات، والحلقات والشروط والدوال البرمجية …إلخ. لمجرد اكتساب مهارة تنمي تفكيرك المنطقي والتحليلي وتوسع مداركك وتمكنك من كتابة برامج حاسوبية لحل مشكلات بسيطة أو أتمتة مهامك اليومية المتكررة فهذا الأمر لن يتطلب منك سوى ثلاثة إلى ستة أشهر فقط لتعلم البرمجة بأي لغة كانت. لكن هذه المدة لن تكون كافية لك لاحتراف البرمجة ودخول سوق العمل فهذا الأمر قد يتطلب منك حوالي سنة أو أكثر للعمل على بناء برامج معقدة وتطبيقات احترافية متكاملة تتعامل مع مشكلات فعلية وتنبي من خلالها معرض أعمال جيد يعزز فرصتك في الحصول على عمل مناسب وإذا كنت تحتاج علم لغة برمجة سهلة نسبيًا يستغرق حوالي أربعة إلى ستة أشهر. التخصص أو المجال البرمجي إن مجالات البرمجة كثيرة ومتنوعة مثل تطوير الويب وبرمجة المواقع وبرمجة الألعاب والذكاء الاصطناعي وعلوم البيانات والأمن السيبراني وغيرها الكثير وبتطلب كل تخصص برمجي مجموعة مهارات مختلفة عن الآخر فكلما زادت المهارات المطلوبة وزاد تعقيدها، كلما زاد الوقت الذي تحتاجه لتعلمها. على سبيل المثال، تبلغ مدة تعلم برمجة المواقع حوالي ستة أشهر إلى عام واحد، في حين يحتاج تعلم أساسيات الذكاء الاصطناعي مدة أطول قد تصل لسنة أو أكثر لأنه مجال أكثر تعقيدًا ويتطلب وجود أساس جيد في الرياضيات والإحصاء ويحتج بعض الوقت للتآلف مع مصطلحاته والتعرف على تخصصاته المختلفة وتعلم خوارزميات التعلم الآلي ولغات برمجة الذكاء الاصطناعي كما يحتاج للكثير من الممارسة لإتقانه. أسلوب تعلم البرمجة تختلف مدة تعلم البرمجة أيضًا بحسب الطريقة التي تختارها للتعلم، فإذا اخترت دارسة البرمجة عن طريق التعليم الأكاديمي والتسجيل في إحدى الجامعات فستستغرق وقتًا طويلًا لا يقل عن أربع أو خمس سنوات لأنك ستضطر على الالتزام بمنهج محدد. أما إذا اخترت التعلم الذاتي فستتمكن من توفير الكثير من الوقت وتقتصر اعلى لغات البرمجة والتقنيات التي تحتاج لتعلمها وبقدر ما تثابر وتبذل من جهد وتلتزم بخطة تعلم منظمة وساعات تعلم محددة يوميًا فستختصر من زمن تعلم البرمجة وتتمكن من دخول سوق العمل بسرعة أكبر. جودة مصادر التعلم إذا قررت تعلم البرمجة فستجد الكثير من مصادر التعلم المتنوعة من دروس ومقالات وكتب ومقاطع فيديو ودورات تدريبية وغيرها من المصادر التي تساعدك لكن هذه المصادر ليست على نفس المستوى من الجودة وقد يصعب عليك كمبتدئ تمييز الغث من السمين وتحديد الترتيب الصحيح لمواضيع التعلم والتركيز على تعلم ما يهمك. كما أن تعلمك من مصادر مشتتة وبطريقة عبثية فتارة تشاهد مقطع فيديو عن موضوع ما وتارة تقرأ مقالة عن موضوع آخر وتارة تبدأ بقراءة كتاب ثم تمل منه سريعًا سيزيد بلا شك من مدة تعلم البرمجة وتحقيق هدفك وتذكر أن المشتت لا يصل. فإذا كنت تتعلم البرمجة دون خطة منهجية واضحة وتريد اختصار وقت تعلم البرمجة فمن الأفضل أن تستثمر وقتك وجهدك وتسجل في دورة تدريبية المنهجية التي تقدم لك المعرفة التي تحتاجها بالتسلسل الصحيح وتوضح لك الأدوات والتقنيات التي تحتاجها وتقيم مهاراتك بشكل معياري وتساعدك على تنفيذ تطبيقات عملية تعزز ما تعلمته وتزيد فرصتك في الحصول على وظائف برمجة مناسبة لمهاراتك. ستجد في أكاديمية حسوب الكثير من الدورات التعليمية عالية الجودة بمختلف التخصصات توفر لك إمكانية التعلم من الصفر دون الحاجة لأي معرفة مسبقة وتساعدك على التعلم بطريقة منظمة وتقرن التعليم النظري بالتطبيق العملي والأهم أنها توفر لك مدربين خبراء يرشدونك ويدعمونك طوال رحلتك التعليمية ويساعدونك في الإجابة على أي تساؤل وحل أي مشكلة تواجهك ويسعدون بتقديم المشورة التي تحتاجها حتى تحترف البرمجة وتجد فرصة العمل المناسبة. هل فات الوقت على تعلّم البرمجة كثيرًا ما نسمع أسئلة من قبيل أنا مهتم بالبرمجة والتقنية وأرغب في تعلمها لأعمل في وظيفة أفضل وذات مردود مادي أعلى أو أرغب بتعلم البرمجة لمواكبة التطور التقني وتعزيز مهارات حل المشكلات لدي ولكن عمري (كذا سنة) فهل فات الوقت على تعلم البرمجة؟ دعني أخبرك بأنه مهما كان عمرك فإن الأوان لم يفت على تعلم البرمجة فالعمر لا يشكل أي عائق في التعلم سواء في ظل وفرة الموارد المتاحة لمساعدتك. وقد يستغرق تعلم البرمجة مدة أطول مع التقدم في السن لكنك قادر على تقليل هذه المدة في حال خصصت وقتًا أطول وأسست نفسك بشكل جيد بالاعتماد على مصادر عالية الجودة وامتلكت الإرادة والرغبة الحقيقية للتعلم فهذا كفيل بجعلك تتغلب على أي صعوبات أو عوائق تواجهها. نصائح لتقليل مدة تعلم البرمجة حدد هدفك من تعلم البرمجة والتخصص البرمجي المناسب لك، وضع خطة لتعلم التقنيات واللغات التي تفيدك في هذا التخصص. عزز مهارة حل المشكلات والتفكير المنطقي قبل البدء بالبرمجة فهي مهارات أساسية تقلل مدة تعلم البرمجة. ركز على تعلم لغة برمجة سهلة وتناسب المبتدئين فهذا يسهل عليك استيعاب المفاهيم البرمجية بوقت أقل ويسهل عليك الانتقال لتعلم أي لغة برمجة أخرى. لا تستسلم بسرعة، فتعلم أي شيء جديد سيكون صعبًا في البداية ويستغرق بعض الوقت لفهم الأساسيات ومع الوقت والخبرة تصبح الأمور أسهل. اعتمد على مصدر جيد لتعلم البرمجة ولا تشتت نفسك بكثرة المصادر. احرص على التطبيق العملي لما تتعلمه من مفاهيم فهذا يعزز مهاراتك ويساعدك على بناء معرض أعمال يثبت خبرتك. تعلم مع أصدقاء لديهم نفس اهتمامك وضع معهم هدفًا مشترك وخطة للتعلم وتعاون معهم في حل المشكلات وتعلم المفاهيم الجديدة فهذا يجعل التعلم أكثر متعة ويحفزك على المواصلة. الخلاصة نأمل أن يكون هذا المقال قد ساعدك في تحديد كم يستغرق تعلم البرمجة ومعرفة أهم العوامل التي تلعب دورًا في الإجابة على هذا السؤال بشكل تقريبي، وكما وضحنا في المقال لا يوجد جواب واحد يناسب الجميع على هذا السؤال لكن بإمكانك اختصار مدة تعلم البرمجة ودخول سوق العمل بسرعة بالمثابرة والجهد. وتذكر في الختام أن البرمجة تحتاج منك إلى الاستمرار في التعلم وتطوير نفسك حتى بعد الاحتراف ودخول سوق العمل، فالتقنيات تتغير وتتطور باستمرار ومن الضروري مواكبة هذه التغييرات وتطبيقها في عملك للحفاظ على مكانتك التنافسية وتلبية متطلبات سوق العمل المتجددة. اقرأ أيضًا دليل شامل لتعلم البرمجة قواعد البرمجة ببساطة للمبتدئين اكتشف ما هي البرمجة وما أهمية تعلمها برمجة الحاسوب للمبتدئين لماذا يجب أن تعلم طفلك البرمجة؟

سنبدأ في هذا المقال من سلسلة برمجة الذكاء الاصطناعي في تعلم أساسيات لغة بايثون، وهي من أهم لغات البرمجة على الإطلاق المستخدمة في مجال الذكاء الاصطناعي، ولكنها ليست لذلك فقط؛ إذ تُستعمَل لغة بايثون في كثير من المجالات الأخرى مثل برمجة المواقع وبرامج سطح المكتب وأنظمة التشغيل وغيرها. قبل البدء في أساسيات لغة بايثون: ما هي لغة البرمجة بايثون؟ تعني بايثون في اللغة الإنجليزية نوعًا من الثعابين الكبيرة، لكنها لم تُسمى لذلك بل سُمِّيَت بهذا الاسم تيمنًا ببرنامج ترفيهي قدَّمته قناة BBC يحمل اسم Monty Python’s Flying Circus، وذلك بعد ما شاهده مخترع اللغة. وتُعَدّ بايثون لغةً برمجيةً عامةً، أي تستطيع استخدامها في مجالات عدة على عكس بعض اللغات الأخرى التي تتخصص في مجال ما دونًا عن الآخر، كما تُعَدّ لغةً بسيطةً ومتطورةً للغاية، بالإضافة إلى أنها تدعم البرمجة كائنية التوجه Object Oriented Programming أو OOP اختصارًا. صُنِعت بايثون بواسطة الهولندي جايدو فان روسم Guido van Rossum، وأُصدِرت في شهر 11 من عام 1994م بعدما عُمِل عليها في معهد الأبحاث القومي للرياضيات وعلوم الحاسوب في هولندا، في حين نُشر الإصدار الثاني من بايثون في عام 2000م؛ أما الإصدار الثالث، فقد نُشِر في عام 2008م وهو الإصدار المستخدم حاليًا من بايثون لأن الإصدار الثاني السابق قد توقف دعمه وتطويره. خصائص لغة بايثون تُعَدّ لغة بايثون لغةً مفتوحة المصدر تجد شيفرتها المصدرية على موقع GitHub، وبالتالي يستطيع أيّ مبرمج المشاركة في تطوير اللغة. وبحسب موقع جيت هاب GitHub، فقد شارك أكثر من 1200 شخص حول العالم في تطويرها، كما تُعرَف بايثون بسهولة تراكيب الجمل فيها Syntax التي تشبه تركيب اللغة الإنجليزية بنسبة كبيرة، وهي لغة مهمة جدًا للطلبة والباحثين والمهنيين على حد سواء في الكثير من النطاقات العلمية والعملية. وتتميز بايثون بالميزات التالية: لغة برمجة مفسرة Interpreted تدعم البرمجة الكائنية مناسبة للمبتدئين مدعومة بالكثير من المكتبات لغة مجانية ومفتوحة المصدر تستخدم في العديد من التخصصات لغة برمجة مفسرة Interpreted أي أنها تُنفَّذ مباشرةً مثل لغة PHP ولغة Perl، ولا تحتاج إلى تصريف كامل الشيفرة أولًا ثم تنفيذها مثل لغة C، فلا يتطلب الأمر تحويل الشيفرة الخاصة بك إلى شيفرة ثنائية تفهمها الآلة أولًا لتبدأ عملية التنفيذ، وهذا قد يميز شيفرات بايثون في سرعة تنفيذها أثناء البرمجة. وفي تلك النقطة بالتحديد قد يختلف بعض المبرمجين، فالبرغم من تصنيف بايثون أنها لغة مفسَّرة، إلا أنّ الشيفرة تُصرَّف compiled أولًا ليستطيع المُفسِّر فهمها قبل تنفيذها، لذلك قد تجد بعض النقاشات المتباينة حول بايثون لمحاولة تصنيفها تصنيفًا دقيقًا. يذهب بعض المبرمجين إلى القول بأنّ لغة بايثون لها طريقتها الخاصة في تلك النقطة، فالأمر معقَّد ولا نريد الخوض فيه. تدعم البرمجة الكائنية تدعم بايثون نمطًا يُدعى الكائنية في البرمجة Object-oriented programming (أو تدعى الشيئية أحيانًا)، وهو نمط شهير ومهم، إذ تُكتَب الشيفرة ويُتعامَل مع أجزاء التطبيق على أساس الكائنات Objects، وهو نمط غير مدعوم في بعض اللغات القديمة مثل لغة C، كما أنها تدعم البرمجة الوظيفية Functional والهيكلية Structured وغيرها. أساسيات لغة بايثون مناسبة للمبتدئين تُعَد بايثون مناسبةً جدًا للمبتدئين، حيث أنَّ صياغة الجمل فيها بسيطة للغاية، ولا يتطلب الأمر الدخول في تفاصيل كثيرة عند كتابتها؛ لذلك فهي سهلة التعلم والقراءة. مدعومة بالكثير من المكتبات يمكنك في بايثون إيجاد مكتبات بسيطة الاستخدام تستطيع بها برمجة تطبيقات معقدة جدًا، فهي لغة لديها أرشيف واسع من المكتبات في كافة المجالات تقريبًا. لغة مجانية ومفتوحة المصدر توجد بعض لغات البرمجة غير المجانية، أي أنك مُطالَب بدفع الأموال لشركة ما، كي تستطيع استخدام تلك اللغة، كما أنَه لا يمكنك ولا يمكن لأيّ شخص آخر إصلاح مشكلة ما في اللغة أو أن يطوِّر ميزةً أو خاصيةً جديدةً في اللغة، فالشيفرة المصدرية في تلك الحالة تقع تحت أيدي الشركة المصنعة فقط، وهي الوحيدة التي يحق لها تطوير اللغة أو إصلاح مشاكلها أو إصدار نسخ جديدة منها. أما في بايثون والعديد من اللغات المجانية المفتوحة المصدر، فالأمر مختلف إذ عمِل على على لغة بايثون أكثر من 1200 شخص حول العالم، فالشيفرة المصدرية للغة موجودة ومتاحة على موقع GitHub، ويمكن لأيّ شخص له الخبرة والمعرفة الكافية أن يطوِّر أو يعدِّل ميزةً ما، كما يستطيع مجتمع مبرمِجي بايثون على الإنترنت من المشاركة بآرائهم في تطوير اللغة، فالأمر بالجميع وللجميع، وهي لغة مجانية بالكامل تستطيع استخدامها في أيّ مشروع خيري أو تجاري، بدون أية مشاكل قانونية على الإطلاق. تستخدم في العديد من التخصصات لا يقتصر الأمر أبدًا على برمجة الذكاء الاصطناعي وتعلّم الآلة، ولا يقتصر على برمجة مواقع الويب أيضًا، إذ تُعَدّ بايثون من أكثر لغات البرمجة انتشارًا وتوغلًا في العديد من المجالات في حياتنا اليومية، وفي التخصصات العلمية والأبحاث ومعامل ومختبرات الجامعات حول العالم، لذلك بتعلُُّمك للغة بايثون فإنّ الأمر لا يقتصر على فرصة عمل في مجال الذكاء الاصطناعي فحسب، وإنما تستطيع استخدام معرفتك وخبرتك في بايثون في مجالات أخرى تفتح عليك أبواب دخل إضافية. تُشتهر بايثون أيضًا في استخدامها في برمجة المواقع وتطبيقات سطح المكتب وبرمجة برامج تجارية عبر بايثون مثل أودوو Odoo الذي يُعَدّ أشهرها وله متخصصين وشركات تجارية تعتمد كليةً على استخدامه. كما أنَّ لغة بايثون كما أوردنا تدخل في الكثير من مجالات البحث العلمي، فهي من أكثر اللغات التي تحتوي على مكتبات تهدف إلى خدمة مجالات البحث العلمي والرياضيات من الذكاء الاصطناعي حتى التغير المناخي وتُعَد دراسة لغة بايثون أمرًا أساسيًا بالنسبة لمبرمجي الذكاء الاصطناعي، لذلك سنبدأ الآن في دراسة أساسيات اللغة حتى نكون على قدر من المعرفة المطلوبة لنبدأ في دراسة وتطبيق الخوارزميات الأساسية في تعلُّم الآلة. لذلك فإن السهل البدء بتعلم أساسيات بايثون والبدء في عالم البرمجة بسهولة. تثبيت لغة بايثون أول ما نبدأ به في تعلم أساسيات لغة Python ولكي تستطيع العمل بلغة بايثون، يجب عليك أولًا تثبيت البرنامج الذي يفهم اللغة ثم ينفذها، وذلك لكي يستطيع حاسوبك التعرف على الأوامر التي تكتبها لتعمل عليه بصورة صحيحة، لذلك من الضروري أن تكون أول خطوة نقوم بها هي تثبيت لغة بايثون على حاسوبك. يختلف أمر تثبيت اللغة باختلاف نظام التشغيل، فإذا كان حاسوبك مثلًا يعمل على نظام لينكس Linux، فعلى الأرجح أنّ حاسوبك مثبَّت عليه بالفعل لغة بايثون، وللتأكد من ذلك يمكنك فتح الطرفية Terminal ثم كتابة الأمر الآتي: >> python --version أول الأمر التالي بالنسبة للإصدار الثالث: >> python3 --version إذا كانت بايثون مثبتةً بالفعل على حاسوبك، فسيظهر لك رقم الإصدار المثبَّت، والجدير بالذكر أنه يجب أن يكون الإصدار المثبت لديك هو الإصدار الثالث، وبالتالي يجب بدء رقم الإصدار بالرقم 3؛ أما إذا لم تكن اللغة مثبتةً على حاسوبك، فيمكنك ذلك عبر تنفيذ الأمر الآتي في الطرفية Terminal على لينكس. >> sudo apt-get install python3.6 أما إذا كنت مستخدِمًا لنظام التشغيل ماك macOS بمختلف إصداراته، فعلى الأغلب أيضًا أنّ لغة بايثون مثبتة بالفعل على حاسوبك، وتستطيع اختبار ذلك عبر الأمر السابق ذكره بخصوص نظام لينكس، فإذا لم تكن اللغة مثبتةً، فيمكنك ببساطة تثبيتها مثل أيّ برنامج أخر عن طريق الموقع الرسمي للغة /Python. بعد تثبيت اللغة بالطرق الموضحة أعلاه في نظامي لينكس وماكينتوش، فمن المحتمل ألا يعمل أمر التحقق من الإصدار وألا يكون جاهزًا للعمل بعد، إذ أنه قد لا يُتعرَّف على برنامج بايثون عندما تُنفِّذ الأمر التالي: >> python --version ولحل ذلك يجب تنفيذ الأمر التالي في الطرفية Terminal: >> export PYTHONPATH=/usr/local/bin/python3.6 مع تغيير كلمة python3.6 لأنها قد تختلف حسب الإصدار الذي ثبَّته؛ لذلك يجب التحقق من ذلك المسار على حاسوبك أولًا لترى أيّ الإصدارات يجب استدعاؤها في الأمر السابق. أما في حالة مستخدمي نظام الويندوز، فالأمر بسيط للغاية، إذ تستطيع تنزيل برنامج اللغة من الموقع الرسمي السالف ذكره، ثم تثبيته مثل أيّ برنامج آخر على حاسوبك دون تعقيدات قد لا يعمل كذلك أمر التحقق من إصدار اللغة بصورة تلقائية بعد التثبيت، ولحل ذلك ببساطة يمكنك فتح موجِّه الأوامر Command Prompt في ويندوز ثم تنفيذ الأمر الآتي: >> %path%;C:\Python مع الأخذ في الحسبان إمكانية تغيير النص C:\Python إذا كنت قد تثبَّت اللغة في مسار آخر على حاسوبك أثناء عملية التثبيت. استعمال بايثون مع خدمة Google Colab ضمن أساسيات لغة بايثون وبالرغم من سهولة عملية تثبيت بايثون على حاسوبك، فإنه ليس من الضروري فعلًا فعل تلك الخطوات السالف ذكرها، فقد أصدرت شركة جوجل مؤخرًا ما يُدعى Google Colaboratory عبر موقع الأبحاث الخاص بها \colab.research، وبالتالي تستطيع ببساطة استخدام تلك الخاصية بإنشاء ذلك النوع من الملفات على خدمة Google Drive الموجودة مجانيًا لأي عنوان بريد إلكتروني مُسجَّل على Gmail، بعدها يمكنك البدء في كتابة وتنفيذ شيفرة البايثون الخاصة بك عبر الإنترنت دون الحاجة إلى الدخول في الكثير من التعقيدات والمشاكل التقنية أثناء تعلمك، أو حتى أثناء عملك في برمجة الذكاء الاصطناعي. كما تحتوى تلك الخدمة تلقائيًا على معظم وأهم مكتبات بايثون المستخدَمة في مجال الذكاء الاصطناعي عامةً ومجال تعلّم الآلة خاصةً، فنجد مثلًا تلقائيًا في تلك الخدمة أنّ مكتبات متخصصة في الرياضيات مثل Numpy، ومكتبات متخصصة في رسم البيانات مثل Matplotlib ومكتبات متخصصة في خوارزميات تعلّم الآلة مثل Keras، ومكتبات متخصصة في التعلّم العميق والشبكات العصبية مثل Tensorflow …إلخ مثبتة ومتاحة للاستخدام مباشرةً. أُصدِرت الخدمة أساسًا للتسهيل على العاملين في مجال برمجة الذكاء الاصطناعي، وبالأخص تعلُّم الآلة ليستطيع المبرمج مشاركة الشيفرة المصدرية الخاصة به مع نتائج هذه الشيفرة والملاحظات مع شركائه في العمل أو أي شخص آخر، وهي خدمة سحابية بالكامل، أي أنها تعمل عبر الإنترنت ولا تحتاج إلى أي متطلبات أو إمكانيات في حاسوبك، فكل ما تحتاجه لاستخدام الخدمة هي وصلة الإنترنت وعنوان بريد إلكتروني من Gmail. أفضِّل شخصيًا استخدام تلك الخدمة أثناء التعلم لأنها بسيطة وسهلة، وتحتوي تلقائيًا على الكثير من مكتبات بايثون الخاصة بالذكاء الاصطناعي التي قد يكون تثبيت بعضها عملًا شاقًا إذا حدث خطأ ما أثناء التثبيت والسبب الآخر الذي يدفعني إلى التوصية باستخدام تلك الخدمة بشدة، هو عدم امتلاك بعض أجهزة الحاسوب للإمكانيات اللازمة لتشغيل نماذج تعلّم الآلة، إذ تحتاج بعض الخوارزميات إلى ذاكرة عشوائية RAM كبيرة ليُدرَّب النموذج تدريبًا صحيحًا، وذلك اعتمادًا على حجم البيانات المتدفقة إلى النموذج. ولمزيد من التفاصيل، ارجع إلى مقال دليل استخدام Google Colab. برنامجك الأول في لغة بايثون من أساسيات لغة بايثون أنك تستطيع البدء في كتابة برنامجك الأول بعدة من الطرق، أولها عبر كتابة الشيفرة مباشرةً في الطرفية Terminal في لينكس وماك وموجِّه الأوامر Command Prompt في ويندوز؛ وثانيها، كتابة البرنامج في ملف أو عدة ملفات منفصلة، ثم تشغيلها عبر البرامج السابق ذكرها؛ أما ثالثها فتكون عن طريق خدمة Google Colab التي ذكرناها سابقًا. أما كتابة الشيفرة مباشرة في الطرفية وموجه الأوامر، فالخطوات لذلك بسيطة، وكل ما عليك فعله بعد فتح أحد تلك البرامج حسب نظام التشغيل الخاص بحاسوبك هو تنفيذ الأمر الآتي: >> python أو الأمر التالي بالنسبة للإصدار 3 من بايثون: >> python3 تستطيع بعد ذلك كتابة أوامر بايثون مباشرةً وتنفيذها، كما يمكنك الخروج من هذه الشاشة بعد ذلك عبر كتابة الأمر الآتي: >> quit() وأما كتابة الشيفرة في ملف منفصل، فتستطيع إنشاء ملف جديد في أيّ مكان في حاسوبك وتسميته بأيّ اسم تريده، كما يفضَّل أن يكون الاسم معبِّرًا، فالتسمية البسيطة والمعبِّرة من الأمور المهمة. احفظ بعد ذلك الملف بصيغة py -وهي صيغة اختصارية لكلمة Python-، فإذا كان مثلًا اسم الملف Program، فستكون التسمية الكاملة للملف Program.py، ثم اذهب إلى المكان المخزن فيه الملف غبر الطرفية أو موجِّه الأوامر، وبعدها نفِّذ الأمر التالي: >> python Program.py والطريقة الثالثة، تستطيع ببساطة استخدام Google Colab من خدمة Google Drive ومن ثم إنشاء ملف جديد من نوع Google Colaboratory، ثم البدء في إضافة الفقرات، فيمكنك إضافة شيفرات بايثون في ذلك الملف بجانب نصوص عادية وبذلك تستطيع كتابة ملاحظات وتعليقات بين أسطر الشيفرات ويمكنك في الوقت نفسه تنفيذ الشيفرات ككل أو أجزاء محددة. سنبدأ بأمر الطباعة لكتابة أول برنامج بايثون خاص بك، فوظيفة أمر الطباعة في بايثون وفي كثير من اللغات الأخرى، هي طباعة نص على شاشة المستخدِم عند تشغيل البرنامج، وقد ذكرنا ذلك الأمر سابقًا عند الحديث عن الخوارزميات في البرمجة، فعند كتابة الأمر print والذي يعني اطبع بالإنجليزية، فيجب إلحاقه بقوسين، ومن ثم فتح علامات تنصيص بداخل القوسين تحتوى على الجملة التي نريد طباعتها. print ("Hello World") قد يُستخدَم الأمر print لطباعة النصوص على الشاشة أو لطباعة الأرقام، فالأمر سيان في حالة الطباعة، ولكن لا يجب إضافة علامات تنصيص في حالة طباعة الأعداد. print (3) >> 3 كما أنه من الممكن طباعة نتيجة عملية رياضية بسيطة مثل عمليات الجمع والطرح كما في الأمثلة الآتية: print (3+3) >> 6 print (6-4) >> 2 يمكن أيضًا طباعة عمليات الضرب والقسمة وباقي القسمة، إذ يمكنك عبر كتابة الشيفرة التالية طباعة حاصل ضرب عددين مثلًا: print (6*6) >> 36 والأمر بسيط كذلك لطباعة حاصل قسمة عددين: print (49/7) >> 7.0 أما حالة طباعة باقي القسمة، فسنستخدِم رمز النسبة المئوية %: print (50%7) >> 1 كما يمكنك طباعة أيّ عدد من النصوص باستخدام علامة الزائد + كما في المثال الآتي: print ("Hello " + "World!") >> Hello World! إذا أردنا تضمين قيمة عددية داخل نص، فيجب فيجب تحويل العدد إلى نص لأنّ الأعداد في بايثون وفي عدد من اللغات الأخرى عمومًا هي نوع من أنواع البيانات، لذلك يجب استخدام دالة str في هذه الحالة لتحويل العدد إلى نص لتستطيع لغة بايثون التعامل معها على أساس نص. print ("Hello "+str(2)+"nd "+"World!") >> Hello 2nd World! نستطيع الاستغناء عن دالة str إذا أدرجنا الأعداد داخل علامات التنصيص، إذ ستَعُدّ بايثون الأعداد داخل علامات التنصيص نصًا عاديًا، كما سنتعرف على الدوال بصورة أكبر في الصفحات القادمة. print ("Hello " + "2nd " + "World!") >> Hello 2nd World! المعرفات في بايثون تعد المعرِّفات Identifiers من أساسيات البايثون وهي الكلمات التي تستطيع من خلالها تعريف اسم متغير Variable أو ثابت Constant أو دالة Function أو صنف Class أو وحدة Module، ونختصر ذلك كله الآن بكلمة المعرِّفات فقط للدلالة على أيّ منهم، فتلك المتغيرات والثوابت والدوال والأصناف والوحدات، كلها مواضيع وسنتعرف عليها بالتفصيل في هذا الكتاب. تخضع تسمية المعرفات إلى قواعد محدَّدة لا يُمكن الخروج عنها في بايثون؛ لأنه عند الخروج عن إحدى القواعد سيطبع مفسر بايثون رسالة خطأ عند محاولتك تشغيل البرنامج، وتلك القواعد كما يلي: يجب أن تبدأ بحرف إنجليزي أو شَرطة سفلية Underscore _ ولا يُمكنها البدء برقم أبدًا. لا يمكنها احتواء رموز مثل % أو $ أو & …إلخ، ولكن يمكنها احتواء الأرقام. ألا تكون مطابقةً لأيّ كلمة من الكلمات المفتاحية في بايثون. الكلمات المفتاحية في بايثون هي كلمات تُستخدَم في أصل اللغة، بمعنى أنّ تلك الكلمات يقرؤها مفسر لغة بايثون لإجراء مهمة ما، فكلمة مثل print كما علمنا من قبل تؤدي مهمة طباعة نص أو عدد على الشاشة، لذلك لا نستطيع تعريف متغير أو ثابت أو دالة بهذا الاسم، وتكون جميع الكلمات المفتاحية في لغة بايثون كما يلي: table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } and exec not as finally or assert for Pass break from print class global raise continue if return def import try del in while elif is with else lambda yield except والجدير بالذكر أنّ جميع تلك الكلمات المفتاحية لا تحتوي على أي حرف كبير، وبما أنّ لغة بايثون لغة حساسة لحالة الأحرف، فمن تسمية أيّ معرِّف بتلك الكلمات في حالة تغيير حالة الأحرف، بمعنى أنه لا يُمكنك تسمية متغير باسم print، لكن يمكنك تسمية متغير باسم Print أو PRINT لأنه بالنسبة لبايثون، تكون الكلمات الثلاثة السابقة مختلفةً تمامًا عن بعضها، وبناءً على ذلك، فإذا أردت تسمية متغير أو دالة أو صنف في بايثون، فيجب عليك اتباع القواعد السابقة. كما أنّ هناك أيضًا في بايثون بعض التوصيات أثناء التسمية، وهي ليست قواعدًا يجب اتباعها بل هي أقرب إلى العُرف، ولكن من الأفضل اتباعها حتى تكون الشيفرة المصدرية في أفضل صورة ممكنة، وتلك التوصيات هي كما يلي: اسم الصنف من المفضل أن يبدأ بحرف كبير مثل Mouse وليس mouse. جميع المعرِّفات الأخرى مثل المتغيرات والدوال من الأفضل أن تبدأ بحرف صغير. إذا عرَّفت متغيرًا ما خاصًا، ولا تريد أن يُستخدَم في أيّ مكان آخر في البرنامج، فمن المفضل بدء اسم المتغير بشرطة سفلية واحدة أو شرطتين إذا كان المتغير خاصًا جدًا. السطور والمسافات لدى بايثون نوعًا فريدًا من القواعد عندما يتعلق الأمر بالأسطر والمسافات وتنظيم الشيفرة، إذ تستخدِم معظم لغات البرمجة الأخرى الأقواس المعقوصة { } لكتابة كتلة من الشيفرات، لكن الأمر في بايثون مختلف قليلًا، إذ تُنظَّم كتل الشيفرات باستخدام المسافات، وهي عادةً مسافة جدولة Tab، أو فراغين أو أربعة فراغات spaces، فنكتب كتلةً من الشيفرات لتُنفَّذ عند تحقق شرط معين بالشكل التالي: if something_happens: do_this() else: do_that() نقول للمفسر في المثال السابق الوهمي إذا حدث هذا الأمر، افعل هذا؛ وإذ لم يحدث، افعل ذاك، فالأمر بسيط للغاية، المهم دقق بالمسافات وكيف أن do_this تدخل ضمن الشرط if أما do_that فتدخل ضمن else. وبالمثل، عند كتابة كتلة من الشيفرة داخل أيّ قاعدة شرطية أو غيرها من القواعد، يجب عليك البدء في كتابة أسطر الشيفرة الخاصة بالكتلة بعد مسافة تفصل بينها وبين أول السطر، أو بمعنى أدق تفصل بينها وبين كتلة الشيفرة التي تسبقها، انظر مثلًا: count = 10 if count >= 10: if count <= 20: print ("Count is between 10 and 20") else: print ("Count is larger than 20") else: print ("Count is less than 10") وإليك المثال التالي لموازنة طريقة بايثون تلك مع اللغات الأخرى مثل لغة جافاسكربت: let count = 10; if (count <= 20) { if (count <= 20) { console.log("Count is between 10 and 20"); } else { console.log("Count is larger than 20"); } } else { console.log("Count is less than 10"); } تضمَّن كتل الشيفرة في هذا المثال بداخل القواعد الشرطية داخل أقواس معقوصة بغض النظر عن المسافة بين كل سطر وبدايته، المثال السابق يكافئ: let count = 10; if (count <= 20) { if (count <= 20) { console.log("Count is between 10 and 20"); } else { console.log("Count is larger than 20"); } } else { console.log("Count is less than 10"); } المثالان السابقان متطابقان تمامًا ويعملان بلا مشكلة؛ أما في بايثون، فتخضع الشيفرة إلى قاعدة مسافات الأسطر تلك، ولا يُمكن كسر تلك القاعدة، كما أنّ كافة مبرمجي بايثون يحبون قاعدة المسافات لأنها تُجبِر المبرمجين على كتابة شيفرة بسيطة ومنظمة وسهلة القراءة. ومن أساسيات البايثون وأهم القواعد الخاصة بالأسطر في بايثون، نجد قاعدة استكمال الأسطر، فإذا كنت تكتب سطرًا ما وكان هذا السطر طويلًا للغاية وتريد تقسيمه إلى سطرين، فستستطيع في بايثون تحقيق ذلك عبر استخدام الرمز \، فإذا كتبت سطرًا يجمع رقمَين مثلًا ثم يقسم أحدهما على الآخر، وكنت تريد تجزئة هذا السطر إلى سطرين مختلفين، فيمكنك فعل ذلك كما في المثال التالي: 30 + 6 / 6 >> 31.0 30 + 6 \ / 6 >> 31.0 كتبنا في السطر الأول عملية الجمع مع عملية القسمة في سطر واحد مباشرةً وأنتج ذلك العدد 31، أما في المثال الثاني كتبنا عملية الجمع في السطر الأول فقط، ثم ألحقنا عملية الجمع بالرمز \، واستكملنا السطر التالي العمليات بكتابة عملية القسمة مباشرةً، وأنتج ذلك في النهاية العدد نفسه، لكن توجد مع ذلك حالة خاصة لأيّ سطر في بايثون يحتوي على إحدى الأقواس بمختلف أنواعها، مثل [] أو {} أو ()، إذ يمكن كتابة تلك الأسطر على سطرين أو أكثر دون استخدام الرمز السابق ذكره، فالسطر التالي مثلًا يعمل بدون مشكلة حتى مع عدم استخدامنا للرمز. items = ['item_1', 'item_2', 'item_3', 'item_4', 'item_5', 'item_6'] علامات التنصيص توجد اختلافات بسيطة بين علامات التنصيص في لغة بايثون مثل أي لغة برمجة أخرى، إذ يمكنك في بايثون تضمين أيّ نص بين علامتَي تنصيص مُفرَدة ' أو علامتي تنصيص مزدوجة " أو علامتي تنصيص ثلاثية """ أو ''' لكن من أهم قواعد استخدام علامات التنصيص في بايثون هي إنهاء النص بعلامة التنصيص نفسها المُستخدَمة في البداية، فلا يُمكن استخدام علامة تنصيص مُفرَدة في بداية النص ثم استخدام علامة تنصيص مزدوجة في نهايته، وإنما يجب تطابق العلامة في البداية والنهاية للنص الواحد، وإليك أمثلةً على ذلك في أوامر الطباعة: print ("Hello World!") print ('Hello World!') print ("""Hello World!""") أما بالنسبة لعلامات التنصيص الثلاثية، فتُستخدَم في الغالب لامتلاكها ميزةً غير موجودة في العلامات المفرَدة والمزدوجة، إذ تُعَدّ قادرةً على معالجة النصوص التي تتكون من أكثر من سطر، في حين أنّ علامات التنصيص المُفردة والمزدوجة يجب احتوائها على نص مكوَّن من سطر واحد لا أكثر، فلا يمكنك مثلًا طباعة سطرين متتالين عبر علامات التنصيص المزدوجة، أي لا يمكنك تنفيذ المثال التالي في بايثون بصورة صحيحة: print ("Hello World!") لكن يمكنك تنفيذ ذلك الأمر عند استخدام علامات التنصيص الثلاثية كما يلي: print ("""Hello World!""") >> Hello World! التعليقات في أساسيات لغة بايثون ستحتاج في كثير من الأوقات أثناء كتابتك أو عملك على برنامج ما، إلى كتابة بعض الملاحظات على بعض الأسطر، فقد تكون تلك الملاحظات موجهةً لتذكيرك بكيفية عمل هذه الكتلة من الشيفرة، أو لتذكيرك بأمر ما تريد استكماله في هذه الأسطر في وقت لاحق، وتوفر بايثون مثلها مثل بقية لغات البرمجة إمكانية كتابة التعليقات عبر استعمال الرمز # والذي سيؤدي إلى تجاهل ما يليه حتى آخر السطر، انظر مثلًا الشيفرة التالية: # هذا تعليق print ("Hello, Python!") # تعليق آخر >> Hello, Python! كما ترى، فإنّ المثال السابق يعمل عملًا عاديًا وكأنه مكتوب بالشكل التالي دون تعليقات: print ("Hello, Python!") >> Hello, Python! فإذا كتبت أيّ سطر برمجي بعد رمز # فسيتجاهله مفسر بايثون تمامًا كما لو أنه غير موجود؛ وذلك لأن التعليقات هي في الأساس جمل من اللغة الطبيعية البشرية التي يستخدمها المبرمج للتعليق وكتابة الملاحظات بين تعليمات البرنامج. كما أنه في بايثون توجد طريقة أخرى لكتابة التعليقات في أسطر عدة، وذلك باستخدام علامات التنصيص الثلاثية، ومن مميزات هذه الطريقة أنها قد تُستخدم في توثيق الدوال وغير ذلك، كما أن هنالك أدوات تستخلص تلك التعليقات لتوليد توثيق لشيفرة البرنامج ووظائفه. """This is a multi line comment. It's wonderful how easy is Python language!""" print ("Hello World!") تُستخدَم التعليقات استخدامًا كبيرًا أثناء برمجة التطبيقات المعقَّدة، فغير أنها تُستخدَم للتعليق على الشيفرة، فإنها قد تكون مفيدةً بصورة كبيرة في تعطيل وتفعيل بعض الأسطر في الشيفرة أثناء عملك على حل مشكلة ما، مثل نسخ سطر ما ووضعه بداخل التعليق حتى يتجاهله البرنامج، ولكي أحتفظ بذلك السطر لاستخدامه لاحقًا. تعليمات متعددة في سطر واحد تنتهي التعليمة البرمجية في السطر في معظم لغات البرمجة مثل لغة PHP أو جافاسكربت JavaScript عن طريق كتابة رمز الفاصلة المنقوطة ; مما يسمح بكتابة أكثر من تعليمة برمجية في سطر واحد؛ أما في بايثون، فينتهي السطر عن طريق بداية سطر جديد، ولكن مع ذلك تدعم بايثون تلك الميزة أيضًا، إذ يمكنك إنهاء التعليمة البرمجية عبر الرمز ; وهو بالإنجليزية Semicolon، وهو أمر اختياري وليس إجباريًا كما في اللغات الأخرى، وبذلك تستطيع كتابة أكثر من تعليمة برمجية في سطر واحد مثل اللغات الأخرى. print ("Hello"); print("World") >> Hello >> World اقرأ أيضًا المقال السابق: البرمجة والخوارزميات والذكاء الاصطناعي المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون النسخة العربية الكاملة من كتاب البرمجة بلغة بايثون

نعيش اليوم في عصر يتصف بتفجر غير مسبوق في كمية البيانات، فكل الأجهزة التي نتعامل معها في حياتنا اليومية سواء هواتفنا الجوالة أو مواقع التجارة الإلكترونية التي نتسوق منها أو شبكات التواصل الاجتماعي التي نتصفحها بشكل يومي وحتى أجهزة الاستشعار الموجودة في أجهزة إنترنت الأشياء التي باتت منتشرة في كل مكان حولنا…إلخ. كلها تتعقبنا وتسجل بياناتنا والإجراءات التي نقوم بها والخيارات التي نتخذها ولك أن تتخيل كمية البيانات المهولة التي تولد عن كل هذا طوال الوقت! هذه البيانات الضخمة في شكلها الأولي لا تعني أي شيء في الواقع لذا كان لا بد من تحليلها واستخراج المعلومات المفيدة منها وهنا يأتي دور علم البيانات الحديث الذي يعالج كل جزء من البيانات التي يتم إنشاؤها اليوم لتطوير وتيرة الأعمال واتخاذ القرارات الصائبة والموثوقة التي تعتمد على هذه المعلومات. سنركز في مقال اليوم على أحد التخصصات المهمة في هذا العلم وهو تحليل البيانات Data analysis وهو التخصص الذي يهتم باستخلاص معلومات ذات قيمة من هذه البيانات الخام ونوضح أهميته في عالم الأعمال اليوم ونكتشف أهم الأدوات والتقنيات والمهارات التي تحتاجها لتصبح محلل بيانات محترف، كما سنكتشف أهم الفروقات بين علم البيانات وتحليل البيانات وهندسة البيانات ونسرد بعض الأمثلة الواقعية على شركات تستخدم تحليل البيانات لتحسين أعمالها بأسلوب بسيط وسهل الفهم بعيدًا عن المصطلحات المعقدة. ما هو تحليل البيانات Data Analysis؟ علم تحليل البيانات Data analysis هو تنظيف وتحويل ونمذجة البيانات حتى تحويلها أخيرًا إلى معلومات مفيدة تساعد في اتخاذ قرارات أو توضيح رؤى، حيث يهدف إلى تحويل البيانات إلى معلومات والفرق بين البيانات والمعلومات هو أن الأولى عبارة أن أجزاء بيانات متناثرة تفتقد المعنى مثل عدد 25 أو اسم أحمد بينما الأخيرة هي بيانات لها معنى مثل أن العدد 25 هو عمر أحمد فأصبح له معنى، هذا على مستوى عدد فكيف لو كان لدينا آلاف أو ملايين البيانات والأعداد المماثلة، تخيل! يقوم محللو البيانات باستخراج البيانات الأولية وتنظيمها ثم تحليلها وتحويلها من أرقام غير مفهومة إلى معلومات مفسرة وواضحة وبعد الانتهاء من تفسير البيانات تصاغ النتائج التي تم التوصل إليها بشكل اقتراحات أو توصيات حول الخطوات التالية التي يجب اتخاذها في العمل وتتقاطع هذه المهام مع مهام مهندسي البيانات. يمكنك التفكير في مجال تحليل البيانات كشكل من أشكال ذكاء الأعمال أو ما يعرف استخبارات الأعمال Business intelligence واختصارًا BI، وهو علم يستخدم لحل مشاكل وتحديات معينة داخل المؤسسات والشركات، وتكمن أهميته وقوته في العثور على مجموعات وأنماط البيانات التي يمكنها أن تخبرنا بشيء مفيد وملائم حول مشكلة أو أمر معين من العمل يخص العملاء أو الموظفين أو المنتجات أو المخزون …إلخ. ولا يساعد هذا العلم على فهم السلوك الماضي فحسب بل يمكّننا من التنبؤ بالاتجاهات والسلوكيات المستقبلية وبهذا تكون أي قرارات تتخذ مدروسة بناءً على ما تخبرنا به البيانات وليست مجرد قرارات تعتمد على التخمين والحدس. الفرق بين علم البيانات Data Science وتحليل البيانات Data Analysis لا بد أن نعرف قبل الغوص في الفرق بين علم البيانات وتحليل البيانات أنّ كلا العلمين يتعامل مع البيانات الضخمة لكن لكل منهما نهجه الخاص. وعمومًا يشكل علم البيانات مظلة تضم تحتها علم تحليل البيانات وتستفيد من إمكاناته لكنه يغطي مجالًا أوسع في التعامل مع البيانات. يركز علم البيانات على إيجاد ترابط منطقي بين كم هائل من البيانات، بينما يركز تحليل البيانات على إيجاد ميزات الرؤى المستخلصة من تلك البيانات. بكلمات أخرى: علم البيانات هو فرع من علم البيانات يُعنى بالإجابة عن أسئلة محددة يطرحها علم البيانات وكيفية إنجاز أو تطبيق هذه الإجابات. يقتضي الفرق بين علم البيانات وتحليلها اختلافًا في الطرق المستخدمة في العمل، إذ يستخدم عالم البيانات الرياضيات والإحصاء وخوارزميات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة لتصحيح وتنظيف ومعالجة وتفسير البيانات الخام لاستخلاص الرؤى منها وإنجاز نماذج أولية توضح الترابط بين البيانات المدروسة. أما محلل البيانات فهو من يتفحص مجموعات البيانات ليجد مدلولها ويخلص بنتائج ملموسة، إذ يجمع محلل البيانات كميات كبيرة من البيانات المهيكلة ثم ينظمها ويحللها ليتعرف على الأنماط التي يبحث عنها، ثم يحاول بعد ذلك تصوير هذه الأنماط بعرضها على شكل مخططات ورسومات وغير ذلك من الأشكال التي تسهل الفهم والتفاعل مع النتائج. باختصار ينقّب علم البيانات في البيانات الخام بحثًا عن رؤى وأفكار منها، بينما يُستخدم تحليل البيانات في نقل هذه الرؤى والأفكار التي قد تبدو معقدة إلى لغة أبسط يفهمها التقنيون وغير التقنيين في المؤسسة التي طلبت الدراسة ويطورون أنظمة لأتمتة وتحسين الأداء العام للعمل مع البيانات. وقد أفردنا لعلم البيانات مقالًا مفصلًا بعنوان علم البيانات Data science: الدليل الشامل يمكنك الرجوع إليه للاستزادة حول تخصص علم البيانات. أهمية تحليل البيانات في شركات الأعمال تبرز أهمية تحليل البيانات في المقام الأول بسبب الكمية الضخمة من البيانات التي تجمع في مختلف المنظمات ومؤسسات العمل فعلى سبيل المثال تقوم شركات البيع بالتجزئة اليوم بجمع وتخزين كميات هائلة من البيانات وتتعقب أي منتجات أو خدمات قمت بتصفحها وشرائها وتسجل كافة الصفحات التي قمت بزيارتها على مواقعها الإلكترونية وتتعقب القنوات التي اشتريت منها وتتعرف على عاداتك في الإنفاق وتجمع كل شاردة وواردة عنك! هذه البيانات التي تجمع بكميات مهولة هي واحدة من أهم أصول الشركات التجارية وأكثرها استراتيجية في عالم الأعمال لكن هل تساءلت لماذا تتنافس الشركات فيما بينها لجمع كل هذه المعلومات؟ لأن التنقيب في هذه البيانات وتحليلها وفهمها يساعدها على استخراج كنوز منها وهذه الكنوز هي معلومات قيمة تساعد أصحاب العمل على اتخاذ أفضل القرارات وتطوير الأداء بشكل مضمون. فالحصول على البيانات وجمعها لا يكفي وحده وهو ليس الغاية في الواقع فماذا يفعل صاحب العمل بكميات مهولة من البيانات المختلفة في بنيتها والتي قد تكون في كثير من الأحيان مكررة أو ربما ناقصة أو غير دقيقة، صاحب العمل يريد في النهاية الخلاصة أو بكلام آخر يريد القصة التي ترويها هذه البيانات والمستنتجة من كل هذا الزخم كي يبني عليها قرارًا صائبًا بشأن الميزانية أو الأسعار أو الموارد وفي نهاية المطاف يسعى في المقام الأول لزيادة أرباحه النهائية وهنا يبرز دور علم البيانات وتحليل البيانات. فشركات البيع على سبيل المثال قادرة الاستفادة من تحليل هذه البيانات في معرفة العادات الشرائية لعملائها وتوصيتهم بأنسب المشتريات وتحديد التحسينات الأنسب في أسعارها وتتبع مخزونها وكشف عمليات الاحتيال ومقارنة مستوى المبيعات وغير ذلك الكثير. وكي تتمكن الشركات من ذلك يجب أن تتمكن من صياغة البيانات وتمثيلها بشكل تقارير مناسبة توضح لصناع القرار في مجال الأعمال المغزى منها وتمكنهم على فهم دلالاتها واتخاذ إجراءات موثوقة وسريعة بالاعتماد عليها وإحداث تغيير إيجابي داخل الشركات لذا تلجأ إلى تحليل البيانات الذي يفسر لأصحاب العمل كل ما تحاول البيانات إخبارهم به. مهام محلل البيانات يلعب محلل البيانات دورًا حيويًا ومهمًا في الشركات والمنظمات ويساعدها على فهم البيانات الضخمة المتوفرة لديها ويتعاون مع باقي أعضاء فريق البيانات للمساعدة في استخراج عن أي معلومات مفيدة وقيمة. كما يقوم محلل البيانات بجمع وتحليل البيانات لحل مشكلة معينة ويكون مسؤولًا عن تحويل البيانات الأولية إلى رؤى ذات مغزى ويستخدم البيانات والأفكار التي توفرها عملية تحليل البيانات لحل مشاكل محددة أو الإجابة على أسئلة محددة. وإليك قائمة بأهم المهام التي يقوم بها محلل البيانات: جمع البيانات الأولية معالجة البيانات ضمان أمن وخصوصية البيانات نمذجة البيانات فهم وتفسير البيانات عرض البيانات نستعرض في الفقرات التالية المزيد من التفاصيل حول كل مهمة من هذه المهام. 1. جمع البيانات الأولية الخطوة الأولى هي جمع البيانات الخام ويمكن أن يقوم محلل البيانات بهذه المهمة ويجمع المعلومات المطلوبة فالبيانات التي سيحللها قد تكون موجودة في مصادر مختلفة، فهي إما أن تكون موجودة في قواعد بيانات الشركة مبعثرة هنا وقد يحتاج لجمعها من خلال إجراء استطلاعات الرأي أو من خلال تتبع بيانات زوار موقع الشركة على الويب، أو من خلال الاستعانة ببيانات الشركات المنافسة حيث يمكن للشركات تبادل البيانات فيما بينها لتحقيق مصالح مشتركة. 2. معالجة البيانات بعد جمع البيانات يجب على محلل البيانات البدء بتنظيف وإعداد هذه البيانات الأولية لأنها في الغالب تحتوي على نسخ مكررة أو قيم خاطئة أو غير دقيقة أو مفقودة للحصول على بيانات سليمة وموثوقة ومفهومة وذات جودة عالية وقد يحتاج إلى تحويل البيانات من هيكل إلى آخر أو من نوع إلى آخر حتى يصبح من الممكن التعامل معها بإحدى لغات البرمجة أو تخزينها في قواعد البيانات كي تكون تفسيرات هذه البيانات دقيقة فإذا لم تكن البيانات التي نبني نحللها نظيفة وصحيحة لن تكون التحليلات والنتائج التي تحصل عليها دقيقة. أحيانًا وفي الشركات أو المشاريع المتوسطة إلى الكبيرة يتولى هذه المهمة مهندس البيانات الذي يركز على هذه المهمة نظرًا لكبر المشروع أو ضخامة البيانات بينما يركز محلل البيانات على عملية التحليل بعيدًا عن عملية الجمع والمعالجة والتجهيز الذي يكون دوره تاليًا. 3. ضمان أمن وخصوصية البيانات قد يحتاج محلل البيانات لإخفاء هوية البيانات الحساسة والشخصية أو حذفها بالكامل لمنع الآخرين من الاطلاع عليها عندما لا تكون هناك حاجة لها للحصول على النتيجة التي يريدها، وأيضًا قد يتولى مهندس البيانات هذه المهمة وتأتي البيانات مشفرة ومحمية إلى محلل البيانات ليقوم بالخطوات التالية. 4. نمذجة البيانات الخطوة التالية هي تحليل وتحديد نقاط البيانات المختلفة التي تم جمعها وإنشاءها بواسطة محللي البيانات واختيار أنواع البيانات المراد تخزينها وجمعها وإنشاء علاقات بينها وتحديد كيفية ترابط مجموعات البيانات مع بعضها البعض وكيفية عرض هذه البيانات وتساعد النمذجة الصحيحة للبيانات على تسريع وتيرة فهمها وإعداد التقارير الخاصة بها. 5. فهم وتفسير البيانات بعد نمذجة البيانات تأتي الخطوة التالية وهي تفسير هذه البيانات من خلال تحديد الأنماط أو الاتجاهات في البيانات التي يمكنها أن توفر معلومات مفيدة تُستخلص منها إجابات على أسئلة توضح سلوكيات أو تفسر أسباب لمشكلات تخص العمل كما تُبنى عليها قرارات وغيرها. 6. عرض البيانات الخطوة الأخيرة والضرورية التي يتوجب على محلل البيانات القيام بها هي عرض وتقديم البيانات بشكل يضفي عليها الحيوية فالمعلومات التي حصلت عليها يجب أن تصاغ على هيئة مخططات ورسوم بيانية وتقارير مكتوبة بألوان متناسقة وخطوط مفهومة ثم تقدم لأصحاب العمل المهتمين لمساعدتهم على فهم ما تعنيه هذه البيانات وتمكينهم من اتخاذ قرارات دقيقة وحيوية بشأنها. هل تحتاج إلى تطوير أعمال شركتك وتحسين فرصها؟ وظّف محلل بيانات محترف من مستقل لتحليل بياناتك وتقديم رؤى استراتيجية تعزز أداء نشاطك التجاري أضف مشروعك الآن مجالات تحليل البيانات نظرًا للتطور التقني الحاصل في عصرنا الراهن فقد أصبح جمع البيانات وفرزها وتحليلها أمرًا ضروريًا لأي مجال من مجالات الحياة وبات من الضروري توظيف محللي البيانات في كافة قطاعات العمل، وفيما يلي نستعرض بعض المجالات والتخصصات التي يمكن لمحللي البيانات العمل فيها. محلل الأعمال محلل الأعمال هو المسؤول عن تحليل ومعالجة البيانات التي تساعد الشركات والمؤسسات على تفسير وتوثيق العمليات التجارية والمنتجات والخدمات والبرامج ويتمثل دوره الأساسي في زيادة كفاءة الأعمال. محلل تسويق محلل التسويق أو محلل أبحاث السوق هو الشخص المسؤول عن جمع وتحليل بيانات المنافسين والعملاء فهو يدرس المنافسين ويبحث عن تفضيلات العملاء وظروف العمل واتجاهات السوق وأي معلومات أخرى تساعد في جهود التسويق للشركة مثل تحديد المبيعات المحتملة لمنتج أو خدمة ما أو تحديد المنتجات التي يفضلها الناس وتقدير تكلفتها وتحديد الفئات التي ستشتريها ويسعى بشكل أساسي لزيادة الإيرادات وتحسين الحملات التسويقية. محلل العمليات محلل العمليات أو محلل أبحاث العمليات هو المسؤول عن تحليل وتقييم البيانات بهدف تحسين العمليات التجارية وحل المشكلات الداخلية وضمان سير عمليات الشركة بسهولة وسلاسة وإنشاء نماذج التسعير والتسويق، فهو من يحدد الحملات التسويقية التي ستجلب عملاء جدد ويجد الطرق الأنسب لخفض التكاليف دون المساس بجودة المنتج أو الخدمة التي تقدمها الشركة. محلل نظم تقنية المعلومات يعرف محلل نظم تقنية المعلومات أيضًا باسم محلل النظم وهو متخصص تقني لديه معرفة واسعة بأنظمة التشغيل والبرامج والأنظمة الأساسية ومهمته الأساسية تحليل وتصميم وتنفيذ نظم المعلومات والعمل على مشاكل العمل باستخدام التقنيات والأدوات التي يحترفها. المحلل المالي المحلل المالي Financial Analyst هو شخص مسؤول عن جمع البيانات وتنظيم المعلومات وتحليل البيانات المالية السابقة للعملاء والشركات بهدف تقديم المشورة الأفضل حول كيفية إنفاق الأموال لتعظيم الأرباح وتقييم نتائج السندات والأسهم والاستثمارات الأخرى. محلل كميات محلل الكميات أو المحلل الكمي quantitative analyst هو شخص متخصص في حل المشكلات المالية وإدارة المخاطر باستخدام الأساليب الرياضية والإحصائية فهو يطور وينفذ نماذج متقدمة تساعد المؤسسات والشركات التي تعمل في مجال الاستثمار وتداول الأوراق المالية مثل شركات التأمين وشركات المحاسبة وشركات البرمجيات المالية على اتخاذ القرارات المناسبة وتحديد فرص الاستثمار والتسعير المناسبة وإدارة المخاطر. محلل ذكاء الأعمال محلل ذكاء الأعمال business intelligence يحلل تقارير أبحاث السوق التي تسلط الضوء على أنماط السوق والاتجاهات التي قد يكون لها تأثير على عمليات الشركة وأهدافها المستقبلية ويعرض النتائج على الجمهور المناسب. محلل استراتيجي محلل استراتيجيات الشركة هو المختص في حل مشاكل العمل فهو يعتمد على تحليل البيانات التي تمكنه من توفير نتائج مفيدة تساعد الشركات على اتخاذ قرارات أفضل ومعالجة التحديات التي تواجهها وتحديد فرص النمو الجديدة للشركة وتطوير الخطط التي تحدد أفضل الطرق والاستراتيجيات لتحقيق الأهداف. محلل طبي يهتم المحلل الطبي أو محلل الرعاية الصحية بجمع وتنظيم وتحليل وتفسير البيانات الطبية مثل بيانات المرضى والعلاجات والمنتجات الطبية لتحسين العمليات التجارية للمستشفيات والمرافق الطبية وتطوير أدائها. محلل الأمني فحص المحلل الأمني البيانات لفحص أي تهديدات محتملة وتحديد ما إذا كان هناك هجوم قد وقع أو على وشك الوقوع. قد يستخدمون أيضًا معرفتهم الإحصائية والرياضية لتطوير طرق جديدة لجمع البيانات حول تهديدات محددة أو هجمات محتملة. مدير تحليل البيانات يوجه مدير تحليل البيانات فريق محللي البيانات في مقر العمل وينسق العمل بينهم ويشرف على عمليات تحويل البيانات الأولية إلى رؤى تجارية يمكن استخدامها لاتخاذ القرارات ويساعد في التوصية بحلول لإنجاز العمل والبحث عن طرق فعالة لجمع البيانات وإنشاء وتطوير النماذج الإحصائية المعقدة واستخدام الخوارزميات والاستراتيجيات الفعالة لتحليل البيانات. مسؤول قاعدة البيانات يراقب مسؤول قاعدة البيانات قاعدة البيانات ويهتم بسلامة بياناتها وسلامة الأجهزة التي توجد عليها وهو يشارك في معالجة البيانات وتحويلها والتحقق من صحتها وتنظيفها لتلبية احتياجات العمل والمتطلبات كما يهتم بأمن هذه البيانات ومنح الوصول لها واستخدامها وفق احتياجات ومتطلبات العمل فقط وتقييد وصول المستخدمين غير المصرح بهم إليها. ارتقِ بأعمالك وابدأ التحول الرقمي انقل نشاطك التجاري إلى الإنترنت وطور أنظمة رقمية شاملة لتنمية أعمالك مع خدمات الخبراء على خمسات ابدأ التحول الرقمي الآن أنواع تحليل البيانات يقسم تحليل البيانات إلى خمس مكونات أو أنواع وهي كالتالي: التحليل الوصفي Descriptive التحليل التشخيصي Diagnostic التحليل التنبؤي Predictive التحليل التقديري Prescriptive التحليل الإدراكي أو المعرفي Cognitive وكلما كان محلل البيانات أكثر خبرة كلما كان قادرًا على تحديد النوع الصحيح من التحليلات بما يتناسب واحتياجات العمل كي يضمن تحقيق أقصى استفادة من البيانات التي تمتلكها المؤسسة وبالتالي تحقيق أفضل النتائج من هذا التحليل. دعنا نتعرف بالتفصيل على طريقة إجراء كل نوع من هذه التحليلات وأهميتها في مكان العمل. 1. التحليل الوصفي Descriptive Analytic التحليل الوصفي هو نوع التحليل الأبسط والأكثر استخدامًا فهو يمكن محلل البيانات من تحليل البيانات المتوفرة باستخدام أدوات تحليل مثل Google Analytics التي تمكنه من فهم ما جرى في مؤسسته أو شركته، فالتحليل الوصفي يوفر لمحلل البيانات الإدراك المتأخر لما يجري في العمل. على سبيل المثال إذا كنت محلل بيانات وحصل انخفاض مفاجئ في مبيعات موقع التجارة الإلكترونية الخاص بشركتك في شهر ما لن تقف مكتوف الأيدي لتنتظر هل ستتحسن المبيعات في الشهر التالي بل عليك استخدام التحليلات الوصفية لتحليل بيانات كافة الأشخاص الذين زاروا الموقع في هذا الشهر لمعرفة سبب ما حدث وهل هو ناتج عن انخفاض في عدد زيارات الموقع أو خطأ في أحد الصفحات أو مرتبط بموسم محدد وتعثر على إجابة لكافة التساؤلات حياله ووصف النتائج التي حصلت عليها لأصحاب العمل. يمكن أن تستعين في إجراء هذه المهمة بأدوات التحليل مثل جوجل أناليتكس Google Analytics وتستسخدم مؤشرات قياس الأداء الرئيسية KPIs التي تمكنك من تتبع الأداء ومعرفة مدى نجاح وفشل الأهداف الرئيسية. فالتحليلات الوصفية باختصار تساعد في معرفة ما حدث في السابق مثل انخفاض المبيعات أو زيادة الإيرادات أو نقص الموارد وتلخص مجموعات البيانات الكبيرة وتصف النتائج التي تم التوصل لها لأصحاب العمل وتستفيد منها في معرفة أسباب النجاح أو الفشل السابق وإنشاء تقارير بها. هذا النوع من التحليل على أهميته يعطي المحلل نظرة ثاقبة فقط حول ما إذا كان كل شيء في العمل يسير على ما يرام أم لا، لكنه في الواقع لا يفسر السبب الجذري لوقوعها لذا تعمد الشركات عادة على الدمج بين هذا النوع من التحليل وأنواع التحليلات الأخرى للحصول على رؤية أفضل. 2. التحليل التشخيصي Predictive Analytic التحليلات التشخيصية هي الشكل الثاني لتحليل البيانات وهي تساعد أصحاب الأعمال في الإجابة عن السبب الأساسي في وقوع حدث ما أو العوامل التي تؤثر على سير العمل، فعندما يعرف محلل البيانات ما يحدث بالفعل في عمله باستخدام التحليلات الوصفية لكنه يريد أن يعرف الأسباب والعوامل التي تسببت بحدوثها بشكل جذري يأتي دور التحليل التشخيصي للإجابة عن أسئلة حول سبب وقوع الأحداث. على سبيل المثال كي يشخص محلل الأعمال إن كانت زيادة الأسعار الأخيرة على أسعار منتجات الشركة لها علاقة بانخفاض المبيعات يمكنه استخدام التحليل التشخيصي باستخدام برنامج إحصائي مثل Microsoft Excel أو يستخدم خوارزمية معينة تمكنه من تحليل بيانات المنتجات والعملاء وفحصها ومقارنتها للعثور على الإجابة الدقيقة. هناك العديد من المفاهيم الإحصائية التي يجب على محلل البيانات فهمها قبل أن يتمكن من إجراء التحليلات التشخيصية وأهمها اختبار الفرضيات والفرق بين الارتباط والسببية وتحليل الانحدار التشخيصي. تكمل تقنيات التحليلات التشخيصية التحليلات الوصفية الأساسية حيث يساعد دمج التحليلات التشخيصية والوصفية الشركات في العثور على العلاقات بين الأسباب والنتائج وفحص مؤشرات الأداء لاكتشاف سبب التحسن أو التراجع بدقة. بشكل عام تحدث هذه العملية في ثلاث خطوات: تحديد الشذوذ في البيانات فقد تكون هذه الحالات الشاذة تغييرات غير متوقعة فيمقياس أو سوق معين. جمع البيانات المتعلقة بهذه الحالات الشاذة. استخدم التقنيات الإحصائية لاكتشاف العلاقات والاتجاهات التي تشرح هذه الحالات الشاذة. 3. التحليل التنبؤي Predictive Analytic يساعد التنبؤ بالمستقبل أصحاب الأعمال على توقع اتجاهات السوق وسلوكيات العملاء وكشف حالات الاحتيال قبل وقوعها وتحليل المنافسين لتحسين وبناء استراتيجيات حديثة لتحسين نتائج الأعمال. يعتمد التحليل التنبؤي على النتائج التي تم الحصول عليها من التحليل الوصفي والتشخيصي ويستخدم للعثور على إجابات حول الأمور التي من المحتمل أن تحدث في المستقبل بناءً على النتائج والأنماط السابقة. على سبيل المثال يمكن استخدام التحليل التنبؤي في الشركات والبنوك لتحليل التركيبة السكانية للعملاء وسجلات الدفع السابقة والمنتجات التي اشتروها وأي سلوكيات سلبية حديثة وقعت من قبلهم لتوقع العملاء الذين سيتأخرون في دفع المستحقات والفواتير المترتبة عليهم ولن يسددوها في الوقت المحدد مما يمكنهم من إدارة التدفقات المالية بشكل أفضل واتخاذ خطوات للتخفيف من حدوث هذه المشكلة مثل تقديم خيارات دفع أخرى أو إرسال رسائل تذكير إلى العملاء الذين تم التنبؤ بأنهم سيتأخرون في تسديد المستحقات وتحديد أفضل تاريخ ووقت لإرسال هذه الرسائل وأفضل طريقة للاتصال بهم مثل البريد إلكتروني أو المكالمة الهاتفية أو الرسائل النصية …إلخ. كما تستخدم النماذج التنبؤية بشكل كبير في مجال الرعاية الصحية وتحلل مجموعة من البيانات المتغيرة حول المرضى مثل العمر أو العلاجات السابقة أو تاريخ المرض ومعدل الكوليسترول والوزن للتنبؤ بما إذا كان الشخص عرضة للإصابة بأمراض معينة كالسكري أو النوبات القلبية أم هشاشة العظام أم لا. يعتمد إجراء التحليل التنبؤي على الخوارزميات الإحصائية المتنوعة وعلى تقنيات التعلم الإحصائي وخوارزميات التعلم الآلي مثل الشبكات العصبية وأشجار القرار والانحدار …إلخ. التي تساعد محلل البيانات على تقديم توصيات وتوفير إجابات للأسئلة المتعلقة بما قد يحدث في المستقبل ولكونها تحليلات تعتمد على التخمينات والاحتمالات فهي تعطي نتائج تقديرية قد لا تكون صحيحة ودقيقة بنسبة مئة بالمئة. 4. التحليل التقديري Prescriptive Analytic التحليل التقديري هو الخطوة التالية التي تأتي بعد إجراء التحليل التنبؤي وهو يساعد الشركات على امتلاك رؤية ثاقبة عما يجب عليهم القيام به لحل مشاكل العمل بناءً على العوامل المشتقة من البيانات. فأثناء تحليل البيانات الضخمة لا تكون التنبؤات التي حصلنا عليها من المدخلات دقيقة كما ذكرنا وبالتالي لا يمكننا التيقن من السبب الحقيقي في حدوث مشكلات معينة وهنا يأتي دور التحليلات التقديرية. فعندما يحصل محلل البيانات على النتائج من التحليلات الوصفية والتشخيصية والتنبؤية ويعرف ما حدث ولماذا حدث ويتوقع ما قد يحدث في المستقبل يمكنه أن يستخدم التحليل التقديري لمساعدته في تحديد أفضل مسار للعمل وما الإجراءات التي يجب الإبقاء عليها وما الإجراءات التي يجب التخلي عنها لزيادة نتائج ومخرجات الأعمال. تعتمد تقنيات التحليلات التقديرية على تعلم الآلة لكونها قادرة على تحليل كميات كبيرة من البيانات بسرعة وكفاءة أكبر واختبار مجموعة كبيرة من الشروط والعثور على أنماط محددة في مجموعات البيانات الكبيرة وتقديم التوصيات بناء عليها. على سبيل المثال تستخدم خرائط جوجل التحليل التقديري لمساعدتك على اختيار وتقدير أفضل طريق عليك اتباعه للوصول لوجهتك من خلال الاعتماد على جميع البيانات ذات الصلة مثل المسافة والسرعة وحركة المرور إضافة للمعلومات السابقة المسجلة عن الأشخاص الذي سلكوا هذه الوجهة من قبل. ومن الأمثلة الأخرى على هذا النوع من التحليل توقع توصيات المحتوى المناسب لك على منصات التواصل الاجتماعي من خلال تحليل سجلات سلوكك والمحتوى الذي تشاهده وتتفاعل معه سواء على هذه المنصات نفسها أو على أنظمة أخرى وتمرير سلوكياتك السابقة لخوارزمية محددة تحلل هذه البيانات وتقدر بناء على ذلك نوع المحتوى الذي تهتم به وتقترحه لك. 5. التحليل المعرفي Cognitive Analytic هذا النوع من التحليل هو الأكثر تقدمًا ولا زال في بداياته وهو مستوحى من الطريقة التي يعالج فيها دماغنا البشري البيانات أي أنه يحلل البيانات بذكاء يشبه ذكاء الإنسان فهو يستخلص النتائج ويكتسب الخبرة من التعلم ويطور نفسه مع الزمن، ويساعدك على معرفة ما قد يحدث إذا تغيرت الظروف وتحديد أفضل الطرق للتعامل معها وهو أمر لا تستطيع التحليلات البسيطة القيام به. يعتمد هذا النوع من التحليل مجموعة من التقنيات الذكية مثل الذكاء الاصطناعي وخوارزميات التعلم الآلي ونماذج التعلم العميق والمزيد لمعالجة المعلومات واستخلاص النتائج من البيانات والأنماط الموجودة ويتوقع أن تصبح تطبيقاته واستخداماته أكثر فعالية بمرور الوقت من خلال تعلمه وتفاعلاته المستمرة مع البيانات ومع البشر. وباستخدام هذا النوع من التحليل ستتمكن من معالجة اللغة الطبيعية مباشرة مثل سجلات محادثة مركز الاتصال ومراجعات المنتجات فهو لا يفهم الكلمات في هذه النصوص فقط بل يفهم السياق الكامل لما يتم كتابته أو نطقه! على سبيل المثال تعد كل من Cortana من مايكروسوفت، و Siri من أبل، و Watson من IBM وآخرها ChatGPT من OpenAI روبوتات محادثة تستخدم التحليل المعرفي لتتفاعل معك بلغتك الطبيعية وتوفر لك المعلومات والرؤى التي تريدها. يمكن أن تستفيد الشركات من هذا التحليل للنظر في أنماط المشتريات من السنوات السابقة وتحديد المنتجات التي قد تكون شائعة العام المقبل وفهم سبب شعبية ورواج منتج معين وما إذا كانت شعبيته ستبقى في السنوات المقبلة مما يساعدها على تحديد فيما إذا كانت ستواصل تخزين كميات كبيرة من هذا المنتج الرائج أم لا كما يمكن للمؤسسات الطبية استخدام التحليل المعرفي لإعطاء أفضل العلاجات الممكنة للمرضى. هذه كانت نبذة عن أهم أنواع التحليلات التي يمكنك الاعتماد كمحلل بيانات عليها واختيار الأنسب من بينها لتعزيز مسار العمل والحصول على أي إجابات يحتاج صاحب العمل لمعرفتها لتعزيز تواجده في السوق أو زيادة أرباحه أو التخلص من مشاكل العمل الحالية أو المستقبلية …إلخ. دعنا نلخص هذه التحليلات كما يلي: إجراء التحليلات الوصفية لإدراك ما حدث بعد وقوعه. إجراء التحليلات التشخيصية إذا طلب منك معرفة لماذا حدث هذا الأمر. إجراء التحليلات التنبؤية إذا طلب منك أن تكون بعيد نظر وتعرف ماذا يمكن أن يحدث في المستقبل. إجراء التحليلات التقديرية لتكسب أصحاب العمل بصيرة ثاقبة يعرفون من خلالها ما الذي يجب عليهم فعله بعد ذلك؟ إجراء التحليلات المعرفية للحصول على رؤية صحيحة وصائبة لما يجب أن يتم. أهم أدوات وتقنيات تحليل البيانات في السابق كان تحليل البيانات أمرًا صعبًا ومرهقًا بسبب عدم توفر التقنيات المساعدة فكانت البيانات تجمع يدويًا بطريقة مرهقة، لكن يمكن اليوم لمحلل البيانات الاستعانة بالكثير من أدوات تحليل وتمثيل البيانات المتوفرة لمساعدته على أداء عمله بسرعة وسهولة وفيما يلي نذكر أهم 10 أدوات في تحليل البيانات: برنامج مايكروسوفت إكسل Microsoft Excel برنامج Microsoft Power BI برنامج التحليل الإحصائي SAS إطار عمل أباتشي سبارك Apache Spark لغة بايثون Python لغة البرمجة R لغة الاستعلام الهيكلية SQL تطبيق Jupyter Notebook منصة KNIME برنامج Tableau دعنا نشرح كل أداة من هذه الأدوات وكيف يمكن لمحلل البيانات الاستفادة منه في عمله. برنامج مايكروسوفت إكسل Microsoft Excel يمكننا برنامج جدولة البيانات مايكروسوفت إكسل من إجراء الحسابات على البيانات وفرزها وتجميعها ومعالجتها والبحث فيها وعرضها بشكل رسوم بيانية وإنشاء النماذج وإعداد التقارير، لكن المشكلة في برنامج إكسل أنه ضعيف في التعامل مع البيانات الضخمة. برنامج Microsoft Power BI مايكروسوفت باور بي آي Microsoft Power BI هو برنامج احترافي لتحليل بيانات الأعمال وهو برنامج تجاري مدفوع لكنه يوفر نسخة مجانية بمواصفات محدودة وقد بدأ كمكوِّن إضافي لبرنامج Excel ثم أعيد تطويره عام 2010 وصدر كبرنامج مستقل. يوفر هذا البرنامج مجموعة أدوات متكاملة لتحليل بيانات الأعمال وهو برنامج احترافي يسمح للمستخدمين بإنشاء تقارير مرئية تفاعلية ولوحات معلومات وهو يتكامل مع برنامج إكسل و SQL Server وخدمات جوجل السحابية ويوفر العديد من الميزات الأخرى المفيدة لمحللي البيانات. برنامج SAS برنامج SAS هو أداة تحليل إحصائي تستخدم لتحليل معلومات وبيانات المؤسسات التجارية الكبيرة تم تطويره لتحديد سمات العملاء وإعداد التقارير واستخراج البيانات وإجراء التحليلات التنبؤية ويملك وحدات برمجية لاستخدامات متقدمة مثل مكافحة غسيل الأموال وتحليل لإنترنت الأشياء لكنه منتج مدفوع وسعره مرتفع نوعًا ما. أباتشي سبارك Apache Spark أباتشي سبارك هو إطار عمل برمجي سريع وديناميكي وسهل الاستخدام لمعالجة البيانات وهو يحتوي مكتبة غنية لخوارزميات التعلم الآلي ويستخدم عادة من قبل محللي البيانات وعلماء البيانات لمعالجة البيانات الضخمة وغير المهيكلة وإجراء مهام التحليل الثقيلة حسابيًا من خلال توزيعها على عدة حواسيب. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن لغة البرمجة بايثون Python توفر لغة البرمجة بايثون لمحلل البيانات آلاف المكتبات المجانية التي تساعده على استخراج البيانات وتحليلها وإعداد التقارير عنها مثل مكتبات NumPy و pandas التي تبسط إجراء العمليات الحسابية ومكتبات Beautiful Soup و Scrapy لاستخراج البيانات من الويب ومكتبة Matplotlib لتمثيل البيانات رسوميًا وإعداد التقارير حولها. لغة البرمجة R لغة R هي لغة برمجة مفتوحة المصدر تستخدم في التحليل الإحصائي واستخراج البيانات وتوفر الكثير من الحزم المساعدة لمحللي البيانات بشكل مشابه لبايثون، ورغم أن كتابة التعليمات في لغة R أكثر تعقيدًا من لغة بايثون إلا أنها لغة مصممة خصيصًا للتعامل مع المهام الإحصائية وتمثيل البيانات المتقدم. لغة الاستعلام الهيكلية SQL تعد لغة SQL أحد التقنيات الأساسية لتحليل البيانات وإعداد التقارير وهي لغة شائعة وسهلة التعلم ومرنة بشكل كبير ما يجعلها اللغة المفضلة لمحللي البيانات لفلترة البيانات والاستعلام عنها وإعداد التقارير …إلخ. Jupyter Notebook تطبيق Jupyter Notebook هو تطبيق ويب مفتوح المصدر يسمح لمحللي البيانات بإنشاء مستندات تفاعلية تتضمن نصوص وأكواد ومعادلات رياضية ورسوم بيانية تشبه إلى حد ما مستندات وورد لكنها أكثر تفاعلية ومصممة خصيصًا لتحليل البيانات وهو متكامل مع أدوات تحليل البيانات الضخمة مثل Apache Spark. برنامج KNIME KNIME هي منصة مفتوحة المصدر وقائمة على السحابة تملك واجهة رسومية GUI سهلة الاستخدام تستخدم في مهام تحليل البيانات والتنقيب عن البيانات والتعلم الآلي تم تطويرها عام 2004 لصناعة المستحضرات الصيدلانية إلا أن قوتها في تجميع البيانات من العديد من المصادر في نظام واحد دفعت محللي البيانات إلى استخدامها في العديد من المجالات مثل تحليل العملاء وذكاء الأعمال والتعلم الآلي. وهي شائعة لدى الشركات الصغيرة ذات الميزانيات المحدودة. برنامج Tableau برنامج Tableau هو برنامج تجاري عملاق لتحليل البيانات وذكاء الأعمال يمكنه التعامل مع كميات كبيرة من البيانات ومعالجتها وإنشاء حسابات معقدة عليها، ويوفر استعلامات SQL لفلترة البيانات ويمكنك من كتابة استعلاماتك الخاصة وهو سهل الاستخدام ويملك واجهة رسومية GUI تعتمد تقنية السحب والإفلات. كانت هذه قائمة بأشهر أدوات والتقنيات المستخدمة. وتذكّر لا توجد أداة واحدة تفعل كل شيء! عليك كمحلل استخدام الأدوات التي تلبي حاجة عملك بأفضل صورة. مصادر تعلم تحليل البيانات ستجد في أكاديمية حسوب العديد من الدروس والمقالات التي تفيدك في تخصص تحليل البيانات ومن أبرز هذه المصادر دروس تعلم برنامج اكسل المشروحة بطريقة منظمة ومبسطة تساعدك على تعلمه بسرعة وسهولة. وإذا كنت مهتمًا بتعلم لغة بايثون التي تعد من أهم لغات البرمجة المستخدمة في تحليل البيانات فقد وفرت لك أكاديمية حسوب قسم دروس ومقالات متنوعة حول لغة بايثون وهي تُحدَّث باستمرار لذا كن على اطلاع دائم عليها لتتعلم كل جديد وإن كنت تفضل التعلم من الكتب المنهجية يمكنك تنزيل كتاب البرمجة بلغة باثيون من أكاديمية حسوب وللمزيد من المصادر أنصحك بزيارة موسوعة حسوب الشاملة التي تضم توثيقات الكثير من لغات البرمجة، بما في ذلك توثيق لغة بايثون. ومن المصادر المميزة التي تسهل عليك طريق الاحتراف دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python التي توفرها أكاديمية حسوب والتي تفرد فيهًا مسارًا كاملًا يشرح بشكل واضح ومبسط أساسيات تحليل البيانات ويعرفك على أهم أدوات ومكتبات بايثون وآليات تطبيقها لإجراء عمليات التحليل الإحصائي والوصفي والتصوير البياني وتنظيف وفهم البيانات وغيرها ذلك الكثير من المعلومات التي تؤهلك لبدء العمل كمحلل بيانات في أي شركة أو منظمة أيًا كان مجال عملها. كما توفر دورة الذكاء الاصطناعي التي تساعدك في احتراف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة وتطوير تطبيقات ذكية تقوم بتحليل البيانات Data Analysis وتمثيلها مرئيًا، وتطبيقات تعلم الآلة Machine Learning والتعلم العميق Deep Learning وغيرها من التطبيقات المنوعة التي تساعدك على احتراف هذا المجال. وأنصحك كذلك بتعلم البرمجة بلغة R التحليلية باللغة العربية وأسلوب منهجي ومنظم وبشرح مبسط من خلال الاطلاع على مجموعة المقالات والدروس حول لغة R التي توفرها أكاديمية حسوب. وتوفر لك أكاديمية حسوب سلسلة دروس ومقالات عن لغة SQL،كما توفر كتابًا تعليميًا متكاملاً بعنوان ملاحظات للعاملين بلغة SQL 1.0.0 يتضمن مجموعة من الملاحظات والأمثلة العملية عن مختلف مواضيع لغة SQL من الأساسيات حتى الاحتراف. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على مفهوم تحليل البيانات واستكشفنا معًا المهام المختلفة لمحلل البيانات وكيف يتعامل مع جميع البيانات التي يتم إنشاؤها كل يوم والمتاحة في مكان عمله، من بيانات المعاملات في قاعدة بيانات تقليدية وبيانات القياس المختلفة والبيانات التي يتم جمعها من وسائل التواصل الاجتماعي وكيف يستخرج منها المعرفة التي تطور سير العمل وتحسنه للأفضل. هل لديك اهتمام بتحليل البيانات؟ إذا كانت الإجابة نعم فقد حان الوقت لتبدأ من الآن رحلتك في احتراف هذا التخصص الواعد الذي يزدهر الطلب عليه بشكل كبير في سوق العمل.

يمر أغلب مهندسي الذكاء الاصطناعي و تعلم الآلة أثناء تعلمهم للعديد من الخوارزميات الأساسية والتقليدية في تعلم الآلة بمكتبة ساي كيت ليرن Scikit Learn التي توفر هذه الخوارزميات وتوثيقًا جيدًا لها، في هذه المقالة سوف نستكشف هذه المكتبة القوية واستخداماتها ومميزاتها، وما الخوارزميات التي يوفرها، ونستعرض بعض الأمثلة العملية على حالات الاستخدام. ما هي مكتبة ساي كيت ليرن Scikit Learn تعد ساي كيت ليرن Scikit Learn أحد أشهر مكتبات أو أطر عمل لغة بايثون وأكثرها استعمالًا خاصة في مجالات علوم البيانات وتعلم الآلة، فهي توفر مجموعة من خوارزميات الذكاء الاصطناعي المبنية بكفاءة، وتتيح لنا استخدامها بسلاسة حيث تمتلك جميع خوارزميات التعلم المبنية بها طريقة شبه موحدة للتعامل معها، فاستخدام خوارزمية أخرى لنفس الغرض يتطلب ببساطة تغيير سطر واحد من الكود، وتوفر هذه المكتبة إمكانيات كبيرة عند بناء النماذج ومعالجة البيانات وتجهيزها، وحفظ النماذج في صيغة يمكن إعادة استخدامها لاحقًا. مميزات مكتبة ساي كيت ليرن Scikit Learn تسهل مكتبة ساي كيت ليرن Scikit Learn تطوير نماذج تعلم الآلة على المبتدئين والراغبين باختبار الأمور بسرعة، وتوفر لهم العديد من المميزات التي سنسردها ونتعرف عليها مثل: التوثيق الجيد: تتميز المكتبة بوجود توثيق مفصل وأمثلة استخدام كثيرة تساعدنا في البدء بتطوير واستخدام الخوارزميات المختلفة ومعرفة المعاملات التي يمكن ضبطها لتغير أداء النموذج وطريقة تدريبها القيم الافتراضية لمعاملات التحكم : لا داعي للقلق إن كنا نتعلم خوارزمية جديدة ونرغب في تجربتها دون الدخول في جميع التفاصيل وتأثيرات ضبط قيم معاملات التحكم أوالمعاملات الفائقة hyperparameters حيث تضبط المكتبة أغلب العوامل بقيم افتراضية مناسبة لأغلب الاستخدامات، لذا يمكننا التركيز على العوامل الأهم وفهمها بشكل أفضل أدوات للمفاضلة بين النماذج: مع تنوع الخوارزميات المبنية في المكتبة التي يمكنها القيام بنفس المهمة بطرق مختلفة يكون من الصعب على المبتدئ تقرير أي الخوارزميات هو الأفضل للمهمة التي يحاول إنجازها، لذلك توفر لنا المكتبة أدوات للمقارنة بين الخوارزميات المختلفة وعوامل التحكم المختلفة بسلاسة مكتبة غنية بالخوارزميات والأدوات: توفر المكتبة أغلب خوارزميات تعلم الآلة التقليدية، مما يغنينا عن عناء بناء هذه الخوارزميات من الصفر، إذ تتوفر عشرات الخوارزميات التي يمكن تطبيقها من خلال سطور معدودة من الكود، فيمكننا التركيز على تحسين معالجة البيانات وتحسين جودتها واختيار النموذج الأنسب للمشكلة التي لدينا التوافق مع المكتبات الأخرى: تعمل المكتبة بشكل سلس مع المكتبات الأخرى مثل باندا Pandas و نمباي NumPy التي توفر هياكل بيانات وعمليات تسهل اكتشاف أنماط البيانات وتحليلها ومعالجتها لتصبح جاهزة للنموذج الذي نحتاج لتدريبه معالجة البيانات باستخدام ساي كيت ليرن توفر ساي كيت ليرن Scikit Learn العديد من الأدوات الجيدة لمعالجة البيانات وتجهيزها لتدريب النماذج عليها، وكما نعرف تٌعد البيانات وجودتها العامل الأهم في تحسين دقة توقعات النماذج المستخدمة، لذلك هنالك بعض الخطوات التي نحتاج للقيام بها لمعالجة البيانات فمثلًا إذا كانت هناك قيم غير رقمية فنحن بحاجة لتحويلها إلى أرقام فنماذج تعلم الآلة هي نماذج رياضية ولن نستطيع القيام بعمليات حسابية على النصوص أو الصور بشكلها الأصلي. أمثلة على معالجة البيانات الترميز Encoding: هو عملية تبديل بعض البيانات بأرقام يسهل إجراء عمليات رياضية عليها، مع إمكانية إرجاعها لأصلها، يمكن ترميز البيانات في مكتبة Scikit Learn باستخدام الكود التالي: from sklearn.preprocessing import LabelEncoder # ترميز البيانات الوصفية city = ["القاهرة", "الرياض", "دمشق", "القاهرة"] # نعرف المٌرمز الذي يعوض عن اسمٍ برقم يعبر عنه encoder = LabelEncoder() # تقوم هذه الدالة بتجهيز المٌرمز # حيث سيمكننا أن نستخدمه أكثر من مرة بعد هذه الخطوة لترميز البيانات المدخلة له بناءً على أول بيانات أعطت له encoder.fit(city) # الآن يمكننا استخدامه على أي بيانات أخرى لترميزها city_encoded = encoder.transform(city) print(city_encoded) # Output: [1 0 2 1] print(encoder.transform(["الرياض"])) # Output: [0] # عكس الترميز print(encoder.inverse_transform(city_encoded)) # Output: ['القاهرة' 'الرياض' 'دمشق' 'القاهرة'] print(encoder.inverse_transform([2, 1, 0, 0, 1])) # Output: ['دمشق' 'القاهرة' 'الرياض' 'الرياض' 'القاهرة'](city_encoded) التعامل مع القيم المفقودة : قد تتضمن البيانات بعض القيم المفقودة ويمكن التعامل معها في مكتبة Scikit Learn بسهولة من خلال حذف الصفوف التي تحتوي قيمًا مفقودة إن كانت قليلة للغاية، أو التعويض عنها باستخدام المعلومات الإحصائية كالمتوسط الحسابي للقيم، أو بناء نموذج لتوقعها بحسب القيم الموجودة بالفعل. خوارزميات تعلم الآلة في مكتبة Scikit Learn تتضمن مكتبة Scikit Learn العديد من خوارزميات تعلم الآلة التي تساعدنا على تنفيذ مهام متنوعة، وفيما يلي نبذة عن أهم هذه الخوارزميات: أولًا: خوارزميات التعلم الخاضع للإشراف التعلم الخاضع للإشراف Supervised Learning هو نوع من التعلم الآلي يصف المهام التي تكون فيها البيانات المراد توقعها معلوم مخرجاتها الممكنة مسبقًا وتوجد بيانات تحتوي على ملاحظات سابقة تتضمن الوسوم Labels المراد تعليم النموذج توقعها، وسنوضح تاليًا أبرز الخوازرميات التي تندرج تحت هذه النوع. خوارزميات توقع الانحدار Regression توقع الانحدار هو نوع من المهام التي يمكننا القيام بها باستخدام خوارزميات مضمنة في ساي كيت ليرن Scikit Learn، يتوقع هذا النوع من الخوارزميات الحصول على أمثلة سابقة يتعلم منها العلاقة بين المدخلات المعطاة والوسم المراد توقعه، والذي يكون قيمة عددية مستمرة continuous مثل توقع درجة الحرارة أو توقع أسعار المنازل. أمثلة على خوارزميات توقع الانحدار: توقع الانحدار الخطي Linear Regression توقع الانحدار بالدوال متعددة الحدود Polynomial Regression خوزارزميات التصنيف Classification يصنف البشر كل شيء حولهم من الحيوانات والجمادات إلى أنواع الأفلام والروايات، وتتوفر خوارزميات تستطيع محاكاة البشر وتتعلم تصنيف الأشياء المختلفة بإعطاء نماذج وملاحظات سابقة لتصنيفات قام بها البشر من قبل حتي تستطيع الآلة تعلم التصنيف، يمكن الاستفادة من التصنيف في أتمتة العديد من المهام المرجو فيها تصنيف عدد ضخم من العناصر في وقت قليل بالتالي توفير الوقت وزيادة الكفاءة، عملية التصنيف تخرج لنا قيمًا منفصلة discrete. من الأمثلة على استخدام هذه الخوارزميات توقع حالة الطقس هل هو مشمس أم غائم أم ماطر أم حار ...إلخ. وتصنيف الصور، وتوقع تقييمات الأفلام. أمثلة على خوارزميات التصنيف الانحدار اللوجستي Logistic Regression مٌصنّف الجار الأقرب Nearest Neighbors Classification شجرة القرار Decision Tree خوارزميات تجميع النماذج Models Ensemble تتيح لنا ساي كيت ليرن Scikit Learn القدرة على دمج أكثر من نموذج تعلم آلة ليشكلوا نموذجًا أقوى، يمكن تشبيه الأمر بلجنة أو فريق من الأصدقاء كل منهم خبير في مجال معين وعند جمع خبرتهم معًا يغطون على نقاط الضعف الخاصة بهم. يمكن تجميع النماذج باستخدام التصويت Voting حيث نجري تدريب لعدد من النماذج ثم نأخذ بتوقع الأغلبية في حالة كون المشكلة تصنيفية، أما أن كانت المشكلة توقع انحدار يمكن أن تأخذ متوسط التوقعات، لنلاحظ الكود التالي: from sklearn.ensemble import VotingClassifier # التصنيف اللوجيستي model1 = LogisticRegression() # شجرة القرارات model2 = tree.DecisionTreeClassifier() # مٌصنف أقرب الجيران model3 = KNeighborsClassifier(n_neighbors=3) # تجميع لتوقعات النماذج باستخدام التصويت model = VotingClassifier(estimators=[('lr', model1), ('dt', model2), ('knn', model3)], voting='hard') # تدريب النموذج # لاحظ أن مدخلات هذه الدالة هي الخواص المطلوب من النموذج تعلم الأنماط بها # بالإضافة إلى الوسم المٌراد توقعه # تمثل هذه المدخلات التجارب المٌراد للنموذج التعلم منها # يمكنك أن تستخدم هذه الدالة في تدريب أي نموذج في ساي كيت ليرن model.fit(X_train, y_train) # استخدام النموذج في التوقع # البيانات المدخلة للنموذج لم يرها من قبل # ولكنها تحتوي نفس الخواص والأعمدة التي تم تدريب النموذج عليها # نرغب في تدريب النموذج على التعميم لبيانات لم يرها من قبل y_pred = model.predict(X_test) جمعنا في الكود أعلاه عدد من النماذج الضعيفة ومحدودة المعرفة حيث يتدرب كل نموذج على جزء من البيانات، وجمعنا معرفتهم معًا للخروج بتوقع واحد مثال على هذا النوع هو خوارزمية الغابة العشوائية Random Forest وهي تجميع لنماذج من شجرة القرارات Decision Tree البسيطة. تقلل هذه الطريقة من فرص حفظ النموذج للبيانات وتمنحه مرونة أكثر لتعلم الأنماط الحقيقية التي تمكنه من توقع الإجابات الصحيحة عند تعرضه لبيانات جديدة عند تشغيل النموذج. خوارزميات التعلم غير الخاضع للإشراف التعلم غير الخاضع للإشراف Unsupervised Learning هو نوع من تعلم الآلة تكون فيه البيانات غير موسومة، ومهمة النموذج تعلم الأنماط بين البيانات ليكتشف الفروقات بينها، مثلًا إن كانت المدخلات صور فتكون المهمة معرفة أي الصور يمكن اعتبارها تابعة لنفس الشيء دون إعطاء وسم للبيانات في عملية التدريب، ما يعرفه النموذج هو الخواص المُراد للنموذج التعلم منها فقط للتميز بين الصور بناء عليها، وسنوضح تاليًا أبرز الخوازرميات التي تندرج تحت هذه النوع. خوزارميات العنقدة أو التصنيف العنقودي Clustering لا نوفر للنموذج في هذه الحالة التصنيفات والوسوم المتوقع انتماء البيانات لها على غرار التصنيف العادي، ففي العنقدة Clustering على النموذج أن يكتشف هذا بنفسه من خلال تعلم الأنماط الموجودة بالبيانات للتمييز بينها. تستخدم خوزارميات العنقدة في أنظمة التوصية Recommendation systems لتقديم اقتراحات شخصية للمستخدمين تناسب اهتماماتهم، أو فصل عناصر الصورة Image segmentation من خلال تحديد البكسلات التي تنتمي لنفس العنصر Object في الصورة بالتالي تفريقها عن باقي العناصر. أمثلة على خوارزميات العنقدة: العنقدة حول عدد من نقاط التمركز k-means العنقدة الهرمية Hierarchical clustering خوارزميات اختزال البيانات نحتاج لاختزال البيانات Data Reduction في كثير من الحالات بسبب محدودية القدرة الحاسوبية وعدم تأثير كل هذه البيانات بشكل ملحوظ على أداء النموذج، ونجري اختزال البيانات عادة من خلال تقليل أبعادها بدمج بعض الأعمدة أو الخواص بدون خسارة المعلومات الهامة قدر الإمكان، فمثلًا يمكننا تقليل أبعاد الصورة مع الاحتفاظ بملامحها ودقتها قدر الإمكان، أو تقليل عدد الأعمدة من 100 إلى 10 مع احتفاظ الأعمدة العشرة بأغلبية المعلومات التي تؤثر على التوقعات. من أمثلة خوارزميات اختزال البيانات خوارزمية تحليل العنصر الأساسي Principal Component Analysis التي تمكننا من اختزال عدد الأعمدة أو الأبعاد بالبيانات مع الاحتفاظ بأكبر قدر ممكن من المعلومات. # تساعدنا هذه المكتبة على صنع هياكل بيانات مصفوفة # والقيام بالعديد من العمليات الحسابية import numpy as np # هذه الخوارزمية التي سنستخدمها لاختزال البيانات from sklearn.decomposition import PCA # في البداية لنصنع بيانات عشوائية لنقوم بالتجربة # يضمن لنا هذا السطر ثبات القيم العشوائية عند إعادة تشغيل هذا الكود np.random.seed(0) # نعرف مصفوفة عشوائية التوليد، تتكون من 10 صفوف و100 عمود X = np.random.rand(10, 100) # لنعرف الخوارزمية التي استوردناها pca = PCA(n_components=10) # نضع هنا عدد الأعمدة التي نرغب أن تصبح البيانات عليها # لنقم بتشغيل الخوارزمية على البيانات التي معنا x_pca = pca.fit_transform(X) # هذا السطر يقوم بتدريب الخوارزمية على اختزال البيانات وفي نفس الوقت يقوم باختزال البيانات المدخلة # لنرى النتائج print("حجم البيانات قبل الاختزال", X.shape) print("حجم البيانات بعد الاختزال", x_pca.shape) ''' المـــــــــخــرجـــــــــــــات ------------------------------------- حجم البيانات قبل الاختزال (10, 100) حجم البيانات بعد الاختزال (10, 10) ''' خوارزميات كشف الشذوذ كشف الشذوذ Anomaly Detection هو عملية ملاحظة الغير مألوف والخارج عن الأغلبية في البيانات. يستخدم في حالات عددية مثل اكتشاف المعاملات الاحتيالية في البنوك، واكتشاف الأنماط غير المعتادة في تدفق الشبكات مما قد يساعد على منع هجمات إغراق الشبكة بالطلبات، واكتشاف المنتجات المعيبة في خطوط الإنتاج واكتشاف الأنماط غير المعتادة للمؤشرات الحيوية لجسم الإنسان التي تستخدمها تطبيقات الساعات الذكية التي تجمع هذه المؤشرات. من الخوارزميات التي تطبق كشف الشذوذ خوارزمية غابة العزل Isolation Forest، وفيما يلي مثال على طريقة استخدامها: # استيراد نموذج كشف كشف الشذوذ from sklearn.ensemble import IsolationForest # سنستخدمها لتوليد بعض البيانات import numpy as np # نولد البيانات لتجربة النموذج X = np.array([[10, 10], [12, 12], [8, 8], [9, 9], [200, 200]]) # يمكنك ملاحظة أن النقطة الأخيرة شاذة عن باقي النقاط # لنقم بتعريف وتدريب النموذج clf = IsolationForest(contamination=0.2) # %يفترض هذا المعامل أن نسبة شذوذ 20 # لاحظ أن التدريب يتم بدون استخدام وسوم حيث أن هذا النموذج غير خاضع للإشراف clf.fit(X) # في حالة اكتشاف شذوذ سيتم وسمه بسالب واحد لتميزه predictions = clf.predict(X) print(predictions) # Output: [ 1 1 1 1 -1] خوارزميات التعلم الخاضع لإشراف جزئي يستخدم التعلم الخاضع لإشراف جزئي Semi-supervised Learning بيانات تتكون من خليط من البيانات الموسومة Labeled data والبيانات غير الموسومة Unlabeled data أثناء التدريب، يمكن أن يصبح هذا الأسلوب مفيدًا للغاية عندما يكون من الصعب الحصول على بيانات موسومة كافية أو يحتاج الحصول عليها إلى وقت ومجهود ضخم. يستخدم عادة في ترشيح المحتوى في أنظمة التوصية فبعض البيانات قد تكون متوفرة بشكل صريح مثل تقييمات المستخدم للمنتجات والتي يمكن الاستدلال بها لاقتراح المزيد من العناصر، ولكن يمكن أيضًا الاستفادة من المعلومات غير الموسومة والمعروفة ضمنية من خلال تفاعلات المستخدم. كما يستخدم في تدريب نماذج التعلم على الصور ومقاطع الفيديو حيث يمكن وسم بعض الصور أو العناصر فيها بشكل بشري لكن لا يمكن حصر جميع العناصر المختلفة التي قد تكون بداخل صورة ووسمها لذا سنستفيد من دمج الجزء الموسوم من البيانات مع الجزء غير الموسوم في توفير كمية أكبر من البيانات لتدريب نماذج أكثر دقة، وسنوضح تاليًا أبرز الخوازرميات التي تندرج تحت هذه النوع. خوراززميات التعلم الذاتي Self Training يمكننا استخدام التعلم الذاتي Self Training في ساي كيت ليرن Scikit Learn لتحويل أي نموذج تصنيف تقليدي إلى نموذج يمكنه التدريب على البيانات الموسومة وغير الموسومة معًا، شريطة أن يكون النموذج قادرًا على توقع التصنيفات كاحتمالات، ونحتاج لاستخدام نموذج يسمى SelfTrainingClassifier لتحويل النماذج العادية لنماذج خاضعة لإشراف جزئي، لاحظ الكود التالي: from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier from sklearn.semi_supervised import SelfTrainingClassifier # نعرف أي مصنف ليكون نموذج الأساس base_classifier = DecisionTreeClassifier() # نقوم بإحاطة نموذج الأساس ليصبح قادرًا على التعلم الذاتي self_training_model = SelfTrainingClassifier(base_classifier) # نقوم بتدريب النموذج مثل أي نموذج تقليدي self_training_model.fit(X_train, y_train) ملاحظة: عند تجهيزنا لبيانات التدريب نحتاج لوسم البيانات غير الموسومة بقيمة 1- حيث أننا لا نستطيع أن نمرر البيانات خلال النموذج وهي غير موسومة. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن اختيار النموذج المناسب قد يبدو اختيار النموذج المناسب في مكتبة ساي كيت ليرن معقدًا، إذ يمكن استخدام أكثر من خوارزمية لحل نفس المشكلة. ولكل خوارزمية معاملات تحكم مختلفة، لذلك يجب علينا استخدام أدوات تساعدنا في مقارنة النماذج وقياس أدائها. فيما يلي بعض المعايير الرئيسية التي يمكن استخدامها: الدقة Accuracy: عدد التوقعات الصحيحة التي توقعها النموذج مقسومًا على إجمالي البيانات. كلما كانت النسبة أعلى، كان النموذج أفضل خطأ المتوسط التربيعي Mean Squared Error: الفرق بين القيمة الفعلية التي نريد التنبؤ بها والقيمة التي توقعها النموذج، ثم تربيع هذا الفرق. وهو يساعد في تحديد مدى دقة التوقعات بحث مصفوفة المعاملات GridSearch: يستخدم لاختبار عدد من المعاملات أو إعدادات النماذج المختلفة دفعة واحدة والعثور على أفضل مجموعة معاملات تحقق أفضل أداء. تستهلك هذه الطريقة وقتًا وموارد حاسوبية كبيرة خاصة إذا كانت المعاملات كثيرة جدًا مقارنة بين ساي كيت ليرن Scikit Learn و تنسورفلو TensorFlow يكمن الفرق الرئيسي بين تنسورفلو TensorFlow وبين ساي كيت ليرن Scikit Learn في تخصص الاستخدام، حيث أن ساي كيت ليرن مكتبة متخصصة بخوارزميات تعلم الآلة التقليدية Traditional Machine Learning بينما تنسورفلو TensorFlow إطار عمل شامل لتطوير وتشغيل نماذج التعلم العميق Deep Learning المبنية على الشبكات العصبية الاصطناعية. وعلى الرغم من إمكانية تدريب شبكات عصبية اصطناعية باستخدام ساي كيت ليرن فهي ليست محسنة لأجل هذا الغرض، إذ لا تستطيع المكتبة الاستفادة من وحدات المعالجة الرسومية GPUs التي تستطيع تسريع تدريب النماذج العميقة بشكل أفضل من وحدات المعالجة المركزية CPUs، بينما لا يقف دعم تنسورفلو TensorFlow عند استخدام GPU واحد، حيث يمكن توزيع التدريب على عدة أجهزة على التوازي وهو شيء صعب التحقيق باستخدام ساي كيت ليرن. الخلاصة تعرفنا في هذه المقالة على مكتبة الذكاء الاصطناعي الشهيرة ساي كيت ليرن Scikit Learn وأبرز مميزاتها ووضحنا بعض التطبيقات الواسعة لخوارزميات التعلم المبنية بها، وكذلك تعرفنا على الفرق بينها وبين إطار العمل تنسورفلو TensorFlow.ننصح بتعلم استخدام هذه المكتبة وتجربتها في بناء وتطبيق نماذج تعلم آلة مخصصة، فهي توفر أدوات قوية ومرنة تمكنكم من تنفيذ حلول مبتكرة في مختلف مجالات الذكاء الاصطناعي. اقرأ أيضًا الذكاء الاصطناعي: دليلك الشامل بناء مصنف بالاعتماد على طرق تعلم الآلة بلغة البايثون باستخدام مكتبة Scikit-Learn العمل مع ملفات CSV وبيانات JSON باستخدام لغة بايثون استخدام التدريب الموزع ومكتبة Accelerate لتسريع تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي

نشرح في مقال اليوم الخطوات الأساسية لدمج نماذج الذكاء الاصطناعي التي توفرها شركة OpenAI في تطبيق جانغو Django، ففي الآونة الأخيرة ازادت شعبية نماذج OpenAI أو ما يعرف بنماذج GPT OpenAI بشكل كبير بفضل قدرتها على توليد محتوى نصي عالي الجودة في مختلف المجالات سواء كتابة رسائل البريد الإلكتروني والقصص، أو الإجابة على استفسارات العملاء، أو ترجمة المحتوى من لغة لأخرى. تُستخدم نماذج جي بي تي GPT models من قبل المستخدمين من خلال روبوت الدردشة تشات جي بي تي ChatGPT، وهو نظام محادثة ذكي أطلقته OpenAI، لكن يمكن للمطورين الاستفادة من هذه النماذج في تطوير تطبيقاتهم الخاصة باستعمال واجهة برمجة التطبيقات API التي وفرتها OpenAI لتوفير مرونة أكبر في التعامل مع هذه النماذج. وسنوضح في الفقرات التالية خطوات إنشاء تطبيق جانغو يستخدم هذه الواجهة البرمجية، وبالتحديد الواجهة البرمجية لنموذج إكمال المحادثة ChatCompletion API من أجل توليد قصة قصيرة ونتعرف على طريقة تخصص معاملات النموذج المختلفة، وتنسيق ردوده واستجاباته. متطلبات العمل كي نتمكن من إكمال هذه المقالة، سوف تحتاج الآتي: إطار جانغو Django مثبت على بيئة افتراضية env ضمن حاسوبنا إنشاء حساب على منصة OpenAI توليد مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key من لوحة تحكم الحساب في منصة OpenAI تثبيت حزمة OpenAI Package الخاصة بلغة بايثون ضمن البيئة الافتراضية كما سنشرح في الخطوة التالية تثبيت مكتبة OpenAI في جانغو لنفترض أننا ثبَّتنا جانغو في البيئة افتراضية ضمن مجلد باسم django-apps. علينا التأكد من تفعيل البيئة الافتراضية وظهور اسمها داخل قوسين() في سطر الأوامر Terminal. إذا لم تكن البيئة الافتراضية مفعّلة فيمكننا تفعيلها يدويًا بالانتقال للمجلد django-apps في سطر الأوامر وكتابة الأمر التالي: hasoub-academy@ubuntu:$ .env/bin/activate بمجرد تفعيل البيئة الافتراضية، نشغل الأمر التالي لتنزيل حزمة OpenAI Package الخاصة بلغة بايثون: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ pip install openai نحن الآن جاهزون للبدء بتطوير تطبيق جانغو الخاص بنا كما سنوضح في الخطوات التالية. إرسال الطلبات للواجهة البرمجية OpenAI API نحتاج بداية لإضافة مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key لتطبيقنا كي نتمكن من إرسال الطلبات للواجهة البرمجية ChatCompletion API. واختبار الرد الذي نحصل عليه منها. لنكتب الأمر التالي لتشغيل بايثون داخل البيئة الافتراضية: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ python نستورد بعدها المكتبة OpenAI ونعرًف العميل client المخصص للتفاعل مع الواجهة البرمجية كما يلي: import openai client = OpenAI(api_key="your-api-key") ملاحظة: نحتاج لاستبدالyour-api-key بمفتاح الواجهة البرمجية الخاص بنا وهو شبيه للتالي sk-abdfhghlisciodfop. بعدها نرسل طلب للواجهة البرمجية ChatCompletion API باستخدم الدالة chat.completions.create: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[ {"role": "user", "content": "عد من 1 إلى 10"} ] ) حددنا في الكود السابق النموذج الذي نحتاج لاستخدامه في تطبيقنا ليكون gpt-3.5-turbo، وأضفنا كائن رسالة واحد يحتوي على الدور مستخدم user، ومرّرنا مُوجّه prompt بسيط سنرسل لاختبار الواجهة البرمجية وهو في حالتنا طلب العد من واحد إلى عشرة. ملاحظة1: عند التفاعل مع نموذج GPT سنتعامل مع ثلاثة أدوار رئيسية وهي: دور المستخدم user الذي يطرح الأسئلة أو يطلب المساعدة من النموذج، ودور النظام system الذي يتضمن القواعد والتعليمات التي توجّه للنموذج، ودور المساعد assistance الذي يمثل نموذج الذكاء الاصطناعي نفسه والذي سنستخدمة للإجابة على أسئلة المستخدم أو تنفيذ الأوامر التي يطلبها منه. ملاحظة2: من المهم دائمًا الرجوع إلى التوثيق الرسمي لمنصة OpenAI للحصول على تعليمات دقيقة وشاملة حول كيفية استخدام نماذج GPT في تطبيقاتك، فهذه النماذج تتعدل وتتغير مع مرور الوقت. لنطبع الآن الرد المستلم من الواجهة البرمجية API والذي يتضمن عرض الأعداد من واحد إلى عشرة على شكل قائمة من خلال الأمر التالي: print(response.choices[0].message.content) سنحصل على النتيجة التالية: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 بهذا نكون قد نجحنا بإرسال طلب بسيط إلى الواجهة البرمجية، واستلمنا منها الرد، وتأكدنا أن كل شيء يسير على ما يرام. نحن جاهزون الآن لاستخدام الواجهة البرمجية لإرسال مُوجّه prompt أكثر صعوبة ونطلب من النموذج كتابة محتوى قصة قصيرة. ضبط معاملات النموذج Parameters بعد أن نجنا في إرسال طلب API بسيط إلى الواجهة البرمجية لإكمال المحادثة ChatCompletion API، لنتعرف على طريقة ضبط معاملات النموذج للتحكم بسلوك هذا النموذج. فهنالك العديد من المعاملات المتاحة للتحكم في النص المولد، سنوضح ثلاثة منها. 1. درجة الحرارة Temperature يتحكم هذا المعامل في مدى عشوائية الردود المولَّدة من قبل النموذج، ويأخذ قيمة بين الصفر والواحد، فكلما ارتفعت قيمته سنحصل على تنوع وإبداع في الردود والعكس صحيح. response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], temperature=0.1 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاح 2. سيارة 3. كتاب 4. شمس 5. شجرة لنجرب منحه قيمة قريبة من الصفر مثل 0.1 ونرى كيف ستولد الكلمات: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], temperature=0.1 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاح 2. فيل 3. ضوء الشمس 4. مغامرة 5. سكون نلاحظ بالتجربة أننا عندما نطلب من النموذج أن يذكر خمس كلمات عدة مرات عند ضبط البرامتر بالقيمة 0.1 فسوف نحصل على نفس الكلمات في كل مرة، أما عندما نضبط قيمته إلى 0.8 ونجرب الطلب عدة مرات فسنلاحظ تغيّر النتائج التي نحصل عليها كل مرة: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات باللغة العربية"}], temperature=0.8 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاح 2. ضوء الشمس 3. سعادة 4. صداقة 5. تقنية 2. العدد الأقصى للوحدات النصية Max Token يسمح لنا هذا المعامل بتحديد طول النص المولد، فعند ضبطع بقيمة معينة سيضمن لنا أن الردود لن تتجاوز الرقم الذي حددناه في الوحدات النصية tokens، على سبيل المثال عندما نضبط قيمة max-token إلى 10: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], max_tokens=10 ) print(response.choices[0].message.content) سنحصل على النتائج التالية: المخرجــــات 1. تفاحة 2. سيارة وعندما نضبط قيمة max-token إلى 20: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], max_tokens=20 ) print(response.choices[0].message.content) سنحصل على النتائج التالية: المخرجــــات 1. تفاح 2. سيارة 3. موسيقى 4. محيط 5. صداقة 3. التدفق Stream يحدد هذا المعامل هل نريد أن تتدفق الردود على دفعات streams أو تعود لنا دفعة واحدة، فعند ضبطه بالقيمة True، سنستلم الرد بشكل متدفق، أي على دفعات خلال عملية توليدها. هذا يفيدنا في المحادثات الطويلة وفي تطبيقات الزمن الحقيقي التفاعلية. response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], stream=True ) collected_messages = [] for chunk in response: chunk_message = chunk.choices[0].delta.content if chunk_message is not None: collected_messages.append(chunk_message) print(collected_messages) المخرجــــات ['', 'قطة', '\n', 'كتاب', '\n', 'حاسوب', '\n', 'شمس', '\n', 'ماء'] سيحتفظ المتغير chunk_message بكل جزء من الرسالة المتدفقة بشكل مؤقت أثناء استلامها من الواجهة البرمجية، بعد ذلك، ستضاف هذه الأجزاء إلى القائمة collected_messages التي تُجمع فيها كل الرسائل. يجب علينا التأكد من أن الجزء المتدفق ليس None، لأن هذه القيمة تدل على انتهاء تدفق الردود وتستخدم كشرط للخروج من الحلقة التكرارية. صياغة مُوجِّه نظام System Prompt مخصص في هذه الخطوة، سنستخدم كل ما تعلمناه من مفاهيم أساسية لكتابة مُوجِّه نظام مخصص system prompt وتوفير السياق الذي يحتاجه نموذج GPT لفهم المطلوب منه ضمن تطبيق جانغو، وسنحدد القواعد التي يجب أن يتبعها النموذج لتوليد المحتوى. ننشئ بداية وحدة بايثون تحتوي على دالة تتولى المهمة المطلوبة. لذا ننشئ ملفًا جديدًا باسم story_generator.py داخل مجلد مشروع جانغو بكتابة الأمر التالي: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ touch ~/my_blog_app/blog/blogsite/story_generator.py ثم نضيف مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key إلى متغيرات البيئة environmental variables، فلا نضيفها في ملف بايثون مباشرة لحماية المفتاح: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ export OPENAI_KEY="your-api-key" نفتح الآن الملف story_generator.py وننشئ بداخله عميل OpenAI client ونعرف دالة باسم generate_story وظيفتها توليد محتوى قصة بناءً على مجموعة من الكلمات التي يحددها المستخدم: import os from openai import OpenAI client = OpenAI(api_key=os.environ["OPENAI_KEY"]) def generate_story(words): # استدعاء واجهة برمجة التطبيقات من OpenAI لتوليد القصة response = get_short_story(words) # تنسيق الاستجابة وإرجاعها return format_response(response) لتنظيم الكود البرمجي، سنستدعي ضمن هذه الدالة البرمجية دالة منفصلة باسم get_short_story تطلب توليد القصة من الواجهة البرمجية OpenAI API، ودالة أخرى باسم format_response تنسِّق الرد المستلم من الواجهة البرمجية. لنركز الآن على دالة توليد القصة get_short_story حيث سنضيف الكود الخاص بها في نهاية الملف story_generator.py كما يلي: def get_short_story(words): # إنشاء موجه النظام system_prompt = f"""أنت مولد قصص قصيرة. اكتب قصة قصيرة باستخدام الكلمات التالية: {words}. لا تتجاوز فقرة واحدة.""" # الاتصال بواجهة برمجة التطبيقات response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{ "role": "user", "content": system_prompt }], temperature=0.8, max_tokens=1000 ) # إرجاع استجابة الواجهة البرمجية return response كما نلاحظ فقد ضبطنا هنا مُوجِّه النظام system prompt كي يخبر النموذج ما هو، وما هي المهمة التي عليه تأديتها، وحددنا في الموجّه حجم القصة المطلوبة، ثم مررنا هذا الموجّه للواجهة البرمجية ChatCompletion API. أخيرًا نكتب كود دالة التنسيق format_response في نهاية الملف story_generator.py: def format_response(response): # استخرج القصة المولدة من الاستجابة story = response.choices[0].message.content # إزالة أي نص أو تنسيقات غير مرغوبة story = story.strip() # إرجاع القصة المنسقة return story لاختبار هذه الدوال سنستدعي الدالة generate_story ونمرر لها مجموعة كلمات كمعاملات، ثم نطبع الرد الذي تعيده لنا من خلال إضافة سطر الكود التالي للملف: print(generate_story("قطة، كتاب، حاسوب شمس، ماء")) لنحفظ الملف ونغلقه، ونشغًله من داخل سطر الأوامر كما يلي: (env) sammy@ubuntu:$ python ~/my_blog_app/blog/blogsite/story_generator.py يجب أن نحصل على قصة تشابه القصة التالية: في زاوية مريحة من غرفة مشمسة، كانت هناك قطة ذات فرو ناعم تُدعى "مشمش"، تتمدد بكسل بجانب رف كتب شاهق. بين صفوف الكتب، كان حاسوب فضولي يهمس بهدوء. بينما كانت أشعة الشمس تتسلل عبر النافذة، مُلَقيةً ضوءًا دافئًا، لاحظت "مشمش" بقعة ماء صغيرة على الرف. مدفوعةً بالفضول، دفعت القطة الكتاب الأقرب إلى البقعة، ليُفتح الكتاب ويكشف عن مكان مخفي يحتوي على عقد ماسي متلألئ. مع اكتشاف السر، بدأت "مشمش" مغامرة غير متوقعة، حيث امتزجت أشعة الشمس، والماء، وقوة المعرفة لتنسج قصة مثيرة من الغموض والاكتشاف. بعد أن تأكدنا من عمل الدالة generate_story وتوليد القصة بشكل صحيح، لنغير طريقة تنفيذ الكود وبدلاً من طباعة القصة مباشرة في سطر الأوامر، سنستدعي الدالة من خلال عرض جانغو Django view لعرض القصة على واجهة المستخدم. print(generate_story("قطة، كتاب، حاسوب شمس، ماء")) يمكن تجربة تعديل مُوجّه النظام system prompt بما يناسبنا لتوليد محتوى أفضل. سنلاحظ بالتجربة أن بإمكاننا دائمًا تحسين النتائج بما يتناسب مع احتياجاتنا. لننتقل إلى الخطوة التالية، حيث سندمج الوحدة التي عرفناها في ملف story_generator.py مع مشروع جانغو الخاص بنا. دمج وحدة بايثون مع جانغو في الواجهة الخلفية لدمج وحدة story_generator مع مشروع جانغو في الواجهة الخلفية، علينا تنفيذ عدة خطوات بسيطة، سنبدأ أولاً بإنشاء عرض view جديد في جانغو لاستقبال الكلمات من المستخدم، ثم سنستخدم الدالة generate_story لتوليد القصة بناءً على تلك الكلمات، وفي النهاية سنعرض النتيجة للمستخدم عبر المتصفح. نفتح ملف views.py داخل مجلد مشروع جانغو، ونستورد الوحدات والحزم البرمجية اللازمة، ثم نضيف دالة عرض view باسم generate_story_from_words ونكتب ضمنها ما يلي: from django.http import JsonResponse from .story_generator import generate_story def generate_story_from_words(request): words = request.GET.get('words') # استخراج الكلمات المتوقعة من الطلب story = generate_story(words) # استدعاء دالة generate_story باستخدام الكلمات المستخرجة return JsonResponse({'story': story}) # إرجاع القصة في استجابة JSON بعدها نحتاج لربط الدالة بمسار URL في مشروع جانغو لتمكين المستخدمين من الوصول إليها عبر المتصفح. لنفتح الملف urls.py ونضيف نمط الرابط URL pattern للدالة generate_story_from_words كما يلي: urlpatterns = [ # أنماط URL الأخرى... path('generate-story/', views.generate_story_from_words, name='generate-story'), ] الآن يمكننا إرسال الطلبات من خلال نقطة الوصول التالية/generate-story/ باستخدام المتصفح، وإرسال طلب من النوع GET لها وتمرير الكلمات المتوقعة كمعاملات للطلب، نفتح سطر الأوامر ونكتب الأمر curl بالشكل التالي: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ curl "http://your_domain/generate-story/?words=قطة,كتاب,حاسوب,شمس,ماء" علينا استبدال http://your_domain بالعنوان الفعلي الذي يستضيف مشروعنا. تمثّل الكلمات الممررة عبر هذا الرابط مثل كتاب، وماء، وحاسوب ما هي الكلمات التي نريد استخدامها لتوليد محتوى القصة. يمكن بالطبع تغيير هذه الكلمات واستخدام كلمات أخرى حسب الحاجة. بعد تشغيل أمر curl يجب أن نرى ردًا من الخادم يحتوي على القصة المولدة استنادًا إلى الكلمات التي قدمناها. (env)hasoub-academy@ubuntu:$ curl "http://your_domain/generate-story/?words="قطة,كتاب,حاسوب,شمس,ماء" وسنحصل على مخرجات قريبة للتالي: { "story": "كان يا مكان، في كوخ صغير مريح يقع وسط غابة كثيفة، قطة فضولية تُدعى 'مشمش' تجلس بجانب النافذة، تستمتع بأشعة الشمس الدافئة. بينما كانت 'مشمش' تحرك ذيلها بكسل، لفت نظرها كتاب مغبر ملقى على رف قريب. بدافع الفضول، قفزت بعناية إلى الرف، مما أدى إلى سقوط مجموعة من الكتب، فتح أحدها ليكشف عن مكان مخفي. داخل هذا المكان، اكتشفت 'مشمش' حاسوبًا قديمًا، بدأ شاشته يومض عندما لمست زر الطاقة. مفتونةً بالشاشة المتوهجة، انطلقت 'مشمش' في عالم من المناظر الافتراضية، حيث تجولت بحرية، تطارد الأسماك الرقمية وتوقف للإعجاب بشلالات رائعة. ضائعة في هذه المغامرة الجديدة، اكتشفت 'مشمش' عجائب العوالم الملموسة والافتراضية معًا، مدركةً أن الاستكشاف الحقيقي لا يعرف حدودًا." } الخلاصة إلى هنا نكون قد وصلنا لنهاية هذا المقال الذي وضحنا فيه الخطوات الأساسية التي نحتاجها لدمج OpenAI modes داخل تطبيق جانغو Django باستخدام الواجهة البرمجية OpenAI API، وتعلمنا طريقة إرسال الطلبات للواجهة البرمجية ChatCompletion API والتحكم بسلوك النموذج عن طريق ضبط معاملاته المختلفة. لتحسين هذا المشروع وزيادة ميزاته، يمكننا استكشاف المزيد من مميزات الواجهة البرمجية OpenAI API وتجريب مُوجِّهات نظام system prompt مختلفة، وقيم معاملات متنوعة حتى نحصل على قصة مميزة وإبداعية. ترجمة-وبتصرٌّف-للمقال How to Integrate OpenAI GPT Models in Your Django Project اقرأ أيضًا إنشاء تطبيق جانغو وتوصيله بقاعدة بيانات مدخل إلى إطار عمل الويب جانغو Django دليلك لربط واجهة OpenAI API مع Node.js استخدام وكلاء مكتبة المحولات Transformers Agents في الذكاء الاصطناعي التوليدي

يعد إطار عمل لارافيل Laravel واحدًا من أهم أطر عمل PHP وأكثرها شهرة وقوة، فقد تمكن لارافيل من إثبات جدارته واحتلال مواقع متصدرة بين نظم تطوير تطبيقات الويب لما يتمتع به من ميزات أبرزها توفير الكثير من الوظائف البرمجية الجاهزة التي تجعل تطوير الويب أسهل وأسرع، واهتمامه الخاص بأمن مواقع الويب وحمايتها من الثغرات الأمنية. فإذا كنت تتساءل ما هو لارافيل Laravel وما فوائد استخدامه، وترغب في التعرف على أبرز مميزاته وعيوبه، واكتشاف أفضل المصادر العربية التي تمكنك من تعلم لارافيل واستخدامه في إنشاء مواقع وتطبيقات ويب بميزات متقدمة فهذا المقال لك. ما هو لارافيل Laravel لارافيل Laravel هو إطار عمل مفتوح المصدر مبني على لغة PHP يستخدم لتطوير تطبيقات الويب، طوره تايلور أوتويل Taylor Otwell عام 2011 ليمكّن المطورين من إنشاء تطبيقات ويب متكاملة الميزات بسهولة وسرعة من خلال توفير أكثر المهام والوظائف الشائعة التي يحتاجونها في مشاريع الويب. وإطار العمل Framework هو باختصار بيئة توفر مجموعة من الوظائف والأدوات الجاهزة المكتوبة مسبقًا والتي يستخدمها المبرمجون والمطورون لتسهل عليه عملهم في التطوير وتمكنهم من أداء المطلوب باستخدام أقل قدر من التعليمات البرمجية، وللمزيد من المعلومات أنصح بالاطلاع على مقال تعرف على مفهوم إطار العمل Framework وأهميته في البرمجة لقد عزز إطار العمل لارافيل من قوة لغة PHP وساهم في استمراريتها وديمومتها، حيث أنه وفر للمبرمجين طريقة أكثر كفاءة في التعامل معها وبسّط كتابة تعليماتها المعقدة نوعًا ما وجعل تطوير تطبيقات الويب باستخدامها أسرع وأسهل. إصدارات لارافيل Laravel قبل إصدار لارافيل 9 كان فريق لارافيل يوفر إصدارًا رئيسيًا كل ستة أشهر بمعدل نسختين رئيسيتين سنويًا لتخفيف أعباء الصيانة، لكن تقرر بعد ذلك توفير الإصدارات الجديدة بشكل سنوي. يتطور لارافيل Laravel بسرعة فائقة مع مرور الوقت ويضيف تحسينات وميزات ووظائف جديدة تواكب اتجاهات السوق المتغيرة باستمرار أو يغير بعض الوظائف أو يلغيها لذلك من الضروري معرفة الإصدار الذي تستخدمه في تطوير مشاريعك. وإليك قائمة بأهم إصدارات لارافيل laravel وتاريخ صدورها: أطلق الإصدار الأول لارافيل 1.0 في 9 يونيو/حزيران 2011 توالت بعدها الإصدارات لغاية لارافيل 8 الذي تم إطلاقه في 8 سبتمبر/أيلول 2020 وهو الإصدار العشرين من Laravel ولم تعد كافة هذه الإصدارات تتلقى تحديثات أمنية لذا يفضل أن تتم ترقية التطبيقات المبنية بأحدها لإصدار أحدث لمنع الثغرات الأمنية والوصول إلى الميزات الجديدة. صدر لارافيل 9 بتاريخ 8 فبراير 2022 ويتطلب هذا الإصدار نسخة PHP 8.0 كحد أدنى. صدر لارافيل 10 بتاريخ 7 فبراير 2023 وتضمن العديد من الميزات الجديدة التي تعزز أداء تطبيقات الويب وأمانها ووظائفها ويتطلب هذا الإصدار نسخة 8.1 من لغة PHP كحد أدنى. ومن المتوقع أن يصدر لارافيل 11 في الربع الأول من عام 2024، وللمزيد من التفاصيل يمكنك مطالعة الصفحة التالية لكافة إصدارات لارافيل، والجدير بالذكر أن لارافيل قد أثبت كفاءته لأكثر من عقد من الزمن وتمكن من فرض نفسه كأحد أكثر أطر PHP شيوعًا وتفضيلًا من قبل مطوري الويب بفضل طريقة تنظيمه الأنيقة وميزاته القوية. أهمية إطار لارافيل في سوق العمل يعد لارافيل أحد أشهر أطر عمل PHP وأكثرها استخدامًا ويملك مجتمعًا كبيرًا من المطورين الذين يوفرون الكثير من المكتبات والحزم الجاهزة والمتاحة للاستخدام بسهولة. كما يعد لارافيل أحد المهارات المطلوبة بشدة في سوق العمل، ويبحث الكثير من أرباب العمل عن مطورين محترفين في استخدام إطار العمل لارافيل لتطوير تطبيقاتهم ومواقعهم الإلكترونية ولا عجب في ذلك فهو واحد من أسرع أطر عمل PHP نموًا وأكثرها غنىً بالميزات. وتستخدم العديد من المواقع الكبرى لارافيل في تطوير تطبيقاتها الخاصة،فبحسب موقع builtwith الذي يحدد التقنيات المستخدمة في إنشاء المواقع هناك 1,175,772 موقع ويب مبني باستخدام إطار عمل Laravel ولك أن تتخيل مدى شعبيته. كما يلبي لارافيل كافة متطلبات العمل لكونه يعتمد على لغة PHP العريقة التي تعد واحدة من أقوى لغات البرمجة من جانب الخادم والتي تستخدم في تطوير ملايين المواقع الإلكترونية من بينها مواقع شهيرة مثل فيسبوك وويكيبيديا. فإذا كنت مهتمًا بمجال تطوير الويب فتعلم إطار عمل لارافيل Laravel يوفر لك الكثير من الفرص المميزة في مجال تطوير تطبيقات الويب ويمكنك من إنشاء كافة أنواع التطبيقات والمواقع الإلكترونية سواء المواقع البسيطة للشركات الناشئة منها أو المواقع المتقدمة كمواقع التجارة الإلكترونية بسرعة واحترافية. ويتنافس إطار عمل لارافيل مع أطر عمل تطوير الويب الأخرى في سوق العمل مثل جانغو Django المبني باستخدام لغة البرمجة بايثون Python والتي تعتبر أسرع من لغة PHP وأكثر شعبية منها، وإطار عمل إكسبريس Express المبني باستخدام لغة جافا سكريبت أحد أكثر لغات البرمجة شهرة واستخدامًا بين أوساط المطورين، وإطار عمل ريلز Rails المبني باستخدام لغة البرمجة روبي Ruby المحببة للمبتدئين، تقدم معظم أطر العمل ميزات متشابهة وكي تتمكن من اختيار إطار العمل الأنسب لك عليك أن تأخذ عدة أمور بعين الاعتبار مثل لغة البرمجة التي تفضل تعلمها وطبيعة المشاريع التي تعمل عليها، ولمزيد من التفاصيل حول أشهر أطر عمل تطوير الويب أنصح بمطالعة مقال مقارنة بين Django و Laravel و Rails. مميزات لارافيل Laravel لاشك أن لارافيل Laravel ليس إطار العمل الوحيد المتاح اليوم بل هو واحد من بين عشرات أطر عمل تطوير الويب، وقد تتساءل لماذا أستخدم لارافيل دونًا عن غيره؟ وما الذي يميزه عن غيره من أطر عمل تطوير الويب؟ في الواقع نجد تحيز من قبل المبرمجين لاختيار لارافيل دون غيره نظرًا لما يتمتع به من ميزات، وإليك قائمة بأهم 10 مميزات لإطار لارافيل: سهولة التعلم والاستخدام. تسريع وقت التطوير. التوثيق الجيد. غني بالميزات وقابل للتوسيع. يهتم بأمان التطبيقات. يحسن أداء التطبيقات. يدعم تعدد اللغات. يسهل تصحيح أخطاء التطبيقات وصيانتها. يوفر نظام لتهجير البيانات Migration. يوفر نظام التوجيه Routing. لنناقش كل خاصية من هذه الخواص بمزيد من التفصيل ونكتشف أهميتها في تطوير الويب. 1. سهولة التعلم والاستخدام يتميز لارافيل بكود سهل التعلم والاستخدام، لكنه بالطبع يشترط امتلاك معرفة مسبقة بأساسيات PHP ومبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP إلى جانب وجود معرفة جيدة حول HTML وأحد أنظمة إدارة قواعد البيانات مثل MySQL أو PostgreSQL بعدها سيكون تعلم لارافيل أمرًا في غاية البساطة. 2. تسريع وقت التطوير يتضمن لارافيل Laravel العديد من الوظائف التي تسهل على المطور تنفيذ المهام الشائعة مثل عمليات المصادقة authentication، والتوجيه routing، وتهجير قواعد البيانات migrating، والتخزين المؤقت cach، فكل هذه الوظائف مضمنة ومدمجة في نظام لارافيل وجاهزة لتستخدمها بكل سهولة. كما يتضمن واجهة سطر أوامر مدمجة تسمى آرتيزان Artisan توفر مجموعة من الأوامر المفيدة في بناء تطبيقات الويب، وبالجمع بين أوامر آرتيزان والوظائف المضمنة تصبح عملية تطوير تطبيقات الويب أسرع بكثير. 3. التوثيق الجيد يحتوي لارافيل Laravel على توثيق مميز عبر الإنترنت يساعد المطورين والمبرمجين في تعلم كل ما يحتاجونه والعثور على إجابات لكافة تساؤلاتهم حول التعامل مع هذا الإطار، كما تتوفر معلومات هائلة متاحة من مجتمع مطوري لارافيل. المشكلة الوحيدة التي توجد في هذه المصادر هو أنها متاحة باللغة الإنجليزية وشرحها جامد إلى حد ما، وفي فقرة تعلم لارافيل سأطلعك على مصادر عربية جيدة تساعدك في تعلم لارافيل. 4. غني بالميزات وقابل للتوسيع يعد لارافيل نظامًا قويًا وغنيًا بالكثير من الميزات المضمنة ويوفر مجموعة متنوعة من المكتبات المضمنة التي تساعدك على بناء تطبيقات متقدمة تعالج ملايين الطلبات بفضل دعمه للتخزين المؤقت السريع والتخزين الموزع، كما يوفر لارافيل منصات سحابية خفية الخوادم Serverless مثل Laravel Forge و Vapor تمكنك من نشر التطبيقات وتشغيلها دون الحاجة إلى إدارة الخوادم وهي منصات قابلة للتوسيع التلقائي بكل سهولة. أضف إلى ذلك يوفر مطوروا لارافيل الكثير من الحزم الخارجية لأي وظيفة أو ميزة تحتاجها، على سبيل المثال يمكنك باستخدام مكتبة Socialite تضمين ميزة تسجيل الدخول إلى موقعك باستخدام حسابات شبكات التواصل الاجتماعي على فيسبوك أو تويتر أو لينكدإن أو جيتهب أو جوجل بكل سهولة. 5. يهتم بأمان التطبيقات يمكنك لارافيل من تطوير مواقع وتطبيقات آمنة بفضل العديد من ميزات الأمان المدمجة مثل نظام المصادقة أو الاستيثاق المدمج authentication system ونظام المصادقة authorization والتحقق من صحة البيانات data validation وتشفير البيانات والتحقق من البريد الإلكتروني وإعادة تعيين كلمة المرور، كما يسهل عليك تكوين ميزات الأمان المتقدمة التي تحمي تطبيقاتك من الاختراق وتضمن أمان بيانات عملائك. 6. يحسن أداء التطبيقات يوفر لارافيل عدة طرق لتحسين سرعة التطبيقات وتحسين أدائها مثل دعم التخزين المؤقت لموقعك الإلكتروني على الخادم، كما أنه يسهل تنفيذ تقنيات أخرى لتحسين السرعة مثل تقليل استخدام الذاكرة وفهرسة قاعدة البيانات. فإذا كانت سرعة الموقع أولوية لديك فإن لارافيل خيارك الأنسب. 7. يدعم تعدد اللغات فمن خلال ميزة التوطين localization يمكنك لارافيل من إنشاء تطبيقات متعددة اللغات واسترداد السلاسل النصية بلغات مختلفة، وهو يدعم عدة لغات من بينها اللغة العربية. 8. يسهل تصحيح أخطاء التطبيقات وصيانتها يحتوي لارافيل على ميزات تختبر كل جزء من موقع الويب الخاص بك للبحث عن أي أخطاء ويعرض لك رسائل واضحة ومفصلة تبين كافة الأخطاء التي تحدث في موقعك ويسهل عليك تصحيحها، كما أنه يسهل صيانة التطبيقات بفضل ميزات الكود النظيف واعتماد مبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP ومعمارية MVC التي تنظم الكود وتمكن أي مطور من متابعة العمل على مشروع سابق وتطويره وإضافة الميزات المطلوبة له. 9.يوفر نظام تهجير البيانات Migration يوفر لارافيل ميزة تهجير البيانات Migration التي توفر آليات لإنشاء وتعديل جداول قاعدة البيانات كما يوفر آلية شبيهة بنظام التحكم في الإصدارات لقاعدة البيانات الخاصة بك تتعقب كيفية تعديل قاعدة البيانات مع الوقت وتسمح لكافة أعضاء فريق التطوير بتعديل قاعدة بيانات المشروع ومشاركته فيما بينهم وتسهل حذف قاعدة البيانات وإعادة إنشائها عند الضرورة. وللمزيد من التفاصيل حول هذه الميزة يمكنك مطالعة مقال تهجير قواعد البيانات في لارافيل 5 10. يوفر نظام التوجيه Routing يوفر لارافيل نظام توجيه Routing قوي لمعالجة وإدارة مسارات تطبيق الويب ويُمكِّنك من الانتقال من مكان لآخر في تطبيقك وتبادل المعلومات بينها بسهولة، كما يمكّنك من استخدام أسماء بسيطة ترتبط بأجزاء مختلفة من تطبيقك بدلاً من الأسماء الطويلة والمربكة، ستجد كافة المسارات الخاصة بالتطبيق في الملف web.php ضمن المجلد routes لمشروعك وللمزيد من التفاصيل يمكنك الاطلاع على توثيق التوجيه Routing في لارافيل. عيوب لارافيل Laravel لا تخلو أي تقنية مهما كانت متقدمة من بعض العيوب ومن بينها لارافيل، فهو يملك بعض جوانب النقص وإليك قائمة بأبرز عيوب لارافيل: يعتبر إطار عمل لارافيل بطيئًا نسبيًا عند مقارنته ببعض أطر تطوير الويب الأخرى. رغم كونه آمنًا بشكل كبير إلا أنه لا يزال مهددًا باستهدافه بالثغرات الأمنية بسبب اعتماده على PHP التي وسمت بكثرة الثغرات الأمنية فيها تحديدًا في الإصدارات القديمة منها. تكلفته عالية فالمواقع المطورة بإطار لارافيل قد تكون أغلى نسبيًا من المواقع المطورة بغيرها من تقنيات الويب كأنظمة إدارة المحتوى أو أطر العمل الأخرى وهذا رغم كونه عامل قوة لك كمطور لكنه قد يجعل بعض العملاء يفضلون الخيارات الأرخص. وجود تحديثات متكررة قد يجعلك تواجه صعوبات في تعلم الجديد في كل إصدار وتعديل شيفرة تطبيقاتك المطورة بإصدارات قديمة لذا يجب أن تكون لديك رغبة مستمرة في التعلم كي تتلاءم مع كل إصدار جديد. كانت هذه قائمة بأبرز عيوب أو سلبيات لارافيل Laravel، وبموازنة السلبيات والإيجابيات يمكن أن تقرر فيما إذا كان إطار لارافيل سيلبي احتياجاتك أم لا. تنظيم الكود في لارافيل Laravel يتميز إطار لارافيل Laravel بكود منظم وسهل الصيانة يحافظ على تنظيم مشاريعك البرمجة من خلال استخدامه معمارية MVC وهي اختصار لثلاث كلمات هي: النموذج Model الذي يعني بيانات التطبيق فهو يتفاعل مباشرة مع قاعدة البيانات الخاصة بك ويسترد المعلومات منها. العرض View الذي يعني واجهة التطبيق فهو يعرض الصفحات التي يتفاعل معها المستخدم مباشرة. المتحكم Controller وهو صلة الوصل بين العرض والنموذج فهو يستقبل طلبات المستخدمين ويسترد البيانات المطلوبة من النموذج ويعالجها ويرسلها إلى صفحات العرض. وباستخدام هذا الأسلوب التنظيمي يستطيع لارافيل فصل كود التطبيق إلى ثلاث مجموعات لكل منها وظيفة محددة وهي الواجهة الخلفية والواجهة الأمامية ووحدة التحكم للربط بين الواجهتين وهذه الميزة تجعل من لارافيل أفضل إطار عمل PHP لتطبيقات الويب. بالإضافة إلى ذلك يستخدم لارافيل المسارات routes لتعيين عناوين URL الخاصة بإجراءات متحكم معين، فعندما يقوم المستخدم بإدخال عنوان URL خاص بالتطبيق يعين المسار المرتبط بهذا العنوان عنوان URL للمتحكم المسؤول عن استرداد البيانات المطلوبة من قاعدة البيانات أو النموذج ويمررها إلى صفحات العرض النهائية. كيف أتعلم لارافيل Laravel؟ بعد أن تعرفنا على إطار عمل لارافيل وأهم مميزاته واستخداماته، سنوضح لك في هذه الفقرة طريقة تعلم لارافيل وأهم الخطوات التي عليك اتباعها كي تحترفه. قبل أن تبدأ بتعلم لارافيل يجب أن تكون على دراية بأساسيات تطوير الويب والمفاهيم الأساسية في HTML و CSS. يجب أن تتعلم أساسيات البرمجة بلغة PHP وتتمكن من كتابة برامج PHP بسيطة وتعرف كذلك مبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP. تعلم المكونات الأساسية لإطار عمل لارافيل ومعمارية MVC ومفاهيم النماذج وصفحات العرض والمتحكمات من خلال مصادر التعلم التي تفضلها سواء كانت مواقع الإنترنت أو الكتب أو الدورات التعليمية واحرص على تحديد خطة للتعلم والتزم بها كي تحقق أهدافك. طور مشاريع تطبق فيها ما تعلمته، فالتطبيق العملي طريقة رائعة لتعلم المفاهيم التي تعلمتها، ابدأ بمشروع بسيط ثم انتقل إلى مشاريع أكثر تقدمًا فهذا يساعدك على إنشاء معرض أعمال يعزز مسيرتك المهنية. لا تتوقف عن التعلم واطلع على كل جديد في مجال تطوير الويب عمومًا وإطار لارافيل على وجه الخصوص، فالتقنيات تتطور بسرعة والتعلم المستمر يساعدك على التكيف مع أي تطور جديد والبقاء في الصدارة. مصادر تعلم لارافيل Laravel إذا كنت تبحث عن مصدر عربي موثوق لتعلم لارافيل من الصفر للاحتراف بشهادة معتمدة تعزز فرصتك في سوق العمل ستجد في أكاديمية حسوب دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP وهي دورة تدريبية عالية الجودة تضم مسارات متعددة ولا تتطلب منك أي معرفة مسبقة وتعلمك كل ما يخص لغة PHP وإطار عملها لارافيل وتدمج بين الشرح النظري والتطبيق العملي، فمن خلالها ستتعلم تطوير العديد من تطبيقات الويب المتكاملة وتبني من خلالها معرض أعمال قوي، كما ستتمكن من خلال هذه الدورة من التواصل مع مدربين أكفاء وطرح أي سؤال أو مشكلة تواجهك عند تطبيق مشروعك البرمجي. كما ستجد في أكاديمية حسوب الكثير من مصادر التعلم المجانية مثل المقالات والدروس المتنوعة حول PHP وحول إطار عمل لارافيل Laravel، وبالإضافة لكل ما سبق فقد ترجمت موسوعة حسوب توثيق لارافيل الأجنبي إلى اللغة العربية ويمكنك من خلاله أن تتعرف على كل ما يخص هذا الإطار بتسلسل منظم وواضح. تنصيب لارافيل Laravel كي تتمكن من التعامل مع مشاريع لارافيل في حاسوبك المحلي عليك اتباع مجموعة من الخطوات وهي كالتالي: أول خطوة قبل البدء بتثبيت لارافيل Laravel على جهازك المحلي هي تحويل حاسوبك إلى خادم ويب محلي كي يتمكن من تشغيل PHP و نظام إدارة قواعد البيانات مثل MySQL أو PostgreSQL، يمكنك القيام بذلك باستخدام XAMPP المتوافق مع كافة أنظمة التشغيل. عليك كذلك تثبيت أي محرر أكواد أو بيئة تطوير متكاملة IDE ترغب بها لتحرير أكواد مشروعك مثل PhpStorm أو Visual Studio Code أو أي محرر آخر تتآلف معه. بعدها عليك تثبيت مدير الحزم كومبوزر Composer لتحميل إطار لارافيل من خلاله، وهو ضروري لتحديد المكتبات التي يحتاجها مشروعك بكل سهولة وإدارتها بالنيابة عنك. وللمزيد يمكنك مطالعة مقال ما هو Composer ولماذا يجب على كل مطور PHP استخدامه. الآن يمكنك تثبيت لارافيل على جهازك، وأبسط طريقة لتحميل لارافيل هي تشغيل محرر الأوامر في نظامك والانتقال للمسار الذي تريد إنشاء مشروع لارافيل الخاص بك فيه ثم كتابة الأمر التالي، هنا أنشأنا مشروع لارافيل باسم example-app composer create-project laravel/laravel example-app لتشغيل المشروع انتقل إلى مجلد مشروعك وهو في حالتنا D:\example-app ونفذ الأمر التالي: D:\cd example-app D:\example-app>php artisan serve هذا الأمر سيشغل تطبيق لارافيل على خادم تطوير PHP وينتج عن تنفيذه عرض رابط المشروع بالشكل التالي http://127.0.0.1:8000، كل ما عليك هو نسخ هذا الرابط ولصقه في المستعرض لتظهر لك الصفحة الرئيسية لموقع لارافيل الخاص بك كما هو موضح في الصورة التالية. ولإيقاف تشغيل خادم التطوير من خلال سطر الأوامر اضغط على مفتاحي Ctrl+C في لوحة المفاتيح. ولمزيد من المعلومات حول تثبيت لارافيل يمكنك مطالعة مقال تثبيت وإعداد لارافيل Laravel على دوكر كومبوز Docker Compose ومقال تثبيت Laravel 5 وإعداده على Windows وUbuntu. أخيرًا أنصحك أن تفتح مشروع في محرر الشيفرات الذي اخترته وتتعرف على بنية المجلدات في Laravel وتفهم دورها في المشروع ومساهمتها في نموذج MVC المستخدم في إطار العمل لارافيل. هذا كل شيء! أنت جاهز الآن لتبدأ رحلتك في اكتشاف لارافيل والبدء بتعلمه. الخلاصة اكتشفنا في مقال اليوم ما هو إطار عمل لارافيل Laravel وأهميته في سوق العمل، وتعرفنا على أهم المميزات التي يقدمها في مجال تطوير مواقع وتطبيقات الويب، كما تعرفنا على كيفية تنصيب لارافيل وبدء التعامل معه وأهم مصادر تعلمه. وسواء كنت مطورًا مبتدئًا أو خبيرًا في برمجة تطبيقات الويب فإن لارافيل Laravel خيار مناسب لك تمامًا فهو يوفر لك بيئة تطوير سهلة وقوية ويقدم لك الكثير من الميزات والوظائف المبرمجة مسبقًا التي تمكنك من بناء تطبيقات ويب احترافية وعالية الجودة بسرعة وسهولة. لا تتردد وابدأ من اليوم بتعلم لارافيل وإن اعترضك أي سؤال حوله شاركنا إياه في قسم التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا دليل مطوّري PHP للبدء في بناء تطبيقات Laravel - الجزء الأوّل دليل مطوّري PHP للبدء في بناء تطبيقات Laravel - الجزء الثاني رفع الملفّات وإدارتها في تطبيقات Laravel تجريد إعداد قواعد البيانات في لارافيل باستعمال عملية التهجير Migration والبذر Seeder لارافيل للمبتدئين-الجزء الأول: البدء في إنشاء مدونة بسيطة

يمكن أن تخدع صيغة بايثون البسيطة وسهلة التعلم مطوري لغة بايثون Python وخاصة الجدد منهم، مما يؤدي إلى تفويت بعض التفاصيل الدقيقة والتقليل من قوة اللغة، لذا سنقدّم في هذا المقال قائمة بأكثر 10 أخطاء شيوعًا، والتي تكون دقيقة ويصعب اكتشافها ويمكن أن تخدع حتى مطور بايثون الأكثر تقدمًا. مقدمة إلى بايثون تُعَد بايثون لغة برمجة مُفسَّرة Interpreted وكائنية التوجّه Object-oriented وعالية المستوى ولها دلالات Semantics ديناميكية، وتجعل هياكلُ البيانات المُضمَّنة عالية المستوى، والتحقق الديناميكي من الأنواع، والربط الديناميكي من لغة بايثون جذابة للغاية لتطوير التطبيقات بسرعة، بالإضافة إلى استخدامها بوصفها لغة برمجة لكتابة السكربتات أو لغة لاصقة Glue Language لوصل المكونات أو الخدمات الموجودة مسبقًا مع بعضها البعض. كما تدعم لغة بايثون الوحدات والحزم، وبالتالي تشجع التقسيم إلى وحدات Modularity وإعادة استخدام الشيفرة البرمجية. ملاحظة: هذا المقال مخصَّص للمبرمجين المحترفين في بايثون، وليس موجَّهًا للمطورين الجدد الذين قد يكونون أقل دراية بأخطاء بايثون الشائعة. الخطأ 1: استخدام التعابير بوصفها قيمًا افتراضية لوسطاء الدوال بطريقة خاطئة تسمح لغة بايثون بتحديد وسيط الدالة بأنه اختياري من خلال توفير قيمة افتراضية له، ولكن قد تؤدي هذه الميزة إلى بعض الارتباك عندما تكون القيمة الافتراضية متغيرة بالرغم من أن هذه ميزة رائعة لهذه اللغة. إليك تعريف دالة بايثون التالي مثلًا: >>> def foo(bar=[]): # يُعد الوسيط‫ bar اختياريًا وقيمته الافتراضية هي [] عند عدم تحديدها ... bar.append("baz") # ولكن يمكن أن يسبّب هذا السطر مشكلة كما سنرى لاحقًا‫... ... return bar من الأخطاء الشائعة أن نعتقد أن الوسيط الاختياري مضبوط على التعبير الافتراضي المحدَّد في كل مرة تُستدعَى فيها الدالة دون توفير قيمة لهذا الوسيط الاختياري، فمثلًا قد نتوقع في الشيفرة البرمجية السابقة أن استدعاء الدالة foo()‎ بصورة متكررة (أي بدون تحديد الوسيط bar) سيؤدي دائمًا إلى إعادة القيمة 'baz'، بما أننا اعتقدنا أن الوسيط bar مضبوط على القيمة [] (أي قائمة فارغة جديدة) في كل مرة نستدعي فيها الدالة foo()‎ (بدون تحديد الوسيط bar)، ولكن لنلقِ نظرة على ما يحدث فعليًا: >>> foo() ["baz"] >>> foo() ["baz", "baz"] >>> foo() ["baz", "baz", "baz"] لاحظ استمرار إلحاق القيمة الافتراضية "baz" إلى القائمة الموجودة مسبقًا في كل مرة نستدعي فيها الدالة foo()‎ بدلًا من إنشاء قائمة جديدة في كل مرة، إذ تُقيَّم القيمة الافتراضية لوسيط الدالة مرة واحدة فقط في وقت تعريف الدالة، وبالتالي يُهيَّأ الوسيط bar على قيمته الافتراضية (أي قائمة فارغة) عند تعريف الدالة foo()‎ لأول مرة فقط، ولكن ستستمر بعد ذلك استدعاءات الدالة foo()‎ (بدون تحديد الوسيط bar) في استخدام القائمة نفسها التي هيّأنا بها الوسيط bar في الأصل. الحل الشائع لهذه المشكلة هو ما يلي: >>> def foo(bar=None): ... if bar is None: # ‫أو if not bar:‎‫ ... bar = [] ... bar.append("baz") ... return bar ... >>> foo() ["baz"] >>> foo() ["baz"] >>> foo() ["baz"] الخطأ 2: استخدام متغيرات الصنف Class استخدامًا خاطئًا ليكن لدينا المثال التالي: >>> class A(object): ... x = 1 ... >>> class B(A): ... pass ... >>> class C(A): ... pass ... >>> print A.x, B.x, C.x 1 1 1 وبالتالي سيكون لدينا أيضًا ما يلي كما هو متوقع: >>> B.x = 2 >>> print A.x, B.x, C.x 1 2 1 ولكن سيكون لدينا ما يلي: >>> A.x = 3 >>> print A.x, B.x, C.x 3 2 3 لاحظ تغيير قيمة C.x بالرغم من أننا غيرنا قيمة A.x فقط، حيث تُعامَل متغيرات الصنف داخليًا على أنها قواميس في لغة بايثون وتتبع ما يشار إليه غالبًا باسم ترتيب تحليل التوابع أو ترتيب استبيان التوابع Method Resolution Order -أو MRO اختصارًا وهو الآلية التي تستخدمها لغات البرمجة ومن ضمنها بايثون لتحديد ترتيب البحث عن التوابع في التسلسل الهرمي hierarchy الخاص بالكائنات في حالة استخدام الوراثة المتعددة، أي أنه يحدد المسار الذي سيتبعه البرنامج عند محاولة استدعاء دالة معينة موجودة في أكثر من صنف أو الوراثة من عدة أصناف. لذلك سنبحث عن السمة Attribute التي هي x في أصنافها الأساسية (أي الصنف A فقط في المثال السابق بالرغم من أن لغة بايثون تدعم الوراثة المتعددة) بما أننا لم نعثر على هذه السمة في الصنف C. يمكن القول أيضًا أن الصنف C ليس لديه الخاصية x الخاصة به والمستقلة عن الصنف A، وبالتالي لا يُعَد المرجع إلى C.x هو المرجع نفسه إلى A.x، ويؤدي ذلك إلى حدوث مشكلة في بايثون إن لم نتعامل معها بطريقة صحيحة. الخطأ 3: تحديد المعاملات لكتلة الاستثناء Exception بطريقة خاطئة لنفترض أن لدينا الشيفرة البرمجية التالية: >>> try: ... l = ["a", "b"] ... int(l[2]) ... except ValueError, IndexError: # لالتقاط الاستثناءَين ... pass ... Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 3, in <module> IndexError: list index out of range المشكلة في المثال السابق هي أن تعليمة except لا تأخذ قائمة الاستثناءات المُحدَّدة بهذه الطريقة، حيث تستخدم بايثون الصيغة except Exception, e لربط الاستثناء بالمعامل الثاني الاختياري المُحدَّد (هو e في هذه الحالة)، وبالتالي يمكن إتاحته لمزيد من الفحص. لم تلتقط التعليمة except الاستثناء IndexError، بل يُربَط الاستثناء بمعاملٍ اسمه IndexError، وتُعَد مثل هذه الأخطاء شائعة في شيفرة بايثون البرمجية. الطريقة الصحيحة لالتقاط الاستثناءات المتعددة في التعليمة except هي تحديد المعامل الأول بوصفه مجموعة Tuple تحتوي على جميع الاستثناءات المُلتقَطة. يمكن تحقيق أقصى قدر من قابلية النقل من خلال استخدام الكلمة المفتاحية as لأن هذه الصيغة تدعمها Python 2 و Python 3: >>> try: ... l = ["a", "b"] ... int(l[2]) ... except (ValueError, IndexError) as e: ... pass ... >>> الخطأ 4: سوء فهم قواعد نطاق Scope بايثون يعتمد تحليل Resolution نطاق بايثون على قاعدة LEGB، وهي اختصار للكلمات محلي ‎Local وشامل ‎Enclosing وعام ‎Global ومُضمَّن ‎Built-in. توجد بعض التفاصيل الدقيقة للطريقة التي تعمل بها هذه القاعدة في بايثون، مما يقودنا إلى مشكلة برمجة بايثون الشائعة الأكثر تقدمًا التالية، فليكن لدينا ما يلي مثلًا: >>> x = 10 >>> def foo(): ... x += 1 ... print x ... >>> foo() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<stdin>", line 2, in foo UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment يحدث الخطأ السابق لأنه إذا أسندتَ قيمة إلى متغير في نطاقٍ ما، فستَعُد لغة بايثون هذا المتغير متغيرًا محليًا لذلك النطاق تلقائيًا وتظلّل أيّ متغير يحمل الاسم نفسه في أيّ نطاق خارجي. يتفاجأ الكثير من المبرمجين بالحصول على الخطأ UnboundLocalError في الشيفرة البرمجية التي عملت بنجاح سابقًا عند تعديلها من خلال إضافة تعليمة إسناد في مكانٍ ما من جسم الدالة، فمن الشائع أن يؤدي ذلك إلى أن يخطئ المطورون عند استخدام القوائم خاصةً كما في المثال التالي: >>> lst = [1, 2, 3] >>> def foo1(): ... lst.append(5) # تعمل هذه التعليمة بنجاح ... >>> foo1() >>> lst [1, 2, 3, 5] >>> lst = [1, 2, 3] >>> def foo2(): ... lst += [5] # ولكن تعطي هذه التعليمة خطأً ... >>> foo2() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<stdin>", line 2, in foo UnboundLocalError: local variable 'lst' referenced before assignment لاحظ أن الدالة foo1 تعمل بنجاح بينما تعطي الدالة foo2 خطأ، والسبب في ذلك هو مماثل لمشكلة المثال السابق ولكنه أكثر دقة، حيث لا تسند الدالة foo1 قيمة إلى المتغير lst على عكس الدالة foo2، فالتعليمة lst += [5]‎ هي مجرد اختصار للتعليمة lst = lst + [5]‎ التي تمثّل محاولة إسناد قيمة إلى المتغير lst، وبالتالي تفترض لغة بايثون أن هذا المتغير موجود في النطاق المحلي، ولكن تعتمد القيمة التي نريد إسنادها إلى المتغير lst على المتغير lst نفسه الذي يُفترَض وجوده في النطاق المحلي ولم نعرّفه بعد. الخطأ 5: تعديل القائمة أثناء المرور عليها يجب أن تكون مشكلة الشيفرة البرمجية التالية واضحة إلى حدٍ ما: >>> odd = lambda x : bool(x % 2) >>> numbers = [n for n in range(10)] >>> for i in range(len(numbers)): ... if odd(numbers[i]): ... del numbers[i] # تصرف سيء: حذف عنصر من القائمة أثناء المرور عليها ... Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 2, in <module> IndexError: list index out of range يُعَد حذف عنصر من قائمة أو مصفوفة أثناء المرور عليها مشكلةً معروفةً جيدًا في بايثون لمطوري البرمجيات أصحاب الخبرة، ولكن بالرغم من أن المثال السابق قد يكون واضحًا إلى حدٍ ما، إلّا أنه يمكن أن يرتكب حتى المطورون المتقدمون عن غير قصد هذا الخطأ في الشيفرة البرمجية الأكثر تعقيدًا. لحسن الحظ، تتضمن لغة بايثون عددًا من نماذج البرمجة الأنيقة التي يمكن أن تؤدي إلى شيفرة برمجية مبسطة ومنظَّمة بصورة كبيرة عند استخدامها استخدامًا صحيحًا، ممّا يقلل من احتمالية وجود خطأ الحذف غير المقصود لعنصر القائمة أثناء المرور عليها في هذه الشيفرة البرمجية الأبسط. أحد هذه النماذج هو نموذج استيعاب القوائم List Comprehensions الذي يُعَد مفيدًا خاصةً لتجنب هذه المشكلة كما هو موضّح في التطبيق البديل التالي للشيفرة البرمجية السابقة والذي يعمل بطريقة مثالية: >>> odd = lambda x : bool(x % 2) >>> numbers = [n for n in range(10)] >>> numbers[:] = [n for n in numbers if not odd(n)] # الحل هنا >>> numbers [0, 2, 4, 6, 8] الخطأ 6: عدم وضوح كيفية ربط Bind بايثون للمتغيرات في المنغلقات Closures ليكن لدينا المثال التالي: >>> def create_multipliers(): ... return [lambda x : i * x for i in range(5)] >>> for multiplier in create_multipliers(): ... print multiplier(2) ... قد نتوقع الخرج التالي للشيفرة البرمجية السابقة: 0 2 4 6 8 لكننا سنحصل على ما يلي: 8 8 8 8 8 يحدث ذلك بسبب سلوك الربط المتأخر Late Binding لبايثون الذي يبحث عن قيم المتغيرات المُستخدَمة في المنغلقات Closures في وقت استدعاء الدالة الداخلية، لذلك إذا استدعينا أيًا من الدوال المُعادة في المثال السابق، فسيُجرَى البحث عن قيمة المتغير i في النطاق المحيط في وقت استدعائها، حيث ستكون الحلقة قد اكتملت عندها، لذلك أُسنِدت القيمة 4 إلى المتغير i فعليًا. ويكون حل هذه المشكلة الشائعة في بايثون كما يلي: >>> def create_multipliers(): ... return [lambda x, i=i : i * x for i in range(5)] ... >>> for multiplier in create_multipliers(): ... print multiplier(2) ... 0 2 4 6 8 استفدنا من الوسطاء الافتراضية لإنشاء دوال مجهولة لتحقيق السلوك المطلوب. قد يَعُد البعض هذه الطريقة مناسبة، وقد يَعدها البعض رائعة، وقد يكرهها البعض الآخر، ولكن من المهم أن تفهمها إذا كنت مطور بايثون. الخطأ 7: إنشاء اعتماديات Dependencies الوحدات الدائرية لنفترض أن لدينا الملفان a.py و b.py، حيث يستورد كلّ منهما الآخر كما يلي: في الملف a.py: import b def f(): return b.x print f() وفي الملف b.py: import a x = 1 def g(): print a.f() أولًا، لنحاول استيراد الوحدة a.py كما يلي: >>> import a 1 لاحظ أن عملية الاستيراد نجحت، وقد يكون ذلك مفاجأة لك، فلدينا استيراد دائري هنا والذي يُفترَض أن يمثل مشكلة، أليس كذلك؟ ولكن لا يمثّل مجرد وجود استيراد دائري في حد ذاته مشكلة في بايثون، فلغة بايثون ذكية بما يكفي لعدم محاولة إعادة استيراد وحدة إذا كانت مستوردةً فعليًا، ولكنك قد تواجه مشكلات اعتمادًا على النقطة التي تحاول فيها كل وحدة الوصول إلى الدوال أو المتغيرات المُعرَّفة في الوحدة الأخرى. لم يكن هناك مشكلة في استيراد الوحدة b.py لأنها لا تتطلب تعريف أيّ شيء من الوحدة a.py في وقت استيرادها عندما استوردنا الوحدة a.py في المثال السابق، فالإشارة الوحيدة إلى الوحدة a في الملف b.py هو استدعاء الدالة a.f()‎، ولكن هذا الاستدعاء موجود في الدالة g()‎ ولا يوجد شيء في الملفين a.py أو b.py يستدعي الدالة g()‎، لذا لا يوجد شيء يدعو للقلق. ولكن إذا حاولنا استيراد الوحدة b.py دون استيراد الوحدة a.py مسبقًا كما يلي: >>> import b Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "b.py", line 1, in <module> import a File "a.py", line 6, in <module> print f() File "a.py", line 4, in f return b.x AttributeError: 'module' object has no attribute 'x' فستظهر مشكلة تتمثّل في أن الوحدة b.py تحاول استيراد الوحدة a.py عند عملية استيراد الوحدة b.py، وتستدعي الوحدة a.py بدورها الدالة f()‎ التي تحاول الوصول إلى المتغير b.x الذي لم نعرّفه بعد، وبالتالي سيظهر الاستثناء AttributeError. توجد حلول مختلفة لهذا الخطأ، وسيكون أحد هذه الحلول على الأقل بسيطًا، فمثلًا عدّل الوحدة b.py لتستورد الوحدة a.py ضمن الدالة g()‎: x = 1 def g(): import a # ستُقيَّم هذه التعليمة عند استدعاء الدالة‫ g()‎ فقط print a.f() وإذا استوردناه هذه الوحدة، فسيكون كل شيء على ما يرام كما يلي: >>> import b >>> b.g() 1 # يُطبَع لأول مرة بسبب استدعاء الوحدة‫ 'a' للتعليمة 'print f()‎' في النهاية 1 # يُطبَع مرة ثانية، حيث يمثّل استدعاء الدالة‫ 'g' الخطأ 8: تعارض الأسماء مع وحدات مكتبة بايثون المعيارية تتميز لغة بايثون بوفرة وحدات المكتبات التي تأتي معها، ولكن قد يؤدي ذلك إلى الوقوع في تعارض في الأسماء بين اسم إحدى الوحدات الخاصة بك ووحدة أخرى تحمل الاسم نفسه في المكتبة المعيارية التي تأتي مع لغة بايثون إن لم تكن حذرًا، فمثلًا قد يكون لديك وحدة بالاسم email.py في شيفرتك البرمجية، والتي قد تتعارض مع وحدة المكتبة المعيارية التي تحمل الاسم نفسه. يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشكلات خطيرة مثل استيراد مكتبة أخرى، والتي تحاول بدورها استيراد إصدارٍ من وحدة خاصة بمكتبة بايثون المعيارية، ولكن إذا كان لديك وحدة تحمل الاسم نفسه، فستستورد الحزمة الأخرى الإصدار الخاص بك عن طريق الخطأ بدلًا من الإصدار الموجود في مكتبة بايثون المعيارية، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء، لذا يجب توخي الحذر لتجنب استخدام الأسماء نفسها الخاصة بوحدات مكتبة بايثون المعيارية. من الأسهل بالنسبة لك تغيير اسم الوحدة ضمن الحزمة الخاصة بك بدلًا من تقديم اقتراح تحسين بايثون Python Enhancement Proposal -أو PEP اختصارًا- لطلب تغيير الاسم ومحاولة الحصول على الموافقة على ذلك. الخطأ 9: الفشل في معالجة الاختلافات بين الإصدارين Python 2 و Python 3 ليكن لدينا الملف foo.py التالي مثلًا: import sys def bar(i): if i == 1: raise KeyError(1) if i == 2: raise ValueError(2) def bad(): e = None try: bar(int(sys.argv[1])) except KeyError as e: print('key error') except ValueError as e: print('value error') print(e) bad() يعمل ما يلي بنجاح في Python 2: $ python foo.py 1 key error 1 $ python foo.py 2 value error 2 ولكنه يعطي خطأً في Python 3 كما يلي: $ python3 foo.py 1 key error Traceback (most recent call last): File "foo.py", line 19, in <module> bad() File "foo.py", line 17, in bad print(e) UnboundLocalError: local variable 'e' referenced before assignment المشكلة هي أنه لا يمكن الوصول إلى كائن الاستثناء خارج نطاق كتلة التعليمة except في Python 3، وإلّا فيجب الاحتفاظ بدورة مرجعية مع إطار المكدس في الذاكرة حتى تشغيل كانس المهملات Garbage Collector وإزالة المراجع من الذاكرة. إحدى الطرق لتجنب هذه المشكلة هي الاحتفاظ بمرجع إلى كائن الاستثناء خارج نطاق كتلة التعليمة except بحيث يبقى قابلًا للوصول. إليك فيما يلي نسخة من المثال السابق الذي يستخدم هذه التقنية، وبالتالي ستنتج شيفرة برمجية متوافقة مع Python 2 و Python 3: import sys def bar(i): if i == 1: raise KeyError(1) if i == 2: raise ValueError(2) def good(): exception = None try: bar(int(sys.argv[1])) except KeyError as e: exception = e print('key error') except ValueError as e: exception = e print('value error') print(exception) good() لنشغّل هذه الشيفرة البرمجية على الإصدار Py3k: $ python3 foo.py 1 key error 1 $ python3 foo.py 2 value error 2 اطّلع على مقال كيفية ترحيل شيفرة بايثون 2 إلى بايثون 3 لمزيد من المعلومات. الخطأ 10: استخدام التابع del بطريقة خاطئة لنفترض أن لدينا ما يلي في ملفٍ اسمه mod.py: import foo class Bar(object): ... def __del__(self): foo.cleanup(self.myhandle) ثم حاولنا استيراده من الملف another_mod.py كما يلي: import mod mybar = mod.Bar() فسنحصل على الاستثناء AttributeError، والسبب هو ضبط جميع متغيرات الوحدة العامة على القيمة None عند إيقاف تشغيل المفسّر Interpreter، لذلك ضُبِط الاسم foo على القيمة None عند استدعاء التابع __del__ في المثال السابق. الحل لهذه المشكلة هو استخدام الدالة atexit.register()‎ بدلًا من ذلك، وبالتالي ستُشغَّل معالجاتك المسجَّلة قبل إيقاف تشغيل المفسِّر عندما ينتهي برنامجك من التنفيذ (أي عند الخروج منه بطريقة طبيعية). إذًا لنصلِح شيفرة mod.py البرمجية السابقة كما يلي: import foo import atexit def cleanup(handle): foo.cleanup(handle) class Bar(object): def __init__(self): ... atexit.register(cleanup, self.myhandle) يوفّر هذا المثال طريقة نظيفة وموثوقة لاستدعاء أيّ دالة تنظيف مطلوبة عند إنهاء البرنامج العادي، ومن الواضح أن الأمر متروك للدالة foo.cleanup لتحديد ما يجب فعله بالكائن المرتبط بالاسم self.myhandle. مخاطر بايثون يمكن تجنبها من خلال معرفة الفروق الأساسية تُعَد بايثون لغة قوية ومرنة وتحتوي على العديد من الآليات والنماذج التي يمكن أن تحسّن الإنتاجية بصورة كبيرة، ولكن يمكن أن يكون الفهم أو التقدير المحدود لقدراتها في بعض الأحيان عائقًا أكثر من كونه فائدة كما هو الحال مع أيّ أداة أو لغة برمجية، حيث يعتقد الشخص في أن يعلم ما يكفي، ولكنه يشكّل خطرًا. سيساعد التعرف على الفروق الأساسية في لغة بايثون -مثل مشاكل البرمجة المتقدمة التي ذكرناها في هذا المقال- على تحسين استخدام اللغة مع تجنب بعض الأخطاء في بايثون. ترجمة -وبتصرُّف- للمقال The 10 Most Common Python Code Mistakes لصاحبه Martin Chikilian. اقرأ أيضًا مصطلحات شائعة مثيرة للالتباس في بايثون تنقيح أخطاء Debugging شيفرتك البرمجية باستخدام لغة بايثون كيف تستخدم منقح بايثون فهم العمليات المنطقية في بايثون 3 أشهر 10 مشكلات تواجه مبرمجي لغة جافا سكريبت JavaScript

"أريد تعلم البرمجة لكنني لا أعرف من أين أبدأ!" هذه هي أكثر عبارة تتردد على سمعي من حديثي العهد بالبرمجة، إذ يأتيني هذا السؤال مرارًا وتكرارًا؛ وفي كل مرة أحاول أن أجيب عنه في سياقه، أجد أنني أضيف معلومات جديدة على إجاباتي السابقة، لذا قررت كتابة هذا المقال بعنوان "تعلم البرمجة" لعله يفيد الراغبين في تعلم تطوير التطبيقات في بدء رحلتهم مع تعلم البرمجة من الصفر. جدول المحتويات حرصًا على تنظيم المقالة ولتسهيل الوصول إلى القسم الذي تريده بسهولة، سنذكر هنا جدول المحتويات باختصار: ما هي البرمجة؟ لماذا تتعلم البرمجة؟ ما عليك معرفته لتصبح مبرمجًا الأدوات اللازمة للبدء في تعلم البرمجة لماذا هناك العديد من لغات البرمجة؟ مفاهيم البرمجة مصادر تعلم البرمجة تطوير واجهات المستخدم تطوير الواجهات الخلفية تعلم تطوير تطبيقات الجوال تطوير الألعاب تطوير الأنظمة المدمجة تطوير تطبيقات سطح المكتب كيفية اختيار لغة البرمجة التي تناسبك نصائح لتعلم البرمجة ما هي البرمجة؟ البرمجة هي عملية تقسيم مهمة معينة يراد تنفيذها عبر الحاسوب إلى أجزاء صغيرة ومترابطة وقابلة للتنفيذ بأوامر بسيطة. بعد ذلك، تجري كتابة هذه الأوامر والتعليمات بإحدى لغات البرمجة، والتي هي وسيلة للتخاطب مع الحاسوب. إليك المثال العملي التالي الذي يشرح ماهية البرمجة: إن كنت تتوقع زيارة صديق لك اليوم، واتصل بك ليقول لك: "أنا واقف بجانب الحديقة ولا أعرف كيف أصل إلى منزلك". أنت عادةً تمر كل يوم من جانب الحديقة وتعرف الطريق بينها وبين منزلك شبرًا بشبر. برأيك هل ينفع إن قلت له: "منزلي معروف وقريب من الحديقة وأنا كل يوم أمر من جانبها"؟ لا، بالتأكيد. تحتاج إلى أن تقسِّم المشكلة إلى أجزاء تمثل خطوات بسيطة يستطيع صديقك فهمها وتنفيذها. مثلًا، أخبره أن ينفذ الأوامر التالية: "سر إلى الأمام عشرة أمتار" ثم "اتجه إلى اليمين" ثم "سر إلى نهاية الشارع" ثم "اتجه إلى اليسار". أخبره بعد ذلك: "عُدَّ الأبنية الموجودة على اليسار حتى تصل إلى البناء الرابع" ثم "اصعد إلى الطابق الثاني" ثم "اطرق على الباب الذي سيظهر أمامك". مبارك! بهذه الطريقة، تستطيع أن تدل صديقك على منزلك بدقة. البرمجة هي الشيء نفسه تمامًا. فهل ترى التعابير المكتوبة بين علامتي الاقتباس؟ إنها التعابير التي تكتب بإحدى لغات البرمجة والتي تخاطب الحاسوب بدلًا من صديقك السابق. لغات البرمجة هي مجموعة من المفردات والقواعد اللغوية التي تشكل لغةً وسيطةً للتخاطب مع الحاسوب وأمره بتنفيذ تعليمات وأشياء محدَّدة. فلا الحاسوب يفهم لغة البشر ولا البشر يفهمون لغة الحاسوب، لذا كان هنالك حاجة ملحة لوجود لغة وسيطة يفهمها كلاهما؛ نتيجةً لذلك، انبثق مفهوم لغة البرمجة. بعبارة أخرى، لو أردنا أن نقول للحاسوب "افعل كذا"، فسنحتاج إلى لغةٍ مشتركةٍ بيننا وبينه ليفهم ما نبتغيه، وهنا يأتي دور لغات البرمجة، إذ يمكنك أن تعدّ لغات البرمجة على أنها وسيط بين المبرمج والحاسوب. يهتم المبرمج بالتفكير في تسلسل الخطوات التي على الحاسوب القيام بها لإتمام العمل المطلوب منه (مثل حساب العمر اعتمادًا على تاريخ الولادة)، ثم كتابة هذه الخطوات بترتيب منطقي بإحدى لغات البرمجة. ربما لاحظتَ في الجملة السابقة أن جزءًا من مهمة المبرمج هو التفكير المنطقي، وهذا يجعلنا ننتقل إلى السؤال الشائع "هل أستطيع تعلم البرمجة وأصبح مبرمجًا؟" أو "هل أنا مؤهل لأصبح مبرمجًا؟". لماذا تتعلم البرمجة؟ يبدو أن تعلم البرمجة من الصفر ليس بالصعوبة التي توقعتها، لكنك تريد حافزًا يجعلك تتعلم البرمجة. تسمع كثيرًا أن البرمجة هي مجال المستقبل، وأن وظائف المبرمجين ستكتسح مجال التوظيف في السنوات القادمة؟ أستطيع أن أؤكد لك ذلك، كما أنَّ وظائف البرمجة هي من أعلى الوظائف دخلًا. فلو كنت تريد بدء مشوارك الاحترافي وتريد عملًا مستقرًا وذا دخلٍ ممتاز، فإن تعلم البرمجة والعمل بها هو أفضل خيارٍ أمامك. وظائف البرمجة مريحة عمومًا، فالعمل كله مكتبي أمام حاسوب في بيئة مريحة ومناسبة، وأغلبية الشركات تتبع نظام العمل 40 ساعة في الأسبوع (أي 5 أيام لمدة 8 ساعات يوميًا)، ولا تغفل عن قدرتك على العمل عن بعد من خلال الانترنت أو كمستقل في أوقات فراغك. تعلم البرمجة سيوسع أفق تفكيرك كثيرًا، خصوصًا أن تعاملك مع الحاسوب يتبع إلى التفكير المنطقي، وستجد أن البرمجة ستسهل لك القيام بأمور أخرى في الحاسوب. ما عليك معرفته لتصبح مبرمجًا يتردد الكثيرون في تعلم البرمجة متذرعين بأن مستواهم في الرياضيات ليس ممتازًا، وهذا ليس صحيحًا، فصحيحٌ أنَّ هنالك أمور تعترضك أثناء أداء عملك كمبرمج تتطلب خبرة في الرياضيات، إلا أنَّه قد تمر عليك فترات طويلة لا تحتاج فيها إلى مسائل رياضية. كل ما يلزمك للبدء في تعلم البرمجة هو الأساسيات التي يعرفها الجميع. إلى حين اعتراضك أية مسألة أو مشكلة تتطلب مهارة في الرياضيات، هنالك الكثير من المصادر والمراجع التي تستطيع الرجوع إليها آنذاك. بعبارة أخرى، أجِّل هذا الأمر قليلًا ولا تخف. الأهم من ذلك هو أن تكون قادرًا على التفكير بشكل منطقي. التفكير المنطقي التفكير المنطقي هو المهارة التي تجمع كافة المبرمجين تحت مظلة واحدة، وهي أساس كتابة الخوارزميات، إذ يجب أن تكون قادرًا على اكتساب هذه المهارة وتطويرها. الخوارزميات كلمة "الخوارزميات" هي الكلمة المرعبة التي ينفر منها البعض، فكل ما يتخيلونه عند ذكرها هو الرياضيات المعقدة والمعادلات الطويلة والرموز العجيبة، لكن الأمر بسيط جدًا؛ فالخوازرميات هي تطبيقٌ للتفكير المنطقي في خطوات متسلسلة واضحة تمامًا لحل مشكلة ما. لكي أوضِّح لك أن الخوارزميات ليست أمرًا معقدًا، سأخبرك بكيفية كتابة برنامج يسأل المستخدم عن سنة ميلاده، ثم يعيد عمره الحالي بالسنوات. الخطوة الأولى: إظهار رسالة نصية نطلب فيها من المستخدم إدخال تاريخ ميلاده. الخطوة الثانية: تخزين سنة الميلاد التي أدخلها المستخدم. الخطوة الثالثة: الحصول على السنة الحالية. الخطوة الرابعة: طرح مدخلات المستخدم من السنة الحالية. الخطوة الخامسة والأخيرة: إظهار الناتج. ما سبق هو خوارزمية بسيطة تتألف من خطوات متسلسلة، لكن إذا أمعنّا النظر فيها سنجد خللًا في حال أدخل المستخدم تاريخًا أكبر من التاريخ الحالي، أي لو أدخل 2050 مثلًا بدلًا من 1995. عندها سيصبح العمر المعاد من الخوارزمية سالبًا، ويمكننا أن نحل هذه الإشكالية منطقيًا بوضع شرط يمنع المستخدم من إدخال تاريخ أكبر من التاريخ الحالي. إطارات العمل كلمة أخرى شائعة جدًا في عالم البرمجة هي "إطارات العمل" frameworks، إطارات العمل هي مجموعة من الشيفرات البرمجية التي تسهل على المبرمج إنشاء التطبيقات، بتوفير وحدات جاهزة تقدم خدمات متنوعة مثل تسجيل المستخدمين، وإرسال البريد الإلكتروني، والتعامل مع قواعد البيانات. أي يمكنك أن تعدّها أدوات برمجية تساعدك في برمجة تطبيقك وتسهِّل لك فعل ذلك. الأدوات اللازمة للبدء في تعلم البرمجة تحتاج إلى حاسوبٍ بمواصفات جيدة (ليس من الضروري أن يكون من أفضل الحواسيب، وإنما أن يمتلك مقدارًا جيدًا من الذاكرة العشوائية). لا ننصح بمواصفات معينة أو نظام تشغيل معين، استعمل ما يحلو لك وما ترى نفسك معتادًا عليه (سواءً كان ويندوز أو لينكس أو ماك). ستحتاج أيضًا إلى اتصالٍ جيد بالإنترنت للوصول إلى المواد التعليمية، ولتنزيل البرمجيات والمكتبات اللازمة للتطوير. أما بخصوص أدوات التطوير، فستحتاج إلى برمجية لكتابة الشيفرات، وهنالك نوعان رئيسيان لها: المحررات النصية: مثل Visual Studio Code أو Atom أو Sublime Text أو Bracktes أو Notepad++‎. وهذه المحررات النصية تكون بسيطة في أغلبها، وتوفر ميزات أساسية مثل تلوين الشيفرات، وبعض ميزات الإكمال التلقائي، وتدعم أغلبيتها إضافات لزيادة وظائفها. وظيفة هذه المحررات النصية عمومًا هي تعديل الشيفرات بسهولة وسرعة. ننصحك بتجربة Visual Studio Code لشهرته حاليًا وكثرة إضافاته ودعمه الممتاز من شركة Microsoft. بيئات التطوير المدمجة: مثل Visual Studio و Eclipse و Android Studio و NetBeans و Apple Xcode وغيرها. وهذه البيئات توفر ميزات أكثر بكثير من المحررات النصية، مثل تشغيل الشيفرات وتنقيحها (debugging) وميزات التحكم بالإصدارات (version control) والاتصال بقواعد البيانات وخلاف ذلك. لماذا هناك العديد من لغات البرمجة؟ قد تتساءل، لماذا هناك العديد من لغات البرمجة؟ أليست هذه اللغات كلها تنفذ الهدف ذاته؟ لماذا لا يكون هنالك لغة موحدة بين المبرمجين والحاسوب؟ الحقيقة أنّه توجد لغة برمجة واحدة ولكن ليست إحدى اللغات التي تراها أمامك في الصورة. اللغة التي نشير إليها هي لغة الآلة التي يستطيع معالج الحاسوب قراءتها وفهمها. أتتساءل ما هي لغة الآلة وكيف تبدو؟ إليك مقطعًا منها: معلومٌ أنّ معالج الحاسوب لا يفهم شيئًا سوى الأصفار والواحدات، وهذه اللغة -أي لغة الآلة- هي تمثيل للأصفار والواحدات بطريقة تخبر الحاسوب بما يجب عليه فعله. الجدير بالذكر أن هذه اللغة عصية الفهم على البشر، وحتى إن استطعت كتابة شيفرة مثل الشيفرة الموضحة بالصورة (كما في السنوات الأولى من بداية اختراع الحاسوب)، لن يفهمها الآخرون ولن يستطيع أحد التعديل على الشيفرة وتطويرها لاحقًا باستثنائك. سعيًا لإيجاد لغة قريبة من لغة البشر، انقسمت لغات البرمجية إلى قسمين: لغات البرمجة منخفضة المستوى، ولغات البرمجة عالية المستوى وذلك تبعًا لمدى قربها من لغة الآلة أو لغة البشر على التوالي. أي أنّ لغات البرمجة منخفضة المستوى هي اللغات الأقرب للغة الآلة آنفة الذكر مثل لغة التجميع Assembly language، ولغات البرمجة عالية المستوى هي اللغات الأقرب للغة البشر مثل لغة بايثون وجافا. تنفيذ البرامج المكتوبة بلغات برمجة عالية المستوى يقودنا الحديث عن اللغات عالية المستوى واللغات منخفضة المستوى إلى الحديث عن كيفية تنفيذ المعالج للشيفرة المكتوبة بلغة عالية المستوى لا يفهمها المعالج (أليس هذا ما تفكر به الآن؟). عرفنا أن المعالج يفهم الأوامر والتعليمات المكتوبة بلغة منخفضة المستوى (لغة الآلة)، فمَثَلُ هذه العملية كمَثَلِ شخصٍ أجنبي تعلم اللغة العربية وبدأ التحدث مع ناطقٍ باللغة العربية، إذ يمكن لهما التواصل مباشرةً - ليخبر كل منها ما يريد من الآخر فعله - دون وسيط. أمَّا مَثَلُ كتابة برنامج بلغة عالية المستوى أقرب إلى لغة البشر والطلب من الحاسوب تنفيذه كمثل ناطق باللغة الهندية يريد التخاطب مع ناطق باللغة العربية دون أن يفقه أحدهما لغة الآخر. في هذه الحالة، لن يستطيع أحدهما فهم ما يتكلم به الآخر وستفشل عملية التواصل. قد تقول: لماذا لا يحضران مترجمًا يترجم ما يقوله كل منها للآخر؟ حسنًا، هذا ما يحصل تمامًا عندما يراد تنفيذ برنامج بلغة لا يفهمها معالج الحاسوب. في اللغات البشرية، هنالك نوع واحد من المترجمين يعرفه الجميع للترجمة من لغة إلى آخرى؛ أما في لغات البرمجة، هنالك نوعان من المترجمين بين اللغات هما: المفسر interpreter، والمترجم compiler. بناءً على ذلك، تنقسم لغات البرمجة إلى لغات مفسرة ولغات مترجمة. (من الآن وصاعدًا، كلما ذكرنا لغات البرمجة، فنحن نشير إلى لغات البرمجة عالية المستوى.) -المفسر (interpreter): وهو برنامج خاصٌ يفسِّر الشيفرة المصدرية لبرنامج مكتوب بلغة عالية المستوى سطرًا بسطر ويحولها إلى لغة منخفضة المستوى لينفذها الحاسوب مباشرةً. -المترجم (compiler): وهو برنامج خاصٌ يحوِّل الملفات المصدرية لبرنامج مكتوب بلغة عالية المستوى إلى ملف تنفيذي مكتوب بلغة الآلة دفعةً واحدةً، ثم يمكن تشغيل الملف التنفيذي على الحاسوب للقيام بالمهمة المطلوبة. لماذا يوجد الكثير من لغات البرمجة عالية المستوى؟ الآن وبعد أن عرفت الفرق بين لغة الآلة ولغة البشر، لربّما ما زلت تتساءل عن كثرة اللغات البرمجية عالية المستوى المتوافرة وعدم وجود لغة واحدة. نستطيع القول أنك خطوت خطوةً جيدةً للأمام إذ أصبحت الآن أكثر دقة. جواب سؤلك هو أنّ كل لغات البرمجة تُستخدم لتحويل فكرة منطقية إلى سلسلة أوامر يمكن للحاسوب أن ينفذها. فعلى سبيل المثال لا الحصر يمكنك استخدام أي من Ruby أو Java أو Python أو C#‎ أو Go أو JavaScript لبناء موقع ويب. لكن يمكنك أن تعدّ لغات البرمجة على أنها أدوات، وكل أداة تسهّل مهمة دونًا عن أخرى. فعلى سبيل المثال، السيارة والحافلة والدراجة والمحراث الزراعي كلها وسائط نقل، لكنها مختلفة الاستخدام؛ فلا يمكنك أن تذهب وعائلتك لقضاء إجازة صيفية مستخدمين المحراث الزراعي، كما لا يمكنك استخدام سيارة سباق في مدينة مكتظة ذات شوارع ضيقة للذهاب بها إلى العمل. مع أن آلية عمل هذه المركبات متشابهة. والأمر سيانٌ بالنسبة إلى البرمجة. خلاصة القول أنّ هنالك لغات برمجة متخصصة بإنشاء تطبيقات سطح المكتب، وأخرى متخصصة بإنشاء تطبيقات الجوال، وأخرى تستعمل خصيصًا لمواقع الويب، وأخرى لبرمجة العتاد، وهذا ما يحيلنا إلى الحديث عن مجالات البرمجة واللغات الأنسب لكلٍ منها. مفاهيم البرمجة "حسنًا، اقتنعتُ أن البرمجة مناسبة لي وليست صعبة كما كنتُ أتخيل، من أين أبدأ طريقي في تعلم البرمجة إذًا؟" قبل الإجابة عن السؤال السابق، سآخذ وقتي لأشرح لك بعض المفاهيم الخاصة بالبرمجة، ثم سنتحدث عن مجالات العمل فيها وما المسار الأفضل لتعلمك كلًا منها. أنت تعلم أن البرنامج هو سلسلة أوامر ينفذها الحاسوب لحل مشكلة ما، والبرنامج نفسه مكتوب بلغة يفهمها الحاسوب تسمى لغة الآلة. من الأمور الملحوظة التركيز كثيرًا على لغة البرمجة ذاتها أثناء بداية تعلم البرمجة. سأخبرك حقيقةً صادمةً: "لغة البرمجة التي تستعملها ليست بتلك الأهمية التي تتوقعها"، أنا لا أقول لك أن جميع لغات البرمجة متماثلة أو تُستعمل لنفس الاستعمالات، لكن لا تركِّز كثيرًا على تعلم كيفية الكتابة في لغة برمجة ما وتهمل المفاهيم البرمجية التي تقف وراءها. المتغيرات والثوابت عليك أن تتعرف على مفهوم المتغيرات variables المستعمل في جميع لغات البرمجة، والذي يعني إسناد قيمة ما إلى رمز أو كلمة وتخزين هذه القيمة في الذاكرة. فلو أردنا أن نخزن العبارة "Hello World" في متغير ما فنكتب شيئًا شبيهًا بما يلي: var variable_name = "Hello World"; أي أننا نسند الجزء الموجود على يمين إشارة المساواة إلى المتغير المذكور على يسار إشارة المساواة. يمكننا أن نستنتج من اسم "المتغيرات" أن قيمتها قابلة للتغيير خلال تنفيذ البرنامج، فيمكننا في مكانٍ ما من الملف المصدري أن نعيد تعريف المتغير السابق بكتابة: var variable_name = "New value"; أما الثوابت فهي تتشابه مع المتغيرات في كثيرٍ من النواحي، إلا أنك لا تستطيع إعادة تعريف قيمتها بعد تعريفها أول مرة. قد تستفيد من الثوابت عندما تكون متأكدًا تمامًا من عدم تغيير القيمة خلال فترة تنفيذ البرنامج. فلو أردنا تعريف ثابت اسمه pi يحتوي على القيمة 3.14 (والتي سنعرف أنها لن تتغير مطلقًا)، فيمكننا أن نكتب: const pi = 3.14; وإذا حاولتَ تغيير قيمة الثابت بعد تعريفه فستحصل على رسالة خطأ. الشروط تدعم جميع لغات البرمجة تعريف شروط تُنفَّذ في حالات معينة. ففي الخوازرمية السابقة التي شرحنا فيها حساب العمر، يمكننا أن نكتب الشرط بالعربية كما يلي: إذا كان (تاريخ الميلاد أكبر من التاريخ الحالي): نقول للمستخدم أن هنالك خطأ وإلا: سنحسب العمر بطرح تاريخ الميلاد من التاريخ الحالي وإذا أردنا كتابتها بإحدى لغات البرمجة فستبدو شبيهةً بما يلي: if ( user_birth > current_year ) { // ERROR! } else { age = current_year - user_birth; } لا تلقِ للأقواس بالًا، فهي جزء من لغة البرمجة، وقد تختلف من لغة لأخرى، وليست موضع اهتمامنا حاليًا. حلقات التكرار ماذا لو كانت لدينا قاعدة بيانات فيها أكثر من مستخدم ولكل مستخدم تاريخ ميلاد. لا تقل لي سنأخذ التواريخ يدويًا وندخلها إلى البرنامج! هذا مضيعةٌ للوقت، والصواب هو إنشاء حلقة تكرار تأخذ قيمة تاريخ الميلاد الخاص بكل مستخدم ثم تحسب عمره كما أسلفنا في القسم السابق. دعنا نعدل الخوارزمية البسيطة لنضيف تكرارًا فيها: ما أجمل البرمجة! تخيل لو كان عندك ألف مستخدم، وكان عليك حساب أعمارهم، يمكنك بضغطة زر أن تحسبها كلها. الدوال الدالة function هي مجموعة من التعليمات البرمجية التي تقبل مدخلات وتعيد القيمة المطلوبة. تكون الدوال عادةً قصيرةً وتقوم بمهمة وحيدة فقط. فمثلًا لو أردنا تعريف دالة باسم divide تقبل عددين، وتعيد ناتج قسمة العدد الكبير على الصغير، فيمكننا أن نكتب الخورزمية الآتية: مصادر تعلم البرمجة للمبتدئين أول ما سيتبادر إلى ذهنك بعد قرارك تعلم البرمجة هو من أين سأتعلم؟ هنا يأتي دور القسم التعليمي المتكامل في حسوب ليقدم للمبتدئ (والمحترف على حدٍ سواء) محتوى علمي مميز ومبسط. تزخر أكاديمية حسوب بالمحتوى المفيد عن تعلم البرمجة للمبتدئين وحتى الخبراء أي على كافة المستويات، ستجد فيها أقسامًا تشرح لغات البرمجة وتقنياتها كلها. ولدينا قسم للأسئلة البرمجية التي يمكنك أن تطرح فيه سؤالك وسيجيب عليه أحد أفراد مجتمع أكاديمية حسوب. أضف إلى ذلك أن الأكاديمية توفر قسمًا للدورات المتخصصة التي تبدأ معك من الصفر وحتى احتراف لغة البرمجة التي تريد تعلمها مع كادر من المدربين المختصين الذي يقدمون لك المساعدة ويجيبون عن جميع استفساراتك. وهنالك قناة للأكاديمية على يوتيوب ننشر فيها دوريًا دروسًا قصيرةً عن تساؤلات محددة ومفاهيم البرمجة وخلافه. لا تنسَ الاشتراك في قناة الأكاديمية لتصلك الفيديوهات الجديدة. ماذا لو أردتَ التعمق أكثر في لغة معيّنة؟ تأتي هنا موسوعة حسوب التي توفِّر توثيقًا عربيًا كاملًا وعالي الجودة، مدعّمًا بالأمثلة لمختلف لغات البرمجة وتقنيات تطوير الويب والجوال. ستكون الموسوعة مرجعًا تعود إليه في مسيرتك البرمجية، وتستعين بها لمعرفة التفاصيل الدقيقة عن لغات البرمجة. فأنت لست مضطرًا لحفظ كل شيء في لغة البرمجة، إذ حتى المبرمجون المختصون ذوو الخبرة يعودون إلى التوثيقات بين الفينة والأخرى أثناء عملهم. لننطلق الآن للتحدث عن مجالات البرمجة الأساسية وما اللغات والتقنيات المستعملة فيها. تطوير واجهات المستخدم يبدأ أغلبية المطورين مشوارهم من خلال تعلم تطوير واجهات المستخدم عند اتخاذ قرارهم لدخول مجال تطوير وبرمجة مواقع الويب، وذلك لسهولة اللغات المستعملة في هذا المجال. هدف هذا المجال هو تطوير صفحات الويب التي تعرض محتوى مختلف مواقع الويب، وهي الصفحات التي تراها عند زيارتك لموقع أكاديمية حسوب أو موسوعة حسوب أو مستقل أو أي موقع آخر. تتألف صفحة الويب من مجموعة من المكونات، وتُكتَب هذه المكونات باستخدام لغة HTML، وبعد كتابة البنية الهيكلية للصفحة سنأتي على تنسيقها باستخدام لغة CSS، وهي اللغة المستعملة لإضفاء شكل وهيئة على عناصر HTML. أي أن عناصر HTML تصف محتوى الصفحة (مثل الترويسات والقوائم والمحتوى الرئيسي والفقرات والروابط والصور والفيدوهات)، وقواعد CSS تُعرِّف كيف يجب أن تبدو هذه العناصر (سواءً من ناحية الألوان أو المساحات أو الخلفيات أو الخطوط أو خلاف ذلك). تأتي لغة JavaScript مكملةً لهما وتستعمل لإعطاء بعض عناصر الصفحة صفاتٍ تفاعلية، مثل شريط متحرك من الصور أو قوائم تظهر عند وقوع حدث معيّن …إلخ. هنالك تقنيات كثيرة تستعمل في تسهيل إنشاء الواجهات الأمامية وسنذكر بعضها: إطار Bootstrap لتسهيل تنسيق عناصر الصفحة. مكتبة jQuery لتسهيل التعامل مع عناصر الصفحة باستخدام JavaScript. مكتبة React JS: لتسهيل تطوير واجهات المستخدم بالاعتماد على مكونات قابلة لإعادة الاستخدام. لغة Sass لإنشاء ملفات CSS بسرعة وسلاسة. أدوات بناء مثل Webpack الذي يسهِّل تحويل الملفات المصدرية للتطبيق إلى النسخة النهائية التي ستعرَض للمستخدم. لتعلم تطوير واجهات المستخدم، ننصحك بالتسجيل في دورة تطوير واجهات المستخدم المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على أكثر من 72 ساعة فيديو تتوزع على ثمانية مسارات تعليمية تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب لتتعرف على توثيق لغات البرمجة المذكورة، وذلك للاطلاع على تفاصيل وأمثلة أكثر عن كل جزئية من الجزئيات المشروحة في دورة تطوير واجهات المستخدم. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير واجهات المستخدم: HTML و CSS و JavaScript و Bootstrap و Sass و jQuery و Webpack. تطوير الواجهات الخلفية قد تتساءل: ماذا يعني تطوير الواجهات الخلفية (backend)؟ وما الفرق بينه وبين تطوير واجهات المستخدم (frontend)؟ الفرق بينهما هو أن الواجهات الخلفية هي البرمجيات التي تُنفَّذ على الخوادم وتجري عمليات عليها مثل التعامل مع قواعد البيانات والملفات والخدمات الخارجية، أما واجهات المستخدم فهي الصفحات التي تظهر على شاشة الزائر في متصفحه. سأطرح عليك الخيارات المتاحة أمامك للبدء في مجال تطوير الواجهات الخلفية، وجميع اللغات المذكورة هنا هي لغات ناجحة وقوية ولا يهم أي لغة تختار منها، المهم أن تتطلع على شيفرات بسيطة من كل لغة وتتخذ قرار تعلمها، واحذر من تضييع وقتك في التنقل بين لغات البرمجة والبحث عن أفضلها، فكلُ لغةٍ ممتازةٌ في مجالها. تعلم البرمجة باستخدام لغة PHP بعد تبيان الفرق بين واجهات المستخدم والواجهات الخلفية، يمكن القول بأن أشهر لغة لتطوير الواجهات الخلفية هي لغة PHP، وتتفوق على اللغات المنافسة لها أضعافًا مضاعفة. تعلم البرمجة بلغة PHP أمر سلس، فهي لغة سهلة التعلم وبسيطة الشكل، والمجتمع حولها كبير وتطويرها مستمر. هذه اللغة هي خيار استراتيجي لمن يريد الدخول إلى مجال تطوير الواجهات الخلفية. هنالك عدد من البرمجيات المكتوبة بلغة PHP مثل ووردبريس WordPress ودروبال Drupal وميدياويكي MediaWiki (التي تشغِّل ويكيبيديا وموسوعة حسوب) وغيرها الكثير؛ إضافةً إلى عددٍ كبير من إطارات العمل مثل Laravel و CodeIgniter و Symfony و CakePHP و Yii وغيرها، وهذا ما يدل على إمكانيات اللغة الكبيرة والمجتمع الكبير الذي يحيط بها. لتعلم تطوير الواجهات الخلفية باستخدام PHP، ننصحك بالتسجيل في دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام PHP المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 75 ساعة فيديو تتوزع على اثني عشر مسارًا تعليميًا تبدأ بأساسيات لغة البرمجة PHP للمبتدئين، مرورًا بشرح أمثلة عملية تطبيقية بالتفصيل، ووصولًا لتطوير التطبيقات باستخدام إطار العمل Laravel، وشرح تطوير ووردبريس. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة PHP وإطار العمل Laravel. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام PHP هي: PHP و Laravel وقواعد البيانات (مثل MySQL و PostgreSQL وغيرها). تعلم البرمجة باستخدام لغة روبي - Ruby إذا كنتَ تبحث عن لغةٍ أنيقة وسهلة الاستعمال فستجد ضالتك في لغة روبي Ruby فهي من أجمل اللغات وأسلسها كتابةً، وهي لغة برمجة عامة يمكن استخدامها لتطوير مختلف أنواع التطبيقات ومن ضمنها تطوير تطبيقات الويب. ذاع صيت روبي في تطوير الويب بعد نشر إطار العمل Ruby on Rails (يشار إليه اختصارًا "ريلز"). هنالك إطارات عمل أخرى مثل سيناترا Sinatra لكن يبقى ريلز أشهرها. لتعلم تطوير الواجهات الخلفية باستخدام روبي، ننصحك بالتسجيل في دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام روبي المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 20 ساعة فيديو تتوزع على أربعة مسارات تعليمية تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا، وتشرح تطوير التطبيقات باستخدام إطار العمل ريلز. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة روبي وإطار العمل ريلز. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام روبي: روبي و ريلز وقواعد البيانات (مثل MySQL و PostgreSQL وغيرها). تعلم البرمجة باستخدام لغة جافا سكربت - JavaScript نعم! تستعمل JavaScript في تطوير الواجهات الخلفية أيضًا. الفضل يعود لبيئة Node.js التي تسمح للمطورين باستخدام JavaScript لكتابة برمجيات تعمل من جهة الخادم وذلك لتوليد صفحات ويب ديناميكية قبل إرسالها إلى المتصفح، وتستطيع Node.js التعامل مع الملفات وقواعد البيانات ومختلف أنظمة الشبكات وخدمات أنظمة التشغيل. هل يوجد أجمل من استخدام نفس اللغة لبرمجة الواجهات الأمامية لمواقع الويب والواجهات الخلفية؟ وكل ذلك باستخدام لغة سهلة التعلم والاستعمال ومدعومة دعمًا ممتازًا من المجتمع. تعلم لغة JavaScript لتطوير الواجهات الخلفية من خلال التسجيل في دورة تطوير التطبيقات باستخدام JavaScript المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 69ساعة فيديو تتوزع على أحد عشرمسارًا تعليميًّا تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا، وتشرح تطوير الواجهة الخلفية باستخدام Node.js. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة JavaScript وبيئة العمل Node.js. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام JavaScript: لغة JavaScript وبيئة Node.js وإطار العمل Express.js وقواعد البيانات (مثل MongoDB و MySQL و PostgreSQL وGraphQL وغيرها). تعلم البرمجة باستخدام لغة بايثون - Python لغة بايثون متعددة الاستعمالات، ويمكن عدّها على أنها أسهل لغة برمجة على الإطلاق، إذ تبدو شيفرتها البرمجية كأنها مقالة مكتوبة باللغة الإنكليزية. إذا أردتَ لغةً سهلةً ومدعومةً دعمًا ممتازًا ولها أطر عمل كثيرة فأنت تبحث عن لغة بايثون. الخيارات المتاحة أمامك هي إطار العمل جانغو (Django) وفلاسك (Flask) وغيرها، يمكنك تعلم لغة البرمجة بايثون لتطوير الواجهات الخلفية من خلال قراءة سلاسل المقالات عن تعلم بايثون في قسم البرمجة في أكاديمية حسوب، ثم الانتقال إلى تعلم إطار العمل جانغو أو فلاسك. يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة بايثون. تعلم لغة بايثون لتطوير الواجهات الخلفية من خلال التسجيل في دورة تطوير التطبيقات باستخدام Python المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 69 ساعة فيديو تتوزع على عشرةمسارات تعليمية تشرح أساسيات لغة بايثون للمبتدئين، ثم تطبق عمليًا بأمثلة واقعية، وتشرح إطار العمل جانغو Django وفلاسك Flask. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام بايثون: لغة بايثون وإطارات العمل المبنية عليها (مثل جانغو وفلاسك) وقواعد البيانات (مثل MySQL و PostgreSQL وغيرها). تعلم تطوير تطبيقات الجوال ازداد عدد تطبيقات الجوال لأنظمة أندرويد و iOS ازديادًا كبيرًا في الفترة الماضية، وأصبح لكل شركة أو خدمة تطبيق خاص بها يسهِّل على مستخدميها الوصول إلى الخدمات التي توفرها. النظامان الرئيسيان المسيطران على سوق الجوال حاليًا هما أندرويد ثم iOS. يمكن برمجة تطبيقات أندرويد بلغة Java أو Kotlin (أو غيرهما) وبرمجة تطبيقات iOS باستخدام Swift (وغيرها). ستكتشف أنَّ عليك تطوير تطبيقين منفصلين تمامًا، واحد لهواتف أندرويد وآخر لهواتف iOS، وذلك يسبب زيادةً في حجم العمل المطلوب وصعوبةً في إدارة التغييرات. بسبب ذلك، ظهر مفهوم "التطبيقات متعددة المنصات"، وهي تطبيقات تعمل على نظام أندرويد و iOS دون أي تعديلات، وذلك باستخدام تقنيات مشتركة وهي في الغالب تقنيات الويب. أي أصبح بإمكان مطوري الويب الاستفادة من معلوماتهم في تطوير تطبيقات الجوال باستخدام منصات مثل آيونيك Ionic. تسمح آيونيك Ionic للمبرمجين بالتعامل مع مختلف وظائف الجهاز باستخدام لغة JavaScript، مثل الوصول إلى الموقع الجغرافي، والتقاط صور بالكاميرا، والتعامل مع الملفات وخلاف ذلك. طوِّرت في الفترة الماضية تقنيات أخرى مبنية على JavaScript مثل React Native المبنية على مكتبة React.js والتي تسمح للمطورين بكتابة تطبيقات أصيلة باستخدام تقنيات الويب. تستطيع تعلم تطوير تطبيقات الجوال عبر Ionic وعبر React Native من خلال التسجيل في دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة JavaScript المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 69 ساعة فيديو تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا. وكالعادة يمكنك أثناء مشاهدتك للدورة أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على التوثيقات اللازمة. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الجوال: Java و Swift و Kotlin و Ionic و React Native وغيرها. تطوير الألعاب تطوير الألعاب هو المجال الذي يحلم جميع مستخدمي الحاسوب بالدخول إليه. فالأغلبية تعرفوا على الحاسوب من خلال ألعاب الفيديو ومن ثم بدؤوا برحلة الاستكشاف عن البرمجة والتطوير. أغلب من يجيب عن تطوير الألعاب يقول "عليك بتعلم لغة C++‎" لكن دعني أفصِّل لك الأمر قليلًا. برمجة الألعاب تتطلب عملًا كثيرًا من فريق عمل كبير، مدعوم من شركة تجارية. من الصعب على مطوِّر وحيد أن ينشئ لعبة كاملة من الصفر دون فريق. تُطور أغلبية الألعاب باستخدام محرِّك ألعاب Game Engine والذي يسهِّل الأمر على المطورين ويتيح بيئة تطوير مناسبة للألعاب، ويتيح الميزات الأساسية لجميع الألعاب مثل التحكم بالكاميرا ونمذجة الشخصيات ثلاثية الأبعاد وتحريكها والأمور الفيزيائية الأخرى. هنالك عدد كبير من محركات تطوير الألعاب، ومن المرجح أنك شاهدت شعارها في الألعاب التي لعبتها من قبل، ومن أشهرها: Unreal Engine و Unity و Godot. يمكن التعامل مع هذه المحركات باستخدام عدِّة لغات، مثل C++‎ (وهي أشهرها)، وجافا (خصوصًا للألعاب على هواتف أندرويد) وحتى يمكن استخدام JavaScript في التعامل مع بعضها. تذكر أنّ الألعاب غير محدودة بتطبيقات سطح المكتب أو الهواتف، فهنالك ألعاب كثيرة تعمل على المتصفحات باستخدام تقنيات HTML5 و JavaScript. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير الألعاب: C++‎ و Java و JavaScript ومحركات Unity و Unreal Engine و Godot. برمجة الذكاء الاصطناعي يُعد الذكاء الاصطناعي (AI) من المجالات الرائدة والمطلوبة بكثرة في سوق العمل اليوم، لاسيما بعد أن أصبحت تطبيقاته في متناول الجميع وبات يستخدم في العديد من المجالات فتعلمك لهذا المجال الرائد يعزز قدراتك كمبرمج ويساعد على تعزيز تطبيقاتك بقدرات الذكاء الاصطناعي القوية. يتفرع الذكاء الاصطناعي لعدة مجالات من أبرزها تعلم الآلة والتعلم العميق التي تُمكّن الحواسيب من التعلم من البيانات وتحسين أدائها بمرور الوقت دون الحاجة لبرمجة تقليدية. كي تتعلم برمجة الذكاء الاصطناعي تحتاج لامتلاك فهم جيد للبرمجة وتحليل البيانات ويمكنك استخدام لغات برمجة متعددة في هذا المجال أشهرها لغة البرمجة بايثون التي توفر الكثير من المكتبات والأطر المساعدة مثل تنسرفلو TensorFlow وكيراس Keras وبايتورش PyTorch وباندا Pandas. إذا كنت مهتمًا بتعلم هذا الاختصاص القوي فستوفر لك دورة الذكاء الاصطناعي من أكاديمية حسوب التي تحتوي على 58 ساعدة تدريبية ممتدة على ثمانية مسارات تدريبية شاملة كل ما تحتاج إليه للبدء بتطوير تطبيقات ذكاء اصطناعي قوية واكتساب مهارة في تحليل البيانات من الصفر ودون الحاجة لامتلاك معرفة مسبقة. اللغات والتقنيات المستخدمة في برمجة الذكاء الاصطناعي هي Python و MongoDB وPymongo و TensorFlow و Keras و Pandas والنماذج اللغوية الكبيرة LLMs المختلفة. تطوير الأنظمة المدمجة الأنظمة المدمجة هي أنظمة حاسوبية شبيهة بالحاسوب ولكنها لا تملك كل ميزات الحاسوب الذي تراه أمامك الآن. بعبارة أخرى، النظام المدمج هو حاسوب صغير مبرمج لأداء مهام محددة فقط ومدمج ضمن الجهاز أو البيئة المراد استخدامه فيها. أنت الآن محاط بالكثير من الأنظمة المدمجة الآن مثل جهاز مقياس مستوى المياه وجهاز التحكم بالتلفاز وجهاز إنذار الحريق وأجهزة المراقبة …إلخ. حتى إشارات المرور وتنظيم السير وألعاب الأطفال الآلية تصنَّف على أنها أنظمة مدمجة. هل سمعت أيضًا بمصطلح "إنترنت الأشياء"؟ إنترنت الأشياء هو نظام مدمج متصل بالإنترنت. نعم، بهذه البساطة! لابد الآن أن يتبادر إلى ذهنك الساعات والثلاجات والغسالات الذكية وطائرات الدرون وأنظمة المراقبة عن بعد وأنظمة البيوت الذكية، إذ كلها أمثلة على إنترنت الأشياء. كيفية برمجة الأنظمة المدمجة أشهر وأكثر لغة برمجة تستعمَل في برمجة الأنظمة المدمجة وإنترنت الأشياء هي لغة C (أي لغة سي) وكل اللغات المشتقة منها (مثل‎ لغة أردوينو C). تُستعمَل لغة C++‎ كثيرًا في هذا المجال، إذ تعدُّ لغة ذات مستوى أعلى من لغة C لدعمها للبرمجة كائنية التوجه. أضف إلى ذلك أنه بدأ حديثًا استعمال لغة بايثون في برمجة تطبيقات الأنظمة المدمجة مع أنها لم ترتبط تقليديًّا بهذا المجال سابقًا. صحيح أنَّ لغة بايثون ليست بقوة لغة C و C++‎ في هذا المجال إلا أنها تستمد ميزاتها وفعاليتها من المكتبات الهائلة المتوافرة فيها. بعيدًا عن C وبايثون، تستعمل في مجال الأنظمة المدمجة أيضًا لغات أخرى تنضوي ضمن "لغات توصيف العتاد" (Hardware Description Languages)؛ لغتي VHDL و Verilog هما من أشهر لغات توصيف العتاد المستعملة في هذا المجال. تُستعمَل مثل هذه اللغات في برمجة "مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة" (FPGA أي Field Programmable Gate Array). أخيرًا، قد تجد بعض المراجع تشرح برمجة الأنظمة المدمجة بلغة أخرى تدعى "لغة التجميع" (Assembly Language) التي تصنف من اللغات منخفضة المستوى. يتطلب تعلم البرمجة باستخدام هذه اللغة فهمًا واسعًا بمعمارية وحدة التحكم المركزية والمعالج بالمجمل لأنها أقرب لغة يفهمها الحاسوب. الانتقال إلى هذه اللغة قد يكون في مستويات متقدمة من تعلمك لبرمجة الأنظمة المدمجة وتطبيقات إنترنت الأشياء. من ميزات البرمجة بهذه اللغة هي التحكم الواسع بالعتاد والمعالج الذي لا توفره لغات أخرى. يقال أن هذه اللغة صعبة بعض الشيء ومعقدة، ولكن لا أرى ذلك! قد يكون سبب قول ذلك هو أن لغة التجميع هي لغة منخفضة المستوى وأقرب شيء إلى لغة الآلة ولا يستطيع من يلقي نظرة على شيفرة مكتوبة فيها فهمها مطلقًا إن لم يعرفها. تطوير تطبيقات سطح المكتب مجال تطوير تطبيقات سطح المكتب كالمحيط الواسع؛ إن لم تملك بوصلة وتعرف إلى أين تريد الاتجاه، ستضيع فيه حتمًا. هنالك الكثير من أنظمة التشغيل أشهرها - وأكثرها سيطرةً على السوق حاليًا - هي: نظام التشغيل ويندوز، ولينكس، وماك (macOS)، ويملك كل نظام تشغيل تطبيقات مكتبية خاصة به. لذلك، يجب عليك أولًا -قبل الدخول إلى سوق برمجة تطبيقات سطح المكتب- تحديد نظام التشغيل المستهدف. أي يجب الإجابة على السؤال التالي: هل يستهدف تطبيقك نظام تشغيل محدد، أم تريد لتطبيقك أن يعمل على عدة أنظمة تشغيل في آن واحد؟! بعد تحديد نظام التشغيل المستهدف، اطلع على اللغات المفضل استعمالها في ذلك النظام لبرمجة تطبيقاته؛ فعلى سبيل المثال، اللغات C و C++‎ و C#‎ و VB.NET هي الأكثر استعمالًا في برمجة تطبيقات نظام التشغيل ويندوز، واللغات C و C++‎ و Bash هي الأكثر استعمالًا في برمجة تطبيقات توزيعات نظام التشغيل لينكس. أمَّا نظام الشغيل ماك، فينفرد باستعمال لغة Objective-C. حسنًا، دعني أخبرك الحقيقة، كل لغة برمجة عامية الغرض يمكن استعمالها في برمجة التطبيقات، إذ أشهر اللغات التي تُدرَّس أكاديميًّا في هذا المجال هي لغة جافا (Java). لا يخفى على القارئ دخول لغة بايثون بقوة على هذا المجال نظرًا لامتلاكها الكثير من المكتبات الرائعة وسهولة صياغتها. دخلت مؤخرًا لغة جافاسكريبت على سوق برمجة تطبيقات سطح المكتب عبر إطار العمل Electron (إلكترون)، إذ توظف في هذا المجال تقنيات تطوير الويب (HTML و CSS و JavaScript …إلخ.). بدأ هذا الإطار ينتشر كالنار في الهشيم مما دفع شركات كبيرة لتطوير تطبيقات سطح المكتب الخاصة بها باستعمال هذا الإطار ومنها شركة Slack التي استعملت هذا الإطار لتطوير تطبيقها المكتبي. أعلم أنك الآن تشعر بالضياع من كثرة لغات البرمجة والتقنيات المستعملة في هذا المجال؛ معك حق، فقد أخبرتك بذلك منذ قليل. دخول هذا السوق يحتاج منك تحديد هدفك منه بالضبط. هل لديك فكرة تطبيق وتريد إنشاءه والربح منه؟ هل تريد العمل لدى شركة محددة؟ ما هي مواصفات التطبيق الذي تريد إنشاءه أو تريد العمل على تطويره؟ كل ذلك يلعب دورًا في تحديد لغة البرمجة الأنسب لك لتعلمها. في النهاية، إن تعلمت أساسيات البرمجة وأتقنت العمل على لغة برمجية محددة، سيسهل عليك الانتقال إلى لغة برمجة أخرى، إذ أغلب لغات البرمجة تشبه بعضها بعضًا من ناحية المفهوم والمضمون وتختلف بعض الشيء من ناحية الصياغة والشكل. لذلك، اطمئن من هذه الناحية. كيفية اختيار لغة البرمجة التي تناسبك يمكنك اختيار لغة البرمجة اعتمادًا على المجال الذي تحب العمل فيه، سألخص لك مسار التعلم لمختلف مجالات العمل: العمل كمطور ويب full-stack: يعني ذلك تعلم تطوير واجهات المستخدم أو الواجهات الأمامية، وتطوير الواجهات الخلفية. يمكن التخصص بمجال واحد من هذين المجالين فقط، إذ يُطلَب كثيرًا في سوق العمل مبرمجين متخصصين في واجهات المستخدم أو الواجهات الخلفية. العمل كمطور تطبيقات للهواتف المحمولة: يمكنك تعلم برمجة تطبيقات أندرويد أو iOS كلًا على حدة، أو استعمال تقنيات مثل كوردوفا لتطوير لكلا النظامين معًا. العمل كمطور تطبيقات سطح المكتب: يمكنك البدء بالتخصص في تطوير تطبيقات مكتبية لنظام تشغيل محدَّد (مثل نظام التشغيل ويندوز أو لينكس) عبر تعلم لغة البرمجة المستعملة في ذاك المجال (كما أشرنا إلى ذلك في قسم تطوير تطبيقات سطح المكتب)؛ خيار آخر هو تعلم اللغات والتقنيات التي تمكنك من تطوير تطبيقات عابرة للمنصات (تعمل على عدة أنظمة تشغيل) مثل استعمال إطار العمل Electron. العمل كمطور للأنظمة المدمجة والأنظمة الذكية: لغة C هي أساس هذا المجال، سواءً كنتَ تتعامل مع المتحكمات مباشرةً، أو تتعامل مع شريحة مثل أردوينو (والتي تمتلك لغةً مشتقةً من C). يساعدك هذا الفيديو على معرفة المعايير التي من خلالها ستتمكن من اختيار لغة البرمجة التي تتناسب مع تطلعاتك وأهدافك المستقبلية. نصائح لتعلم البرمجة مشوار تعلم البرمجة من الصفر طويل وشائق، ولكنه جميل ومسلٍ بذات الوقت، قد تصاب بالإحباط في بداية طريقك لكثرة الأمور التي عليك الإلمام بها، لذا جهزت إليك النصائح الآتية من تجربتي في البرمجة: حدد هدفك من تعلم لغة البرمجة وسوق العمل الذي تريد دخوله واجعله واقعيًا. بدون هدف، أبشرك بأنك ستتخلى عن فكرة تعلم البرمجة بعد حين. انتبه إلى أن يكون هدفك واقعيًا وقابلًا للقياس والتجزيء على مراحل. بدون ذلك، ستفشل من أول عقبة وتترك تعلم البرمجة. أعرف نفسك جيدًا ونقاط قوتك وضعفك. كلنا لديه نقاط قوة وضعف، ولكن المفلح من عمل على ترميم وتحسين نقاط ضعفه في المجال الذي يرغب بتعلمه. رشح دورة واحدة وكتابًا واحدًا وابدأ بقراءة الكتاب ومتابعة الدورة تدريجيًّا ثم انتقل بعد الانتهاء إلى دورة أخرى وكتاب آخر، إذ سيجنبك ذلك التشتت بين الدورات الكثيرة والكتب العديدة. الشيء الذي أفعله قبل بداية تعلم شيء جديد هو ترشيح قائمة من عدة كتب ودورات ثم ترتيب هذه الكتب والدورات بحسب جودتها ومدى بساطتها وتعقيدها. أرقم الكتب والدورات وأبدأ بالخيار الأول منها. أحدد الوقت التقريبي الذي يأخذه كل خيار لدراسته وأجدول الخيارات البقية على رزنامتي الخاصة. لا تأخذ العلم إلا ممن تثق بعلمه، فالكثير من المبتدئين يحاولون مساعدة غيرهم وقد يضعون معلومات مغلوطة دون قصد. طبق ما تعلمته مباشرة، وأنشئ أي شيء من كل أمر جديد تتعلمه حتى لو كان رسمة بسيطة أو شيفرة من عدة أسطر فقط. فرحة إنجاز شيء مما تعلمته تدفعك لتعلم المزيد والاستمرار في طلب العلم. نظم وقتك بورقة وقلم، حدد بداية كل أسبوع خطةً لسائره والتزم بتنفيذها. أخبر أصدقائك أن لديك التزامات وأمور مهمة عليك إنجازها. خصص وقتًا للاستراحة بالطبع ولا تنسَ نصيبك منها. في نهاية كل أسبوع، وازن مدى الإنجاز الذي حققته ومدى تطبيق الخطة التي وضعها وحاول أن تصل النسبة إلى 100%. أنصحك بقراءة ومتابعة استراتيجيات تنظيم الوقت ورفع الإنتاجية. تمرس على حل المشكلات وتحدى نفسك باستمرار وتابع المسابقات البرمجية واشترك بها إن استطعت، أنصحك بقراءة مقالة حل المشكلات وأهميتها في احتراف البرمجة بعد هذه المقالة. لا تنسَ أن تكافئ نفسك في كل مرة تنهي فيها كتابًا أو تكمل العمل على مشروع. لا تنسَ حظك من الاستراحة، لأن طريق البرمجة قد يكون له بداية ولكن النهاية بعيدة ومتعبة -مثله مثل أي مجال آخر-. في النهاية أرجو لك كل التوفيق في مشوارك البرمجي. وأرجو منك أن تشاركنا تجربتك في تعلم البرمجة، لعل غيرك يستفيد منها. اقرأ أيضًا كيف تتعلم البرمجة المدخل الشامل إلى تعلم علوم الحاسوب المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون تعرف على أعلى تخصصات البرمجة أجرا تعلم لغة HTML قواعد البرمجة ما هي فوائد تعلم البرمجة؟ أسهل لغات البرمجة أهمية البرمجة

نلقي نظرة في هذا المقال على الصياغة اﻷساسية لكائن جافا سكريبت كما نستذكر بعض الميزات التي ناقشناها سابقًا لنشدد على حقيقة أن العديد من الميزات التي اطلعنا عليها وتعاملنا معها في لغة جافا سكريبت هي في الواقع كائنات، ابتداءً من المميزات البنيوية للغة مثل المصفوفات إلى الواجهات البرمجية للمتصفحات APIs المبنية على أساس جافا سكريبت. وبإمكانك أيضًا بناء كائنات خاصة بك لتغليف مجموعة من الدوال والمتغيرات ضمن حزمة أكثر فعالية تعمل كحاوية بيانات. ولا بد أن تتفهم طبيعة جافا سكريبت القائمة على الكائنات إن أردت التعمق أكثر في تعلم هذه اللغة، لهذا نزوّدك ضمن هذا المقال والمقالات التالية بمعلومات مهمة عن الكائنات البرمجية وصياغتها بشيء من التفصيل ثم ننتقل إلى شرح طريقة بناء كائنات خاصة بك. ننصحك قبل أن تبدأ العمل معنا في هذه السلسلة أن تطلع على: أساسيات HTML أساسيات عمل CSS أساسيات جافا سكريبت أساسيات الكائنات الكائن object هو مجموعة مترابطة من البيانات أو الوظائف، فهو يتألف عادة من من عدة متغيرات ودوال (تُدعى المتغيرات ضمن الكائن خاصيات properties والدوال methods). وحتى نستوعب مفهوم الكائنات سنعمل على المثال التالي. أنشئ أولًا نسخة من الملف oojs.html على حاسوبك. ويتضمن هذا الملف العنصر <script> الذي سنكتب ضمنه الشيفرة. سنستخدم هذه الصفحة كأساس لاستكشاف الصياغة اﻷساسية للكائن في جافا سكريبت. وعليك أن تفتح طرفية جافا سكريبت الخاصة بأدوات مطوري ويب وتجعلها جاهزة لكتابة التعليمات. وكما هو الحال في الكثير من اﻷشياء في جافا سكريبت، يبدأ إنشاء الكائن بتعريف وتهيئة بعض المتغيرات. لهذا جرّب إدخال السطر التالي تحت السطر الموجود أصلًا في ملف التمرين ثم احفظ التغييرات وأعد تحميل الصفحة: const person = {}; افتح اﻵن طرفية جافا سكريبت ثم اكتب person ضمنها ثم اضغط المفتاح Enter. من المفترض أن تحصل على نتيجة مشابهة للتالي: [object Object] Object { } { } تهانينا! لقد أنشأت للتو كائنًا في جافا سكريبت. لقد أنجز العمل بالفعل، لكن الكائن فارغ كما تلاحظ ولا يمكن أن يفيدنا كثيرًا. لهذا سنعدّل الكائن ضمن شيفرة جافا سكريبت في ملف التمرين كالتالي: const person = { name: ["Bob", "Smith"], age: 32, bio: function () { console.log(`${this.name[0]} ${this.name[1]} is ${this.age} years old.`); }, introduceSelf: function () { console.log(`Hi! I'm ${this.name[0]}.`); }, }; جرّب إدخال بعض التعليمات كما يلي في طرفية جافا سكريبت وذلك بعد حفظ التغييرات وإعادة تحميل الصفحة: person.name; person.name[0]; person.age; person.bio(); // "Bob Smith is 32 years old." person.introduceSelf(); // "Hi! I'm Bob." يضم الكائن بعض البيانات اﻵن كما يحتوي على بعض الوظائف التي يمكن الوصول إليها من خلال صياغة بسيطة واضحة. ما الذي يحدث فعلًا في مثالنا؟ لقد أنشأنا كائنًا مكوّنًا من عدة أعضاء members لكل منها اسم ( مثال name و age) وقيمًا مثل ['Bob, 'Smiths] و 32. يفصل بين كل زوج (اسم/قيمة) فاصلة ,، وبين كل اسم وقيمة نجد نقطتين متعامدتين :. وتتبع صياغة الكائن الشكل التالي دائمًا: const objectName = { member1Name: member1Value, member2Name: member2Value, member3Name: member3Value, }; قد تكون قيمة أعضاء الكائن أي شيء، وفي مثالنا السابق ضم الكائن person أعدادًا ومصفوفة ودالتين. إن أول عضوين كما رأينا يضمان بيانات عن الكائن ويُشار إليهما كخاصيات properties، كما يُشار إلى الدالتين اللتان تسمحان للكائن بتنفيذ بعض العمليات على البيانات بالتوابع أو الدوال التابعة للكائن methods. وعندما يكون عضو الكائن دالة، باﻹمكان استخدام صياغة أبسط من bio:function، ويكفي أن نكتب ()bio كالتالي: const person = { name: ["Bob", "Smith"], age: 32, bio() { console.log(`${this.name[0]} ${this.name[1]} is ${this.age} years old.`); }, introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name[0]}.`); }, }; وسنستخدم من اﻵن وصاعدًا الصيغة المختصرة في تعريف الدوال. ندعو الكائنات التي تُبنى كما شرحنا سابقًا بالكائنات الحرفية literal object لأننا كتبنا حرفيًا كل أعضائها عند إنشائها. وهي كائنات مختلفة عن تلك التي تُنسخ عن اﻷصناف، والتي سنلقي عليها نظرة لاحقًا. من الشائع أيضًا إنشاء الكائنات كنسخ عن الكائنات الحرفية، وخاصة عندما نريد نقل سلسلة من البيانات المهيكلة المترابطة مثل إرسال طلب إلى خادم لوضع البيانات ضمن قاعدة بيانات. فإرسال كائن واحد أكثر فعالية من إرسال البيانات بشكل مستقل ومن اﻷسهل التعامل معها موازنة بالتعامل مع مصفوفة عندما تريد تحديد كل عنصر باسمه بشكل مستقل. طريقة النقطة Dot notation للوصول إلى أعضاء الكائن لقد وصلنا في مثالنا السابق إلى خاصيات وتوابع الكائن باستخدام العامل . ويسمى هذا الأسلوبالتدوين النقطي أو الاستدعاء النقطي dot notation. حيث يسلك اسم الكائن person سلوك فضاء الأسماء namespace. ولا بد من كتاب اسم الكائن أولًا للوصول إلى أي عضو من أعضاءه ومن ثم تكتب النقطة ومن ثم العضو الذي تريد الوصول إليه، وقد يكون العضو عنصرًا أو مصفوفة أو استدعاء أحد توابع الكائن. person.age; person.bio(); الكائنات والخاصيات على شكل كائنات يمكن للخاصية بحد ذاتها أن تكون كائنًا، جرّب مثلًا أن تغيّر العضو name من الشكل التالي: const person = { name: ["Bob", "Smith"], }; ليصبح بالشكل: const person = { name: { first: "Bob", last: "Smith", }, // … }; وللوصول إلى هذه العناصر لا بد من ربطها بالكائن الرئيسي بكتابة نقطة أخرى. جرّب كتابة الشيفرة التالية في طرفية جافا سكريبت: person.name.first; person.name.last; فإن فعلت ذلك، عليك العودة إلى الشيفرة وتغيير كل شيفرة من الشكل: name[0]; name[1]; إلى name.first; name.last; وإلا لن تعمل التوابع. استخدام طريقة اﻷقواس في الوصول إلى أعضاء الكائن باﻹمكان الوصول إلى أعضاء الكائن باستخدام طريقة اﻷقواس المربعة Bracket notation فبدلًا من استخدام النقطة كما في المثال التالي: person.age; person.name.first; يمكننا استخدام الأقواس كما في الكود التالي: person["age"]; person["name"]["first"]; يبدو اﻷمر مشابهًا للوصول إلى عناصر مصفوفة، هو من ناحية المبدأ اﻷمر ذاته، فبدلًا من الوصول باستخدام دليل المصفوفة index، تستخدم الاسم المرتبط بقيمة العنصر. لهذا السبب تًدعى الكائنات أحيانًا مصفوفات ترابطية associative arrays، فهي ترتبط بالقيم النصية بنفس الطريقة التي ترتبط فيها المصفوفة بدليلها. يُفضّل استخدام طريقة النقطة على طريقة اﻷقواس عمومًا لأنها أكثر وضوحًا وأسهل قراءة. لكن ستجد بعض الحالات التي تستخدم فيها اﻷقواس المربعة مثل إسناد قيمة خاصية على شكل كائن إلى متغيّر، فلن تستطيع في هذه الحالة استخدام النقطة للوصول إلى القيمة، لكن باﻹمكان استخدام الأقواس المربعة. في المثال التالي، يمكن للدالة أن تستخدم الطريقة person[propertyName] للوصول إلى القيمة المخزنة في الخاصية proertyName: const person = { name: ["Bob", "Smith"], age: 32, }; function logProperty(propertyName) { console.log(person[propertyName]); } logProperty("name"); // ["Bob", "Smith"] logProperty("age"); // 32 ضبط قيم أعضاء الكائن كل ما تعلمناه حتى اللحظة هو الحصول على قيمة أعضاء الكائن object members، لكن باﻹمكان أيضًا ضبط قيمة هذه الأعضاء بالتصريح عن العضو الذي تريد ضبطه (باستخدام طريقة النقطة أو اﻷقواس المربعة) كالتالي: person.age = 45; person["name"]["last"] = "Cratchit"; جرّب إدخال التعليمتين التاليتين ضمن طرفية جافا سكريبت، ولاحظ كيف تغيرت القيمة: person.age; person["name"]["last"]; لا يقتصر ضبط قيم أعضاء الكائن على تغيير القيمة الموجودة للخاصيات أو التوابع، بل يمكنك إنشاء عناصر جديدة كليًا. جرّب اﻵن ما يلي في الطرفية: person["eyes"] = "hazel"; person.farewell = function () { console.log("Bye everybody!"); }; اختبر اﻵن العناصر الجديدة: person["eyes"]; person.farewell(); // "Bye everybody!" من إيجابيات استخدام طريقة اﻷقواس المربعة أنه باﻹمكان استخدامها في ضبط قيمة اﻷعضاء ديناميكيًا إضافة إلى تغيير أسماء الأعضاء أيضًا. لنفترض أننا نريد منح المستخدم القدرة على تخزين أنواع مخصصة من القيم في بيانات اﻷشخاص وذلك بكتابة اسم العضو وقيمته ضمن مربعي إدخال نصي منفصلين. باﻹمكان إنجاز اﻷمر كالتالي: const myDataName = nameInput.value; const myDataValue = nameValue.value; نضيف بعدها هذا العضو الجديد إلى الكائن person كالتالي: person[myDataName] = myDataValue; ولاختبار اﻷمر، جرّب إضافة الأسطر التالية إلى شيفرتك، أسفل قوس إغلاق الكائنن person: const myDataName = "height"; const myDataValue = "1.75m"; person[myDataName] = myDataValue; جرّب حفظ التغييرات وإعادة تحميل الصفحة ثم إدخال التالي ضمن مربع اﻹدخال النصي: person.height; إن إضافة خاصية إلى الكائن باستخدام اﻷسلوب السابق لن يكون ممكنًا باستخدام طريقة النقطة والتي تقبل فقط الاسم الحرفي للعضو ولا تقبل قيمة متغير يشير إلى الاسم. لماذا استخدمت الكلمة المحجوزة this لربما قد لاحظت شيئًا غريبًا في أسلوبنا في الشيفرة السابقة، ألق نظرة اﻵن على هذا المثال: introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name[0]}.`); } لربما تتساءل ماذا فعلت الكلمة this؟ تشير هذه الكلمة المحجوزة إلى الكائن الحالي الذي كُتبت الشيفرة ضمنه، فهي في مثالنا تكافئ الكائن person. لماذا إذًا لا نستخدم person وحسب؟ في الواقع، لا فائدة من استخدام الكلمة this كثيرًا في حال أنشأت كائن حرفي وحيد، لكن إن أنشأت أكثر من كائن حرفي، يساعدك ذلك في استخدام نفس تعريف التابع لكل كائن أنشأته. لنوضح ذلك من خلال المثال التالي: const person1 = { name: "Chris", introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }, }; const person2 = { name: "Deepti", introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }, }; في هذه الحالة، ينتج عن تنفيذ التعليمة ()person1.introduceSelf الخرج التالي "Hi! I'm Chris."، بينما ينتج عن تطبيق نفس التابع على كائن آخر ()person2.introduceSelf من نفس النوع خرج آخر مناسب للكائن "Hi! I'm Deepti". وعلى الرغم من أن الشيفرة نفسها في الحالتين، لكن أهميتها لن تظهر عند كتابة كائنات حرفية يدويًا، بل عندما تبدأ باستخدام الدوال البانية constructors ﻹنشاء أكثر من كائن من تعريف واحد له وهذا ما نناقشه تاليًا. مقدمة إلى الدوال البانية Constructors لا بأس باستخدام الكائنات الحرفية عندما تريد استخدام كائن واحد، لكن إن كان عليك إنشاء أكثر من عنصر سيغدو استخدام العناصر الحرفية غير ملائم. إذ علينا كتابة نفس الشيفرة لكل كائن على حدى، وإن كان علينا تغيير بعض الخاصيات كإضافة الخاصية height، لا بد من تذكرّ تغيير كل الكائنات التي أنشأتها. من الأفضل استخدام شكل أو نموذج للكائن يضم كافة التوابع والخاصيات اللازمة، ومن ثم إنشاء العدد الذي يلزمنا من هذا الكائن وفق هذا الشكل بتعديل قيم الخواص المختلفة. إليك نسخة أولى من الشكل الذي نتحدث عنه وهو على شكل دالة: function createPerson(name) { const obj = {}; obj.name = name; obj.introduceSelf = function () { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }; return obj; } تُنشئ الدالة وتعيد كائنًا جديدًا في كل مرة نستدعيها، ويضم هذا الكائن عضوين هما: الخاصية: name. التابع: ()introduceSelf. تأخذ الدالة ()createPersonمعاملًا وحيدًا هو name لضبط قيمة الخاصية name، لكن تبقى قيمة التابع ()introduceSelf نفسها لجميع الكائنات التي تنشأها الدالة. ويُعد هذا اﻷسلوب من أكثر الطرق شيوعًا في إنشاء الكائنات. بإمكانك اﻵن إنشاء العدد الذي تريده من الكائنات، بإعادة استخدام الدالة: const salva = createPerson("Salva"); salva.name; salva.introduceSelf(); // "Hi! I'm Salva." const frankie = createPerson("Frankie"); frankie.name; frankie.introduceSelf(); // "Hi! I'm Frankie." ستعمل الشيفرة السابقة جيدًا لكنها طويلة بعض الشيء. إذ أنشأنا كائنًا فارغًا ثم هيأناه وأعدناه، لكن الطريقة اﻷفضل تقضي باستخدام دالة بانية، وهي دالة نستدعيها باستخدام الكلمة المحجوزة new. وعندما نستدعي دالة بانية فإنها: تنشئ كائنًا جديدًا. تربط this بالكائن الجديد، وستتمكن عندها من اﻹشارة إلى الكائن الجديد من خلالها ضمن شيفرة الدالة البانية. تعيد الكائن الجديد. تبدأ أسماء الدوال البانية عادة بحرف كبير وتسمى باسم نوع الكائن الذي تنشؤه، لهذا سنعيد كتابة مثالنا ليصبح بالشكل التالي: function Person(name) { this.name = name; this.introduceSelf = function () { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }; } ولكي نستدعي الدالة ()Person كدالة بانية نستخدم الكلمة new: const salva = new Person("Salva"); salva.name; salva.introduceSelf(); // "Hi! I'm Salva." const frankie = new Person("Frankie"); frankie.name; frankie.introduceSelf(); // "Hi! I'm Frankie." لقد استخدمت الكائنات كثيرًا فيما مضى لربما تساءلت أثناء العمل على الأمثلة السابقة بأن استخدام النقطة كان مألوفًا، والسبب أنك استخدمتها طوال فترة تعلم جافا سكريبت عبر سلسلة مقالتنا. فكل مرة عملنا فيها مع مثال يستخدم واجهة المتصفح البرمجية أو كائنات جافا سكريبت، استخدمنا فيها الكائنات لأنها ميزات بنيت باستخدام الطريقة نفسها التي بنينا فيها الكائنات المخصصة في مثالنا اﻷخير، لكنها بالطبع أكثر تعقيدًا. فعندما تستخدم التابع النص كما في المثال التالي: myString.split(","); فأنت تستخدم التوابع التي يوفرّها الكائن String. وفي كل مرة تنشئ فيها سلسلة نصية في شيفرتك، سيتولد هذا النص تلقائيًا كنسخة عن الكائن String، ويشترك معه بالعدبد من الخاصيات والتوابع. وعندما تحاول الوصول إلى كائن المستند باستخدام شيفرة كالتالي: const myDiv = document.createElement("div"); const myVideo = document.querySelector("video"); فأنت تستخدم في الواقع التوابع التي يقدّمها الكائن أو الواجهة البرمجية Document، وعند كل تحميل لصفحة الويب تُنشئ نسخة جديدة عن هذا الكائن تُدعى document تمثّل هيكلية الصفحة بأكملها ومحتواها وغير ذلك من الميزات مثل عناوين URL. أي باختصار، سيمتلك الكائن الذي أنشأته عدة توابع وخاصيات يشترك فيها مع الكائن الأساسي Document. وهذا الأمر مشابه للكثير من الكائنات والواجهات البرمجية المضمنة في لغة جافا سكريبت مثل المصفوفات Array والمكتبة Math. لاحظ أن الكائنات والواجهات البرمجية الأصلية أو المدمجة في جافا سكريبت لا تنشأ من تلقاء نفسها بل عليك إنشاؤها بنفسك في كل مرة تحتاجها، مثل الواجهة البرمجية للتنبيهات Notifications API التي تسمح للمتصفحات الحديثة بإطلاق تنبيهات، حيث تتطلب هذه الواجهة منك أن تنشئ نسخة جديدة باستخدام الدالة البانية لكل تنبيه تريد إطلاقه. جرّب إدخال السطر التالي إلى طرفية جافا سكريبت: const myNotification = new Notification("Hello!"); الخلاصة لقد أنهينا هذه المقال التي يمهّد لاستخدام الكائنات في جافا سكريبت، ولا بد أنك امتلكت بقراءته فكرة عن عمل الكائنات، بما في ذلك إنشاء كائنات بسيطة. ومن المهم إدراك أهمية الكائنات كبنى لتخزين البيانات والوظائف المترابطة. فلو حاولت تتبع جميع الخاصيات والتوابع في الكائن person الذي بنيناه في مثالنا شكل متغيرات ودوال منفصلة ستجد أنها طريقة غير مجدية ومحبطة، وستزيد مخاطر التضارب بين المتغيرات والدوال التي تمتلك نفس اﻷسماء. إذ تساعد الكائنات في حفظ المعلومات ضمن حاويات خاصة بها لتقليل مثل هذه المخاطر. ترجمة -وبتصرف- للمقال JavaScript object basics اقرأ أيضًا المقال السابق: مدخل إلى اﻷحداث في جافاسكريبت مدخل إلى جافاسكريبت كائنية التوجه (Object-Oriented JavaScript) لغة البرمجة بالكائنات Object-Oriented Programming برمجة الكائنات Objects في جافاسكريبت مختصر البرمجة كائنية التوجه OOP وتطبيقها في بايثون

تمثل لغات البرمجة عالية المستوى نسبة تزيد عن ثمانين بالمائة من أشهر خمسين لغة برمجة في المجتمع التقني، ما يجعلنا نتساءل: ما هي لغات البرمجة عالية المستوى؟ ولماذا تعد مشهورة إلى هذا الحد؟ وما أشهر استخدامات هذا النوع من لغات البرمجة؟ تعريف لغات البرمجة عالية المستوى تتعدد مستويات لغات البرمجة، فمن لغات البرمجة لغات منخفضة المستوى تساعد المطور على التخاطب المباشر مع عتاد الحاسوب، ما يجعلها مميزة في إدارة موارد الحاسوب، ويوجد كذلك لغات برمجة عالية المستوى، وتعد أكثر تجريدًا عن عتاد الحاسوب وتجعل تركيز المطور ينصبُّ على خواص التطبيق ومميزاته، وهي أسهل من اللغات منخفضة المستوى وأقرب منها إلى اللغات البشرية. تعد لغات البرمجة عالية المستوى نوعًا من لغات البرمجة يسمح للمطور بتطوير برمجيات مجردة عن عتاد الحاسوب، بمعنى أنَّ المطور لا يحتاج إلى وصف طريقة تعامل الأجزاء المختلفة من البرنامج مع المكونات الداخلية للحاسوب مثل: المعالج والذاكرة المؤقتة والذاكرة الدائمة، وتهدف لغات البرمجة عالية المستوى إلى تسهيل عملية تطوير البرمجيات وزيادة إنتاجية المطور، وكذلك تقريب بنية لغات البرمجة إلى بنية اللغات البشرية حتى تسهُل قراءة الشيفرات وكتابتها. أنواع لغات البرمجة عالية المستوى يجب ترجمة كل برنامج مكتوب بلغة برمجة عالية المستوى إلى لغة الآلة قبل تنفيذه، وتنقسم لغات البرمجة عالية المستوى إلى نوعين رئيسيين تبعًا لطريقة ترجمة الشيفرات، وهما: لغات برمجة مترجمة Compiled Programming Languages: يعد المترجم برنامجًا حاسوبيًا يعمل كوسيط بين برنامجك الرقمي والآلة، ويعمل على ترجمة شيفرات البرنامج كاملة إلى لغة الآلة ثم تنفيذها دفعةً واحدة، ويتميز هذا النوع من لغات البرمجة بالسرعة والكفاءة، ومن أشهر أمثلته لغة سي بلس بلس C++‎ وراست Rust وجو Go. لغات برمجة مفسرة Interpreted Programming Languages: يتشابه المفسر مع المترجم في وساطته بين البرنامج والآلة ولكنه يختلف في طريقة الترجمة، إذ يقرأ المفسر الشيفرات واحدة تلو الأخرى ويترجمها إلى لغة الحاسوب وينفذ كل شيفرة مباشرة بعد ترجمتها، ويتميز هذا النوع بالسهولة والمرونة، ومن لغاته بايثون Python وجافا سكريبت JavaScript وبي إتش بي PHP. تُستخدم لغات البرمجة عالية المستوى في كل مجال برمجي تقريبًا، فهي تُستخدم في المجالات الكلاسيكية، مثل: تطوير الويب وتطبيقات الهاتف وتطبيقات سطح المكتب، وكذلك تُستخدم في المجالات الحديثة، مثل: الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات، كما تدخل في مجالات الأمن السيبراني ومجالات سلسلة الكتل Blockchain والعملات الرقمية وسائر المجالات التقنية الأخرى، ومن أشهر لغات البرمجة عالية المستوى لغة بايثون وجافا و PHP و R و كوتلن وجو و C وC#‎. الفرق بين لغات البرمجة عالية المستوى ولغات البرمجة منخفضة المستوى تعد لغات البرمجة منخفضة المستوى نوعًا من اللغات البرمجة يوفر تواصلًا مباشرًا مع عتاد الحاسوب، وتشبه بنيتها بنية لغة الآلة، ومن أبرز الفروق بينها وبين اللغات عالية المستوى نذكر التالي: تتميز لغات البرمجة عالية المستوى بسهولة قراءة وكتابة الشيفرات ما يجعل تطوير البرمجيات سهلًا وسريعًا، وكذلك تسهُل عمليتا الاختبار ومعالجة الأخطاء مما يساعد على حفظ أمان البرنامج، بينما تتميز اللغات منخفضة المستوى بالوصول المباشر لعتاد الجهاز واستهلاك موراده بالطريقة الأمثل. تُستخدم لغات البرمجة عالية المستوى في جميع المجالات البرمجية تقريبًا،مثل برمجة تطبيقات الويب والجوال وتطبيقات الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات، أما لغات البرمجة منخفضة المستوى فتُستخدم اليوم في مجالات محدودة تحتاج للتعامل مع عتاد الحاسوب مباشرة، مثل: تطوير أنظمة التشغيل وتطوير الأنظمة المدمجة. أنواع لغات البرمجة عالية المستوى تعد النماذج البرمجية منهجيات لكتابة الشيفرات وحل المشكلات البرمجية وتختلف أهداف كل نموذج برمجي عن الآخر، وقد تدعم لغة البرمجة الواحدة أكثر من نموذج برمجي، وتتعدد أنواع لغات البرمجة عالية المستوى تبعًا للنماذج البرمجية، منها: لغات البرمجة كائنية التوجه Object-Oriented Programming Languages لغات البرمجة الوظيفية Functional Programming Languages لغات البرمجة الإجرائية Procedural Programming Languages لغات البرمجة المنطقية Logical Programming Languages لنشرح بمزيد من التفصيل مميزات كل نوع من هذه الأنواع وأشهر لغات البرمجة التي تندرج ضمنه. لغات البرمجة كائنية التوجه Object-Oriented Programming Languages يعد نموذج البرمجة كائنية التوجه أشهر نموذج برمجي في المجتمع التقني؛ ذلك لتقسيمه البرنامج كاملًا إلى مجموعات صغيرة من الشيفرات القابلة لإعادة الاستخدام في مواضع أخرى، ما يساعد على تقليل إجمالي عدد الشيفرات النهائي للبرنامج وبالتالي تحسين أدائه، وكذلك يساعد على تنظيم الشيفرات وتسهيل عملية اختبار البرنامج ومعالجة أخطائه مما يرفع من أمان البرنامج. يقوم نموذج البرمجة كائنية التوجه على مفهوم الأصناف Classes التي تحتوي على كائنات Objects، والكائنات هي بيانات البرنامج التي تمتلك واصفات Attributes وطرق أو توابع Methods، والواصفات هي المتغيرات Variables التي تتضمن نوع بيانات الكائن وحجمها وتفاصيلها، وأما الطرق فهي الدوال البرمجية التي تحقق الوظائف Functions التي تقوم بها الكائنات. ويمكننا تشبيه الصنف في نموذج البرمجة كائنية التوجه بنموذج تصنيع لسيارة، فالواصفات في هذا المثال هي مواصفات السيارة بدءًا من لونها مرورًا بسرعتها وصولًا إلى سعرها، أما التوابع فهي أفعال السيارة، مثل: التشغيل وزيادة السرعة وتغيير الاتجاه، أما الكائنات فهي السيارات النهائية الناتجة عن هذا الصنف. class Car: # These are the attributes of the object: color = 'Red' speed = "180KM\H" price = "5500 USD" # These are the methods of the object: def turn_on(self): return 'Car is turned on' def increase_speed(self): return 'Speed is increased' def change_direction(self): return 'Direction is changed' the_car = Car() # This is the object print(the_car.color) # Output: Red print(the_car.turn_on()) # Output: Car is turned on تدعم لغاتُ برمجةٍ عديدة نموذجَ البرمجة كائنية التوجه، ولعل أشهرهم بايثون وجافا وسي بلس بلس C++‎ وجافا سكريبت وروبي وبي إتش بي PHP وكوتلن. وتُستخدم لغات البرمجة كائنية التوجه في مجالات عديدة، منها: تطوير تطبيقات الويب وتطوير تطبيقات الهاتف. لغات البرمجة الوظيفية Functional Programming Languages تعتمد لغات البرمجة الوظيفية على بناء البرنامج كاملًا من مجموعة من الوظائف البرمجية Functions، ويعد نموذج البرمجة الوظيفية مبنيًا على مصطلح الوظائف النقية Pure Functions، وهو نوع من الوظائف تعتمد نتائجه اعتمادًا كليًّا على البيانات الداخلة له، ولا تحتاج الوظيفة إلى تعديل البيانات الداخلة أو تعيين متغيرات للتمكُّن من إصدار النتائج. def pure_function(a, b): return a + b print(pure_function(2, 3)) # Output: 5 def impure_function(a, b): new_a = a + 3 new_b = b + 4 new_data = a + b return new_data print(impure_function(2, 3)) # Output: 19 تتميز لغات البرمجة الوظيفية بقابلية إعادة استخدام الشيفرات وسهولة الاختبار وحل المشكلات، وتُستخدم لغات البرمجة الوظيفية بكثرة في المجالات المعتمدة على تحليل أحجام ضخمة من البيانات، مثل: معالجة البيانات والذكاء الاصطناعي والحوسبة العلمية والحوسبة الرياضية ومزامنة الأنظمة، ومن أشهر لغات البرمجة الوظيفية هاسكل وسكالا وإرلانج وليسب، كما تدعم بايثون هذا النموذج البرمجي. لغات البرمجة الإجرائية Procedural Programming Languages تعد البرمجة الإجرائية نموذجًا برمجيًا سهلًا يساعد على كتابة البرنامج على هيئة خطوات برمجية منطقية متسلسلة، ويساعد نموذج البرمجة الإجرائية على تنظيم شيفرات البرنامج بطريقة وجعلها سهلة القراءة ومنطقية التسلسل، وتُستخدم لغات البرمجة الإجرائية عادةً لكتابة الخوارزميات والعمليات الحسابية ولكتابة برمجيات التشغيل الآلي أو الأتمتة Automation، كما تُستخدم أحيانًا لتطوير أنظمة التشغيل، وتدعم هذا المجال لغاتٌ مثل لغة ++C‎ وجافا وباسكال. def greet_user(): name = input("Enter your name: ") # Procedure 1: Asking the user about his name # Procedure 2: Storing the name of the user in a variable print(f"Hello {name}!") # Procedure 3: Constructing the greeting message greet_user() # Procedure 4: Displaying the greeting message for the user لغات البرمجة المنطقية Logical Programming Languages تعتمد البرمجة المنطقية على المنطق الرسمي Formal Logic، وهو نظام لتحليل وتقييم النتائج المحتملة بناءً على حقائق Facts وقواعد Rules، ثم استخراج النتيجة السليمة والمنطقية للتساؤلات Queries، وتعد لغة برولوج Prolog أشهر لغة برمجة منطقية، ويشيع استخدام لغات البرمجة المنطقية في مجالات الذكاء الاصطناعي والتعلُّم الآلي ومعالجة اللغة الطبيعية. likes(Mohammed, Apples). % This is a fact that Mohammed likes apples likes(Ahmed, Grapes). likes(Mahmoud, Pizza). % This is a rule that people who share the same food preferences are good friends good_friends(Person1, Person2) :- likes(Person1, Food) likes(Person2, Food) مميزات لغات البرمجة عالية المستوى التجريد Abstraction: تعد اللغات عالية المستوى مجردة عن عتاد الحاسوب، أي إن المطور يعمل على تطوير البرنامج ليناسب نظام التشغيل، ويحاول مراعاة مكونات الحاسوب لكن دون حاجة إلى توصيف طريقة تعامل البرنامج مع العتاد، مما يوفر كثيرًا من الوقت والجهد ويجعل عملية التطوير أسهل ويزيد من كفاءة التطبيقات وخواصها. الأمان: تضم معظم لغات البرمجة عالية المستوى مكتباتٍ وأدواتٍ تساعد على اختبار شيفرات البرنامج واستخراج ثغراتها ثم سد هذه الثغرات، ما يساهم في تقليل احتمالية اختراق التطبيق وتعسير الوصول إلى بيانات المستخدمين. التوافقية Portability: تدعم غالبية اللغات عالية المستوى تعدد المنصات، والتي تعني قدرة البرنامج على العمل على أنظمة تشغيل مختلفة، كأن يعمل برنامج سطح المكتب على ويندوز ولينكس وMacOS، كما تتوافق لغات البرمجة عالية المستوى مع مواصفات العتاد المختلفة للحواسيب أيضًا. تعدد الاستخدامات: تُستخدم لغات البرمجة عالية المستوى في مجالات لا حصر لها، بدءًا من تطوير التطبيقات للمنصات المختلفة، مرورًا بتطوير الألعاب، وصولًا إلى تطوير برمجيات الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات وغيرها. سهولة الاستخدام: يسهل تعلم لغات البرمجة عالية المستوى، وذلك لتشابه الكثير من شيفراتها باللغة الإنجليزية، وكذلك يسهل العمل بها لقلة عدد الشيفرات المطلوبة لتطوير البرمجيات. أمثلة على لغات البرمجة عالية المستوى تنتشر لغات البرمجة عالية المستوى وتكثر، ومن أشهرها: بايثون Python سي بلس بلس C++‎ جافا Java جافا سكريبت JavaScript بي إتش بي PHP سويفت Swift لنستعرض ماهية كل لغة ونماذجها البرمجية المدعومة وحالات استخدامها. لغة بايثون Python تعد بايثون إحدى لغات البرمجة العصرية التي يزداد رواجها في الأوساط البرمجية، وهي لغة عالية المستوى مفسرة، تدعم البرمجة كائنية التوجه والبرمجة الوظيفية والبرمجة الإجرائية، وتعد لغة عامة الاستخدامات، إذ تُستخدم في مجالات عديدة ومختلفة، مثل: الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات وتطوير الويب وتطوير تطبيقات سطح المكتب وغيرها. لغة C++‎ تقع لغة C++‎ ضمن أشهر لغات البرمجة عالية المستوى المترجمة، وتدعم البرمجة كائنية التوجه والبرمجة الإجرائية كليًا، وتدعم بعض خواص البرمجة الوظيفية، وتتعدد استخدامات لغة C++‎‎‎، ومن أشهر استخداماتها تطوير أنظمة التشغيل وتطوير الألعاب وتطوير تطبيقات السحابة وإنترنت الأشياء. لغة جافا Java تعد جافا لغة برمجة عالية المستوى كائنية التوجه تدعم التنفيذ كلغة مترجمة وكلغة مفسرة أيضًا، وتشتهر كثيرًا في مجال تطوير تطبيقات الهاتف ولا سيما الموجهة منها إلى نظام تشغيل أندرويد، كما يشيع استخدامها في مجال تطوير الألعاب. لغة جافا سكريبت JavaScript تتعدد النماذج البرمجية للغة جافا سكريبت، فهي تدعم البرمجة الإجرائية والبرمجة الوظيفية، وكذلك تعد داعمة لنموذج البرمجة كائنية التوجه، وتعد لغة مفسرة، وتبرز جافا سكريبت بشدة في مجال تطوير الواجهات الأمامية لتطبيقات الويب. لغة PHP تعد لغة PHP واحدة من لغات البرمجة المفسرة الكلاسيكية التي لا تزال مستخدمة إلى يومنا هذا، وهي داعمةٌ للبرمجة كائنية التوجه والبرمجة الإجرائية، وتُستخدم في تطوير جهة الخادم Server-Side في تطبيقات الويب. لغة سويفت Swift تحظى لغة سويفت بشعبية واسعة رغم حداثتها وظهورها متأخرًا في الأوساط البرمجية، وهي لغة مترجمة وتتلاءم بشدة مع نموذج البرمجة كائنية التوجه، وكذلك تدعم بعض النماذج البرمجية الأخرى مثل البرمجة الوظيفية، وتُستخدم سويفت لتطوير تطبيقات الجوال الموجهة إلى نظام تشغيل iOS. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على أهمية لغات البرمجة عالية المستوى وأبرز أنواعها وتطبيقاتها، ويمكن القول أنه لا يمكن الاستغناء عن لغات البرمجة عالية المستوى في عصرنا الحالي، بل يسعى خبراء المطورين لتحديثها وتعديلها تارةً بتارةٍ حتى تكون أسهل وأقرب إلى اللغات البشرية، ولكي تصبح أكفأ وأسرع وأكثر أمانًا، وتُوائِم التغيرات السريعة في عالم التقنية، فاحرص على حجز وظيفتك في المستقبل بتعلُّم إحدى لغات البرمجة عالية المستوى من دورات أكاديمية حسوب المميزة. اقرأ أيضًا ما هي مدة تعلم البرمجة اكتشف ما هي البرمجة وما أهمية تعلمها دليلك الشامل إلى لغات البرمجة لغات برمجة الذكاء الاصطناعي دليلك إلى لغات برمجة الألعاب

مما لاشك فيه أن دراسة البرمجة وتعلمها أمر في غاية الأهمية في عصرنا الحالي فمن خلالها ستتمكن من فهم أجهزة الحاسوب والتقنيات المختلفة والتعامل معها بكفاءة، كما ستضمن الحصول على فرصة عمل جيدة ومربحة. فإذا كنت مهتمًا بالبرمجة وتتساءل كيف أدرس البرمجة وأحترفها خلال فترة وجيزة، وتود التعرف على طرق دراسة البرمجة المختلفة وأبرز مميزات وتحديات كل طريقة من هذه الطرق أنصحك بقراءة هذا المقال للنهاية. أهمية دراسة البرمجة قبل التعرف على طرق البرمجة، دعنا نستعرض أهمية دراسة البرمجة حيث توفر دراسة برمجة الحاسب العديد من المميزات والفوائد ومن بينها: تجعلك دراسة البرمجة شخصًا مثقفًا تقنيًا وقادرًا على التعامل مع الحاسوب والتفاعل معه وإخباره بما يجب عليه فعله لحل العديد من المشكلات التي تواجهك. توفر لك دراسة البرمجة وظائف ذات أجور مرتفعة وتعد تخصصات البرمجة ومجالات عملها المختلفة واحدة من أعلى الوظائف أجرًا وتضمن لك الاستقلالية المالية. تعد البرمجة واحدة من أكثر المهن المطلوبة والواعدة في المستقبل وهي مهارة مطلوبة في مختلف مجالات العمل المختلفة وليس فقط التخصصات التقنية فمعظم الأعمال في الوقت الحالي تعتمد على التقنية واستخدام الحواسيب. إمكانية العمل من أي مكان وبأي وقت في الليل أو النهار، كما يمكنك العمل كموظف بدوام كامل أو كمستقل والتعامل مع عملاء من أي مكان في العالم، كل ما ستحتاجه هو جهاز حاسوب متصل بالإنترنت ولن يكون هناك أي حدود تمنعك من تحقيق أهدافك المهنية. تجعلك دراسة البرمجة شخصًا أكثر ذكاء، وتعزز مهارات التفكير المنطقي لديك، وتكسبك منظورًا جديدًا للتعامل مع أي مشكلات تواجهك في الحياة أو العمل فالبرمجة في النهاية ليست سوى مهارة حل المشكلات ومن منا لا يحتاج لهذه المهارة! يمكنك من خلال دراسة البرمجة تحويل أي فكرة مميزة تخطر ببالك سواء فكرة تطبيق جوال أو فكرة موقع أو لعبة إلكترونية لمنتج فعلي يستفيد منه الآخرون. طرق دراسة البرمجة إذا كنت مهتمًا بالبرمجة وتتساءل عن كيفية دراسة البرمجة بكفاءة ولا تعرف من أين تبدأ نظرًا لوجود العديد من طرق دراسة البرمجة والكثير من لغات البرمجة التي يمكنك البدء بتعلمها فسوف نساعدك من خلال الفقرات التالية في اختيار الطريقة واللغة المناسبة لك. حيث يمكنك اختيار الدراسة الذاتية للبرمجة والاستفادة من الكثير من مصادر التعلم المجانية أو المدفوعة المتوفرة عبر الإنترنت من دروس ومنتديات وكتب شاملة ومقاطع فيديو ودورات تدريبية ومعسكرات برمجية،فهذه هي الطريقة التي تتقدم بها بسرعة لتصبح خبيرًا في البرمجة، والتي تساعدك على دراسة أي لغات من لغات البرمجة أو التقنيات المطلوبة لكتابة أكواد البرمجة بمرونة وفعالية وفي أقصر وقت ممكن. كما يمكنك اختيار الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة، وفي هذه الحالة سيكون عليك الانتساب لإحدى الجامعات العامة أو الخاصة التي توفر كلية موجهة لتعليم هندسة البرمجيات أو علوم الحاسوب أو برمجة الحاسوب أو أي تخصص مشابه وتتعلم خلال سنوات الدراسة التي تمتد على عدة سنوات مجموعة متنوعة من لغات البرمجة ومبادئ وهندسة البرمجيات وقواعد البيانات ومعمارية الحاسوب والرياضيات والفيزياء وغيرها من المواد العديدة الأخرى التي قد لا تحتاجها في سوق العمل. سنسلط الضوء في الفقرات التالية مميزات وعوائق كل طريقة من هذه الطرق، ونترك لك موازنة الإيجابيات والسلبيات من كي تتمكن من معرفة طريقة دراسة البرمجة المناسبة لك. الدراسة الذاتية للبرمجة إذا اخترت الدراسة الذاتية في البرمجة فهذا يعني أنك مسؤول عن البحث بنفسك على مصادر التعلم المختلفة التي ستتعلم منها عبر الإنترنت وستجد خلال بحثك الكثير من المصادر بأشكال متنوعة من دروس ومقالات عبر الإنترنت وكتب ومقاطع فيديو ودورات تدريبية ومشاريع جاهزة يمكنك دراستها وفهم البرمجة من خلالها ولك كامل حرية اختيار المصادر التي تناسبك للتعلم منها فلكل منا طريقة يفضلها على غيرها. التحدي الأساسي الذي سيواجهك عندما تقرر الدراسة الذاتية للبرمجة هو أنك تحتاج لامتلاك قدر كبيرة من التنظيم والانضباط الشخصي والتحفيز الذاتي وتحديد هدف التعلم الخاص بك ووضع خطة مناسبة لتحقيق هذا الهدف وتقرر عدد الساعات التي ستقضيها يوميًا في التعلم وهذا وتقرر بنفسك مدى تقدمك وهذا قد لا يكون سهلًا. مميزات دراسة البرمجة بصورة ذاتية توفر دراسة البرمجة بصورة ذاتية العديد من المميزات من أبرزها: المرونة في تحديد أوقات الدراسة ووتيرة التعلم بحسب ظروفك واستيعابك وقدراتك الشخصية. اختيار لغات البرمجة والتقنيات التي تريد تعلمها بحسب ميولك واهتمامك أو حسب متطلبات سوق العمل. حرية في اختيار مصادر وتقنيات التعلم التي تناسبك والتي تشعر بأنها توصل لك المعلومات بطريقة تحبها. الدراسة من مصادر حديثة من فالتقنيات ولغات البرمجة تتطور بوتيرة سريعة ومن الضروري تكون على اطلاع دائم على أحدث المستجدات. إمكانية الدراسة عن بعد والعمل لاحقًا من منزلك أو أي مكان يناسبك ضمن أوقات مرنة تناسب ظروفك. وأخيرًا من أبرز الفوائد التي ستجنيها عند دراسة البرمجة بشكل ذاتي هو التركيز على المعرفة العملية وبناء المشاريع التي تفيدك في سياق تخصصك البرمجي وتجاهل المواد النظرية المملة أو التقنيات التي لا تحتاج لاستخدامها مما يوفر عليك الكثير من الوقت والجهد. تحديات دراسة البرمجة بصورة ذاتية عندما تقرر دراسة البرمجة بصورة ذاتية العديد ستواجه العديد من العقبات وأبرزها: التشتت وعدم القدرة على الدراسة من مصدر أو منهج تعليمي منظم قد تفشل في تحديد المعلومات أو المفاهيم الضرورية وترتيب تعلمها الصحيح. التسويف وعدم القدرة على الالتزام و ضبط دراسة البرمجة بنفسك والحفاظ على وتيرة منتظمة في التعلم. فقدان الشغف والرغبة في مواصلة الدراسة فبدون وجود معلم يوجهك وزملاء يشاركونك التعلم قد لا يشجعك على المتابعة فقدان التوجيه المباشر والإجابة على أسئلتك وتوضيح ما يصعب عليك فهمه وحل المشكلات التي تواجهها قد يجعلك تحبط سريعًا وتتخلى عن دراسة البرمجة. إذا كنت تواجه هذه التحديات بالفعل فمن الأفضل في هذه الحالة أن تتبع دورة منظمة من أجل دراسة برمجة الحاسوب، تساعدك دورات أكاديمية حسوب المنهجية على تنظيم دراستك والالتزام بمنهج منظم ومحتوى تعلمي مرتب ومعد بشكل مدروس يسهل عليك دراسة البرمجة بشكل منهجي من المفاهيم الأساسية إلى المفاهيم الأكثر تعقيدًا وبناء المشاريع البرمجية إلى جانب المتابعة مع مدربين أكفاء ومتعاونين يجيبونك على أي تساؤل أو مشكلة تواجهك والنقاش حول الأمور التي تستصعبها. الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة الخيار الثاني لدراسة البرمجة هو الدراسة الأكاديمية في إحدى الجامعات المتخصصة في علوم الحاسوب أو هندسة البرمجيات أو المعلوماتية وفي هذه الحالة ستحتاج للدارسة لفترة طويلة نسبيًا لا تقل عن أربع إلى خمس سنوات لنيل البكالوريوس والحصول على شهادة معتمدة في تخصص البرمجة. ستضطر خلال سنوات الدراسة الطويلة إلى دراسة العديد من المواد النظرية كالرياضيات والإدارة إلى جانب دراسة البرمجة واللغات المختلفة كما أن التعلم سيكون أكاديميًا ونظريًا وغير محدث أكثر من كونه تطبيقيًا ويركز على المشاريع العملية المطلوبة في سوق العمل الأمر الذي يضطرك إلى الاعتماد على نفسك لترميم هذا النقص وتعلم التقنيات التي يحتاجها سوق العمل والتطبيق العملي لتعزيز خبرتك بنفسك فهذا في الواقع ما يبحث عنه أرباب العمل اليوم في سيرتك الذاتية أكثر من الاهتمام بالشهادات التي تحملها. مميزات الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة توفر لك الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة عدة مميزات من أبرزها ما يلي: الحصول على شهادة جامعية معتمدة تعزز فرصتك في الحصول على عمل. بيئة اجتماعية وتفاعلية تساعدك على دراسة البرمجة مع زملاء لهم نفس الاهتمامات. مناهج دراسية منظمة ومتسلسلة منطقيًا من الأساسيات للأمور المتقدم. الالتزام بجدول زمني صارم لدراسة المواد المطلوبة لا يمكن تخطيه. توفر مكتبات جامعية توفر مصادر وكتب برمجة منهجية وقيّمة تساعدك على الدراسة. تحديات الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة من أبرز تحديات وصعوبات الدراسة الجامعية للبرمجة نذكر: الدراسة مكثفة ومليئة بالمواد النظرية المملة والمناهج غير المحدثة التي قد لا تواكب التطور التقني أولًا بأول وستشعر بفجوة بين ما تعلمته في الجامعة وما يتطلبه سوق العمل, مدة دراسة البرمجة طويلة وتستغرق أربع إلى خمس سنوات وقد تمتد لفترة أطول إن لم تتمكن من اجتياز إحدى السنوات. الدراسة الجامعية مكلفة مقارنة بالتعلم الذاتي لاسيما عند الدراسة في جامعة خاصة. إذا اخترت الدراسة الجامعية للبرمجة فسوف تقيم باعتماد أساليب تقليدية قديمة تختبر حفظ المفاهيم النظرية أكثر من تقيم المهارات الإبداعية والتفكير المنطقي الأساسي لدراسة البرمجة. فرص محدودة فقد لا تحظى بالقبول في الجامعة التي تفضلها وتضطر للدراسة في جامعة أخرى بعيدة عن مكان إقامتك أو دراسة مجال آخر. نصائح لتنجح في دراسة برمجة الحاسب حدد هدفك وسبب رغبتك في دراسة البرمجة والتخصص البرمجي الذي تميل له والمشاريع التي تطمح لتطويرها فإذا لم يكن لديك هدف تسعى لتحقيقه فسوف تتشتت وتشعر بالإحباط سريعًا. قبل أن تبدأ في دراسة البرمجة، من الضروري أن تبدأ بتعلم علوم الحاسوب إلى جانب تعلم الخوارزميات فهي خطوة أساسية تسرع دراسة البرمجة وتساعدك على التعامل مع الحاسوب وكتابة برامج حاسوبية لحل المشكلات بكفاءة. حدد لغات البرمجة والتقنيات التي تريد البدء بتعلمها بناء على الهدف الذي حددته في الخطوة الأولى وإذا كنت محتارًا في أي لغة يمكنك البدء بها يمكنك التفكير بلغات توصيفية سهلة مثل HTML و CSS أو البدء بإحدى لغات البرمجة السهلة على المبتدئين مثل لغة بايثون Python أو جافا سكريبت JavaScript أو روبي Ruby. تعلم البرمجة أمر يستغرق وقتًا وجهدًا ويتطلب منك تقبل فكرة التعلم بصورة مستمرة، لذا فمن الضروري أن تتحلى بالصبر وتملك نفسًا طويلًا ولا تهمل دراسة أساسيات البرمجة وتتأكد من فهمها بشكل صحيح قبل أن تنتقل لتعلم أمور متقدمة وتبدأ بتطوير مشاريع برمجية فعلية كي لا تحبط وتفشل في تحقيق هدفك. احرص على الجمع بين التعليم النظري والتطبيق العملي، وتأكد أنك مهما قرأت من دروس وأكواد فلن تحقق النتائج المرجوة من دراسة البرمجة إذا لم تقم بتطوير برامج وتطبيقات حقيقية. اختر مصادر تعلم جيدة وحديثة توصل لك المعلومات بطريقة مفهومة وسلسلة وبالترتيب الصحيح، ستجد في أكاديمية حسوب العديد من مصادر التعلم المفيدة من دروس ومقالات مجانية وكتب شاملة وتوثيقات برمجية تساعدك على دراسة البرمجة عن بعد كما ستجد مجموعة متنوعة من الدورات التدريبية المدفوعة التي تساعدك على تعلم البرمجة بطريقة منهجية وتلقي التوجيه اللازم خلال التعلم. وفي الختام أدعوك لمشاهدة هذا الفيديو المفيد للتعرف على أهم خطوات دراسة البرمجة ولغات البرمجة المتنوعة التي يمكنك تعلمها الخلاصة نرجو أن يكون هذا المقال قد أجابك على سؤال كيف يمكن البدء في تعلم البرمجة وساعدك في تحديد طريقة دراسة البرمجة الأنسب لك، وفي الختام يمكن أن نخلص لأن الدراسة الذاتية للبرمجة هي الخيار الأفضل إذا كنت تحب التعلم بشكل مستقل وتشعر بالرغبة في اكتشاف الأمور بنفسك وتملك التنظيم والانضباط الذاتي، في حين تعد الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة غي الخيار الأفضل إذا كنت تفضل التعلم الموجه والمنظم وتحتاج لأن تتعلم في بيئة اجتماعية وتتفاعل مع زملاء آخرين خلال الدراسة. وتذكر أنه مهما كان الطريق الذي اخترته فلن تنجح في دراسة البرمجة إلا تحليت بالصبر والمثابرة، والتزمت بالتطبيق العملي واكتسب مهارة تصحيح الأخطاء البرمجية بنفسك وحرصت على تطوير نفسك بصورة مستمرة لتبقى في الصدارة. حظًا موفقًا! اقرأ أيضًا كل ما تود معرفته حول تعلم البرمجة ما هي فوائد تعلم البرمجة؟ تعرف على تخصص هندسة البرمجيات مدخل إلى تطوير البرمجيات Software Development الدليل الشامل لتعلم البرمجة

نسلط الضوء في مقال اليوم على مستقبل البرمجة أحد أكثر المجالات تغيرًا وتجددًا، فالتقنيات والتخصصات البرمجية المختلفة تتطور بوتيرة هائلة وسريعة جدًا ما يحتم على أي مبرمج أو مطور أن يواكب هذه التغييرات ويكون على دراية بأهم الاتجاهات التي يتوقع أن تشهدها البرمجة في السنوات القادمة وتأثيرها على سوق العمل والوظائف المستقبلية. الذكاء الاصطناعي ومستقبل البرمجة لعل أول تساؤل يخطر ببال أي مبرمج بشأن مستقبل البرمجة هل ستحل الروبوتات والذكاء الاصطناعي محل المبرمجين في المستقبل، والجواب هو أن الذكاء الاصطناعي سوف يساعد المبرمجين بدلًا من استبدالهم كما أن تقنيات الذكاء الاصطناعي ستتطور بشكل أكبر ويساعد البشر على القيام بمهامهم المختلفة والحصول على النتائج التي يريدونها حول أي موضوع بشكل أفضل وأسرع. وكما تعرف فقد بدأ الذكاء الصناعي بالفعل في الآونة الأخيرة يؤثر بشكل مباشر على مختلف جوانب حياتنا، ويتوقع أن يزداد تأثيره في المستقبل أكثر وأكثر نتيجة لتطوير البنية التحتية التي يعتمد عليها وتطوير معيار اتصال الواي فاي wifi7 فائقة السرعة والتي تصل لغاية 36 جيجا بت في الثانية بعرض نطاق ترددي يصل إلى 320 ميجاهرتز وانتشار شبكات اتصالات الجوال من الجيل الخامس 5G والبدء بشبكات الجيل السادس 6g التي ستكون أسرع 1000 مرة من شبكة 5G. سيحسن هذا التطور في البنية التحتية من سرعة نقل البيانات ويقلل زمن وصولها ويعطي المبرمجين المتخصصين في الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة القدرة على تحليل ومعالجة هذه البيانات بكفاءة عالية، كما سيزيد من قدرتهم على تطوير حلول إنترنت الأشياء IoT عالية الكفاءة وتطوير تطبيقات متقدمة لم تكن متاحة مع الشبكات السابقة، وسيزيد الطلب أيضًا على برمجة أجهزة ذكية قادرة على اتخاذ القرارات مثل السيارات ذاتية القيادة وروبوتات المحادثة والمساعدين الافتراضيين والروبوتات الصناعية التي ستعمل جنبًا إلى جنب معنا نحن البشر أو ربما تؤدي مهامنا وتستغني عن وجودنا بالكامل لكن في مهن وتخصصات محدودة. كما سيلعب الذكاء الصناعي وتعلم الآلة دورًا أساسيًا في مستقبل البرمجة وكتابة الكود وسيزداد التوجه إلى الإصدار الثاني من البرمجيات Software 2.0 وهي البرمجيات التي تستخدم خوارزميات تعلم الآلة ML والشبكات العصبية لتؤدي عملها دون تدخل بشري ولا بد أنك سمعت أو استخدمت بوت المحادثة الذكي ChatGPT من Open AI وأداة OpenAI Codex الأكثر تخصصًا والتي تساعدك على إنتاج الأكواد البرمجية وتدعم العديد من لغات البرمجة فهما مثالان على برمجيات تعتمد على الذكاء الاصطناعي والتي من شأنها مساعدة المطورين والمبرمجين في تحسين عملهم وزيادة إنتاجيتهم ليركزوا على الأمور الأكثر أهمية في عملية التطوير. فإذا كنت مهتمًا بهذا المجال من الضروري أن تحرص على تعلم لغات البرمجة الخاصة بالذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة ولعل أهمها لغة البرمجة بايثون Python التي توفر الكثير من أطر العمل والمكتبات القوية في مجال الذكاء الاصطناعي مثل مكتبة SciKit-Learn و TensorFlow و PyTorch و Keras. ولمطالعة المزيد من المعلومات حول خارطة طريق تعلم الذكاء الاصطناعي ومعرفة أدواته وتقنياته المختلفة أنصح بقراءة مقال تعلم الذكاء الاصطناعي ومقال تعلم الآلة Machine Learning. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن مستقبل إنترنت الأشياء إنترنت الأشياء IoT هو التقنية التي تجعل الأجهزة من حولنا ذكية وتتفاعل مع بعضها البعض وترسل البيانات عبر شبكة الإنترنت وتحللها وهو بلا شك أحد الجوانب التي ستؤثر على مستقبل البرمجة بشكل كبير، ومن المتوقع أن يزداد تأثيره في السنوات القادمة ليطبق بشكل أكبر في أتمتة منازلنا والتحكم بمختلف الأجهزة التي نستخدمها في حياتنا اليومية كأجهزة الإنذار وأنظمة التدفئة وأنظمة الإضاءة الذكية وأنظمة التحكم بالأبواب والستائر ويمكننا من التحكم بها من خلال التطبيقات المثبتة على هواتفنا الذكية، ولن يقتصر تطبيق إنترنت الأشياء على منازلنا فحسب بل سيستخدم بصورة أكبر في مختلف المجالات الصناعية كصناعة السيارات ومجال الرعاية الصحية وغيرها. ربما ستزيد هذه التقنيات من اعتمادية الناس العادية على الأجهزة لكنها ستفرض على معشر المبرمجين بذل جهد أكبر في تعلم تقنيات تطوير تطبيقات الأجهزة المضمنة وتطبيقات الأجهزة قابلة للارتداء والاطلاع على أحدث التغييرات التي ستطرأ على تطوير تطبيقات الجوال وتطبيقات الويب، إلى جانب اكتساب مهارات كافية في علوم البيانات لجعل هذه التطبيقات قادرة على التعامل مع كمية ضخمة من البيانات Big data فأجهزة إنترنت الأشياء ستولد لنا كميات هائلة من البيانات وهذه البيانات الضخمة تحتاج إلى تحليلها ومعالجتها واتخاذ قرارات صائبة منها. كما يحتاج المبرمجون المهتمون بهذا المجال إلى التركيز بشكل أكبر على أمان التطبيقات والمواقع التي يطورونها، ويتعلموا بشكل جيد طريقة التعامل مع بروتوكولات الاتصال وأجهزة الاستشعار والمنصات السحابية المناسبة حسب نوع التطبيق المطلوب، ويتقنوا اللغات والبروتوكولات الخاصة بإنترنت الأشياء مثل MQTT و CoAP و Zigbee. مستقبل البرمجة وعلم البيانات علم البيانات Data Science هو مجال حديث يجمع بين الإحصاء والرياضيات وعلوم الحاسوب ويهتم بدراسة البيانات ويعتمد عليها في اتخاذ القرارات من خلال الاستعانة بخوارزميات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، ويتوقع أن يزداد الطلب عليه بشكل أكبر في المستقبل نتيجة التضخم الهائل في حجم البيانات الذي نشهده، كما يتوقع أن يكون علم البيانات أحد أكثر المجالات المطلوبة في المستقبل لأن كافة المؤسسات والمنظمات وقطاعات العمل بدأت في الاعتماد عليه لاتخاذ قراراتها المختلفة مثل كشف عمليات الاحتيال والتوصية بالمنتجات المناسبة للعملاء وستحتاج للاعتماد عليه بشكل أكبر مستقبلًا. فإذا كنت مهتمًا بمجال علم البيانات أنصحك بأن تبدأ من الآن بتعلم التقنيات ولغات البرمجة الشهيرة في هذا المجال مثل لغة بايثون python ولغة R ونظم إدارة قواعد البيانات وبرامج التحليلات الإحصائية والتمثيل الرسومي للبيانات مثل Tableau و Power BI ومنصات البيانات الضخمة وتفهم أطر البيانات الضخمة مثل Spark و Hadoop لضمان مهنة لها دور واعد في مستقبل البرمجة. لمطالعة مزيد من المعلومات حول علم البيانات وتخصصاته وكيفية تعلمه أنصح بمطالعة مقال علم البيانات Data science: الدليل الشامل ومقال الدليل الشامل إلى تحليل البيانات Data Analysis. مستقبل تقنية البلوكتشين Blockchain أحدثت تقنية البلوكتشين Blockchain ثورة في طريقة التعامل الرقمي مع البيانات وهي تقنية تعتمد على تخزين المعاملات في قاعدة بيانات عملاقة مشفرة وآمنة لا مركزية وغير قابلة للتعديل تسمى دفتر الأستاذ الموزع distributed ledger وقد اكتسبت هذه التقنية شهرتها من العملات المشفرة المبنية عليها. ففي هذه التقنية تتم المعاملات على قاعدة البيانات بترتيب تسلسلي وتكون المعاملات لامركزية أي أنها تعمل على حواسيب موزعة في جميع أنحاء العالم وتتم مباشرة بين المستخدمين دون تدخل طرف ثالث وتكون مؤمنة بشكل كبير، على سبيل المثال عندما يبيع شخصان السلع لبعضهما البعض باستخدام عملة بيتكوين Bitcoin فلن يحتاجوا إلى المرور عبر وسيط مثل بيبال لإتمام هذه المعاملة. تتطور تقنية بلوكتشين بشكل متسارع ويتوقع أن تشهد المزيد من الاستخدامات في المستقبل في عدة مجالات فإلى جانب تحويل العملات المشفرة عبر الأجهزة سيعتمد عليها في إنشاء عقود ذكية مخصصة قادرة على التعامل مع المعاملات المعقدة والتحقق من المعاملات متعددة الخطوات وتسريع معالجة البيانات ونقلها بأمان، وبدأت تعتمد في العديد من القطاعات والمجالات مثل عمليات التصويت للانتخابات وحفظ المعاملات المالية وسندات الملكية. يتوقع أن تؤثر هذه التقنية على مستقبل البرمجة وتزيد الطلب على مطوري البلوكتشين بمختلف تخصصاتهم سواء المطورين الأساسيين blockchain core أو مطوري تطبيقات blockchain أو مطوري التطبيقات اللامركزية DApps ومطوري العقود الذكية باستخدام لغات مخصصة مثل solidity، فإذا كنت ترغب في تعلم مجال رائد في مستقبل البرمجة يمكنك البدء بتعلم تقنيات تطوير البلوكتشين والتعرف على منصاتها وبروتوكولاتها المختلفة. الحوسبة الكمومية Quantum Computing ستحل الحوسبة الكمومية التي تستخدم البتات الكمومية quantum bits أو ما يعرف بالكيوبتات qubits محل بالحوسبة الكلاسيكية التي تستخدم البتات bits أو نظام الأرقام الثنائية binary digits لتمثيل البيانات وتنفيذ العمليات، وستلعب دورًا فعالًا في مستقبل البرمجة من خلال زيادة سرعة معالجة كميات هائلة من البيانات وتسهيل حل المشكلات المعقدة التي استعصى على البشرية حلها. لا تزال الحوسبة الكمومية في بدايتها ويقتصر استخدام الحواسيب الكمومية اليوم على المجالات البحثية ولازالت تواجه حتى اليوم بعض التحديات التقنية والعملية التي يعمل الخبراء على حلها، وحين تستقر سيبدأ استخدامها في تطبيقات فعلية مختلفة ويتوقع أن تطور العديد من تخصصات البرمجة وأبرزها الأمن السيبراني وتحليل البيانات وتطور مجال الرعاية الطبية وتساعد في اكتشاف الأدوية وتحسن من الاقتصاد. تستخدم الحوسبة الكمومية أسلوبًا مختلفًا في البرمجة وتحتاج لتطوير خوارزميات جديدة لذا يحتاج المبرمجون المهتمون بهذا المجال إلى تعلم لغات برمجة وأطر عمل جديدة مصممة للعمل على الحواسيب الكمومية مثل Q#‎ و Cirq و Qiskit، كما يمكنهم استخدام لغات برمجة تقليدية مثل بايثون لكن مع الاستعانة بمكتبات خاصة مصممة للعمل مع الأنظمة الكمومية مثل QuTip وسيحتاجون كذلك لفهم أساسيات الجبر الخطي وميكانيك الكم للتعامل مع هذه التقنية الرائدة. مستقبل البرمجة دون كود No-Code ستبقى البرمجة التقليدية التي تعتمد على كتابة الشيفرات البرمجية أو ما يعرف بالتطوير عالي الكود High-code development موجودة في مستقبل البرمجة بالتأكيد، لكن يتوقع أن يزداد الاعتماد كذلك على منصات التطوير بدون كود No-code development أو التطوير منخفض الكود Low-code development الذي يسمح لأي شخص غير مختص بالتقنية بتطوير البرامج والتطبيقات والمنتجات الخاصة به وأتمتة أعماله بنفسها. تتميز البرمجة منخفضة الكود بشكل أساسي بتوفير واجهات رسومية سهلة الاستخدام تعتمد السحب والإفلات ولا تحتاج لكتابة الشيفرات والتعليمات باستخدام إحدى لغات البرمجة المعقدة، ويمكن أن تعتمد أيضًا على أنظمة تصميم ومكونات مسبقة الصنع يمكن لأي شخص استخدامها مباشرة وإنشاء تطبيقاته بسرعة وسهولة. قد تتساءل هل هذا يعني أن الاعتماد على المبرمجين والمطورين المتخصصين سوف ينخفض في المستقبل؟ والجواب هو بالنفي فالحلول بدون كود مهما كانت مرنة وسهلة الاستخدام فلن تتمكن من الاستغناء عن دور المبرمجين بالكامل وستصلح للأنظمة البرمجية البسيطة نسبيًا وستبقى كتابة الأكواد مطلوبة لتطوير الأنظمة البرمجية الاحترافية والتحكم بهذه المنصات نفسها فهذه المنصات تعمل وراء الكواليس بواسطة الشيفرات البرمجية وستظل بحاجة لمبرمجين يطورونها ويقومون بصيانتها، كما يمكن أن تكون هذه المنصات بذات الوقت أداة مساعدة يمكن للمبرمجين دمجها مع أساليب البرمجة التقليدية لتحسن إنتاجيتهم وتسريع وتيرة عملهم. مستقبل تطبيقات الويب التقدمية PWA يتوقع أن تسيطر تطبيقات الويب التقدمية PWAs وهي اختصار لعبارة Progressive Web Applications على مستقبل برمجة تطبيقات الويب ويزداد الاعتماد عليها من قبل الشركات والمؤسسات المختلفة، فهذه التطبيقات وفرت أسلوبًا جديدًا لتطوير تطبيقات الأجهزة المحمولة ومكنت المبرمجين من تطوير تطبيقات ويب تتصرف مثل التطبيقات الأصيلة native applications وتعمل بكفاءة على كافة أنواع أنظمة التشغيل وتتوافق مع كافة الأجهزة وأحجام الشاشات سواء الحواسب المكتبية أو الأجهزة المحمولة ويتم الوصول لها من خلال مستعرض الويب وهي لا تتطلب من المستخدم تثبيت أي شيء لاستخدامها كما يمكنها العمل دون الحاجة للاتصال بالإنترنت. تستخدم تطبيقات الويب التقدمية تقنيات تطوير الويب الأساسية HTML و CSS وجافاسكريبت إلى جانب أدوات وأطر العمل المخصصة مثل Angular و React و Vue.js، فإذا مهتمًا بمجال برمجة وتطوير التطبيقات أنصحك بالبدء بتعلم تطوير PWAs واكتساب المهارات اللازمة في هذا المجال لضمان مهنة مطلوبة في سوق العمل في السنوات القادمة. لمطالعة مزيد من التفاصيل حول تطبيقات الويب التقدمية والتعرف على أهم مميزاتها يمكنك مطالعة مقال مدخل إلى تطبيقات الويب التقدمية PWA أهمية البرمجة في المستقبل لاشك أن مستقبل البرمجة واعد ومشرق في عصرنا الرقمي متسارع الخطى فالطلب على المطورين والمبرمجين يزداد بشكل كبير في الشركات التقنية المتخصصة، كما أن البرمجة قد تصبح مطلبًا أساسيًا للتوظيف في العديد من مجالات العمل الأخرى مثل الاقتصاد والصناعة ومؤسسات الرعاية الصحية إلى جانب زيادة الاعتماد عليها في مجالات الحياة اليومية. فالبرمجة لغة المستقبل وعلى الجميع تعلمها ولكن لنتذكر دومًا أن عالم البرمجة في تغير مستمر ومن الضروري لأي مهتم بالبرمجة أن يواكب التطورات الحاصلة فيها ويركز على تعلم الاتجاهات الحديثة التي يتوقع أن يزداد الطلب عليها إذا أراد أن يضمن البقاء في الصدارة في سوق العمل المستقبلي. إذا كنت مهتمًا بتعلم البرمجة واحترافها يمكنك البدء بأحد التخصصات البرمجية التي شرحناها سابقًا والتي يتوقع أن تشهد ازدهارًا وطلبًا مرتقعًا في مستقبل البرمجة، وتذكر أن مهنة البرمجة بلا شك بجميع مجالاتها وتخصصاتها الأخرى ستبقى واحدة من أكثر المهن التي تنبئ بمستقبل واعد، فإذا كنت مهتمًا بتعلم البرمجة وتقنياتها لا تتردد وابدأ من اليوم بتحديد المجال الذي يوافق ميولك وضع خطة لتعلمه مع الاهتمام إلى جانب ذلك بتنمية مهاراتك الناعمة مثل مهارات التواصل الفعال وحل المشكلات والقدرة على التعلم وتطوير الذات لأن هذه المهارات ستصبح أكثر أهمية في المستقبل وستمكنك من إثبات وجودك والتميز في سوق العمل. وإذا كنت مهتمًا بمعرفة مزيد من التفاصيل حول مستقبل البرمجة أنصحك بمشاهدة هذا الفيديو: الخلاصة حاولنا في مقال اليوم أن نستشرف مستقبل البرمجة ونعرفك على أهم التخصصات البرمجية التي يتوقع أن تشهد وجودًا قويًا في السنوات القليلة القادمة ومن أبرزها الذكاء الاصطناعي، والتعلم الآلي، والتعلم العميق، وإنترنت الأشياء، وعلم البيانات، وتقنيات البلوكتشين، والبرمجة بدون كود أو منخفضة الكود، وناقشنا أهمية تخصص البرمجة والمستقبل الواعد لدراسة هندسة البرمجيات وزيادة الطلب على المبرمجين والمطورين في سوق العمل المستقبلي. اقرأ أيضًا تعرف على أعلى تخصصات البرمجة أجرًا البرمجة والخوارزميات والذكاء الاصطناعي تطوير تطبيق وصفة لاقتراح الوجبات باستخدام ChatGPT و DALL-E في PHP برمجة الذكاء الاصطناعي

سنتعرف في مقال اليوم على مفهوم صفحات الويب وكيف تعمل ونتعرف على أهم مكوناتها ونميز بين أنواع صفحات الويب الثابتة والديناميكية، وأخيرًا نوضح أهم الخطوات والتقنيات التي عليك تعلمها لتصمم وتبرمج هذه الصفحات. تعريف صفحة الويب Web Page قد تتساءل، ما هي صفحة الويب؟ سأجيبك، هي مستند مكون من سلسلة من التعليمات البرمجية المكتوبة بإحدى لغات الويب ويتم عرضها داخل تطبيق مخصص يسمى متصفح الويب Web Browser. تستخدم صفحات الويب بشكل أساسي لعرض المعلومات بأشكال مختلفة من نصوص ورسومات وصور ومقاطع الفيديو وروابط لصفحات ويب أخرى وإتاحتها عبر شبكة الإنترنت وتشكل مجموعة صفحات الويب المتعددة المرتبطة مع بعضها البعض موقع ويب يمكن لصفحات الويب أن تكتب بأنواع مختلفة من لغات البرمجة مثل HTML و CSS وجافا سكريبت و PHP وغيرها من اللغات والتقنيات وفق ما تقتضي الحاجة، لكن تعد لغة HTML التقنية الأساسية لبناء صفحة الويب، فصفحات الويب بتنسيق HTML هي المعيار للمحتوى الذي يعرضه متصفح الإنترنت. وتجدر الإشارة إلى أن HTML ليست لغة برمجة بالمعنى المتعارف، بل لغة توصيفية markup language تعتمد على رموز خاصة تسمى الوسوم Tags، هذه الوسوم مسؤولة عن وصف بنية صفحات الويب وطريقة عرض محتوياتها وإظهارها بالبنية التي نريدها، كعرضها بشكل فقرات أو جداول أو تعدادات نقطية …إلخ. تتميز لغة التوصيف HTML بكونها مفهومة ومعبرة فكل ما تقوم به هو وصف أسلوب عرض المحتوى للمتصفح وطريقة تخطيط صفحة الويب، على سبيل المثال لإدراج عنوان رئيسي وفقرة في صفحة الويب نكتب اكتب العنوان بين علامتي <h1> و <h1/> ولكتابة فقرة نصية اكتبها بين علامتي <p> و <p/> بالشكل التالي: <h1> هذا هو عنوان الفقرة</h1> <p> هذا هو محتوى الفقرة</p> قم بكتابة الكود السابق في أي محرر نصوص مثل المفكرة واحفظه بالامتداد ‎.html أو ‍‎.htm وسمه بأي اسم تختاره ليكن example.html، ستلاحظ أن أيقونة الملف قد تحولت إلى صفحة ويب وعند فتحها تعرض في المتصفح الافتراضي لديك وتظهر بشكل مشابه للصورة التالية: لاحظ أن النص (هذا هو عنوان الفقرة) ظهر كعنوان غامق لأننا غلفناه بعلامات خاصة بالعنوان، بينما ظهر النص (هذا هو محتوى الفقرة) كنص عادي لأننا وضعناه بين علامتين تدلان على كونه فقرة نصية. تحتاج هذه الصفحة للكثير بالطبع من أكواد HTML الإضافية كي تبدو صفحة ويب متكاملة الأركان، كما تحتاج لإضافة تنسيقات مختلفة من خطوط وألوان وتخطيطات لجعل مظهرها أكثر احترافية وهو ما تقوم به لغة CSS التي تتكامل مع لغة HTML حيث تضاف شيفرات CSS بعدة طرق إلى صفحة الويب، فهي إما أن تكتب في ملف ‎.html نفسه، أو تضاف في ملف نصي مستقل بالامتداد css. بأي اسم تختاره وليكن styles.css ثم تربط مع ملف ‎.html من خلال كتابة الكود التالي: <link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css" /> <h1> هذا هو عنوان الفقرة</h1> <p> هذا هو محتوى الفقرة</p> لسنا بصدد شرح أكواد CSS في هذا المقال لكننا سنكتب بعض التنسيقات البسيطة لصفحتنا لتفهم الفكرة التي تعمل من خلالها صفحات الويب، على سبيل المثال لجعل العنوان الذي أضفناه بالصفحة باللون الأحمر والفقرة باللون الأزرق تكتب في ملف التنسيقات الأكواد التالية: h1 { color: red; } p { color: blue; } بعدها عند عرض الصفحة ستظهر لنا بالشكل المنسق التالي: للمزيد حول تصميم صفحات الويب وكتابة أكواد CSS يمكنك مطالعة مقال HTML و CSS للمبتدئين: كيف تصمم أول صفحة ويب لك ومقال أساسيات CSS، كما يمكنك تعلم المزيد حول ربط أكواد مع ملف ‎.html من خلال مقالة كيفية بناء موقع باستخدام CSS. ما هو متصفح الويب؟ ذكرنا في الفقرات السابقة كلمة متصفح عدة مرات وذكرنا أنه برنامج يستخدم لفتح صفحات الويب وعرضها، ولعلك تتساءل ما هو دور المتصفح في صفحات الويب التي هي بالأساس مستندات نصية تكتب ضمن محررات نصوص أو محررات أكواد برمجية؟ وإليك الجواب: كي تتمكن من فتح صفحات الويب على جهازك تحتاج لوجود برنامج متصفح الويب وهو عبارة عن تطبيق يمكنك من الوصول إلى المعلومات المضمنة في صفحات الويب وعرضها بالشكل الصحيح، فهو بمثابة حاوية تعرض كافة محتويات الصفحة. هناك الكثير من متصفحات الويب وأشهر خمس متصفحات هي: جوجل كروم Chrome فايرفوكس Firefox مايكروسوفت إيدج Microsoft Edge أوبرا Opera سفاري Safari كي تتمكن متصفحات الويب من عرض صفحات الويب فهي تستخدم محرك عرض Rendering Engine أو ما يسمى بمحرك التخطيط Layout Engine مهمته أخذ كافة معلومات المحتوى والتصميم الواردة في التعليمات البرمجية التي كتبت بها هذه الصفحة وتفسيرها وعرضها بالشكل النهائي لك. يستخدم كل متصفح محرك عرض مختلف عن الآخر، على سبيل المثال يستخدم فايرفوكس محركًا يسمى Gecko ويستخدم كل من كروم وأوبرا محرك باسم Blink كما أن بعض المتصفحات قد تستخدم تقنيات خاصة بها غير متوفرة في متصفحات أخرى، ما يهمك في هذا الأمر أن تفهم سبب وجود الاختلافات عند طريقة عرض صفحات الويب من متصفح لآخر، أو سبب عدم عمل بعض الميزات في متصفح بينما تعمل بشكل مثالي في متصفح آخر، ولهذا السبب يحرص مصممو المواقع على معالجة المشاكل الشائعة للتوافق مع المتصفحات في HTML و CSS. كيف أفتح صفحات الويب؟ يملك كل موقع ويب اسم نطاق Domain name مميز خاص به لا يستخدمه أي موقع آخر ويجب حجزه من خلال دفع رسوم شهرية أو سنوية لشركات تسجيل أسماء المجالات على سبيل المثال اسم المجال الرئيسي لشركة حسوب هو hsoub.com وهذا المجال هو جزء من عنوان الموقع الكامل URL وهو https://www.hsoub.com/‎. حيث تمتلك كل صفحة ويب عنوان URL فريد يميزها ويحدد موقعها الدقيق على شبكة الإنترنت فمن أجل فتح صفحة الويب وعرض محتواها كل ما عليك هو فتح المتصفح المثبت على جهازك وكتابة عنوان URL الخاص بها في شريط عنوان المتصفح عندها سيطلب المتصفح أو ما يعرف بالعميل Client جلب محتويات هذه الصفحة من خادم الويب البعيد Server ويعرضها لك. على سبيل المثال للوصول للصفحة الرئيسية لأكاديمية حسوب كل ما عليك هو إدخال العنوان https://academy.hsoub.com/‎‏‏‏ في شريط عنوان المتصفح، وللوصول إلى الصفحة الخاصة بدروس البرمجة في الأكاديمية يمكنك كتابة العنوان https://academy.hsoub.com/programming/‎ أما إذا كنت لا تعرف العنوان الخاص بصفحة أو موقع ما يمكنك البحث عن اسمه بأحد محركات البحث والوصول له من خلال نتائج البحث وهذه الطريقة هي الأمر الشائع لدى المستخدمين بدلًا من حفظ العناوين الخاصة بكل صفحة. محرك البحث Search Engine هو نوع خاص من مواقع الويب يتم الوصول لها من خلال متصفح الويب ليساعدك في العثور على مواقع وصفحات الويب وأشهرها على الإطلاق محرك بحث جوجل الذي يتميز بدقة نتائجه، ومؤخرًا برز اسم محرك بحث Bing من شركة مايكروسوفت الذي يعمل بتقنيات الذكاء الاصطناعي. ما الفرق بين موقع الويب وصفحة الويب؟ يتكون موقع الويب عادة من عدة صفحات ويب مرتبطة ببعضها البعض بطرق مختلفة والتي تشترك في اسم مجال أو عنوان فريد خاص بها. يمكن تشبيه صفحة الويب بصفحة من كتاب والموقع بالكتاب نفسه الذي يجمع في طياته كل هذه الصفحات تحت عنوان واحد مشترك ويكون لكل صفحة منها عنوانها الخاص الذي يميزها. ينظم موقع الويب على شكل صفحات مرتبطة مع بعضها البعض بروابط تشعبية وأهم هذه الصفحات هي الصفحة الرئيسية وهي الصفحة الأولى التي يراها المستخدم عند دخوله إلى موقع الويب وهي تعطيك نظرةً شاملةً عن محتوى الموقع ومنها تنتقل عبر صفحات الموقع الفرعية الأخرى، ويجب أن يحرص مصمم الموقع على جعل التنقل في صفحات الموقع واضحًا وسهل الاستخدام كي لا يشتت زوار الموقع. ما هي عناصر صفحة الويب؟ تختلف العناصر أو الأقسام التي تحتويها صفحات الويب وطريقة توزيع المحتوى ضمن هذه الأقسام بحسب الهدف من هذه الصفحة وطبيعة المحتوى الذي تتضمنه لكن يمكن القول أن معظم صفحات الويب تتضمن العناصر التالية: ترويسة الصفحة: وهي تتضمن عادة اسم الموقع أو شعار الموقع وشريط التنقل بين صفحات الموقع وصندوق للبحث في محتوى الموقع، وقد تتضمن بعض الإشعارات أو العروض المميزة أو الصور المميزة التي تريد لفت نظر المستخدمين لها. الشريط الجانبي للصفحة: وهو قسم اختياري في الصفحة يعرض المعلومات التي لا تكون جزءًا من المحتوى الرئيسي للصفحة. وقد يتضمن إعلانات أو عبارات دعوة لاتخاذ إجراء CTA أو روابط لأجزاء أخرى من موقع الويب وقد يتضمن رابط الرجوع إلى أعلى الصفحة لا سيما في الصفحات ذات المحتوى المكثف. المحتوى الأساسي للصفحة: وهو يتضمن عادة عنوان صفحة الويب ومحتوى منوع من فقرات وصور وروابط لصفحات أخرى حسب الحاجة. تذييل الصفحة: هو القسم الذي يعرف المستخدم أنه وصل إلى نهاية صفحة الويب ويجب أن يتضمن التذييل أي معلومات مهمة عن الموقع وعبارة حقوق النشر وقد يتضمن بعض الروابط لصفحات هامة مثل صفحة سياسة الخصوصية ومعلومات الاتصال وروابط للشبكات الاجتماعية. أنواع صفحات الويب ستجد في شبكة الانترنت نوعين من صفحات الويب منها ما هو بمحتوى ثابت لا يتغير مثل صفحات السيرة الذاتية أو معارض الأعمال وأخرى بمحتوى ديناميكي متجدد مثل الصفحات الإخبارية وصفحات المدونات وصفحات وسائل التواصل الاجتماعي، وإليك الفرق بين هذين النوعين. صفحات الويب الثابتة Static Web Pages هي صفحات تمتلك محتوى ثابت مخصص للقراءة فقط ويظهر لكافة المستخدمين بنفس الشكل، وهذه الصفحات تكتب عادة بلغة HTML حيث يتوجب عليك إنشاء ملف بالامتداد ‎.html لكل صفحة جديدة تضيفها للموقع. ويمكن أن تتضمن الصفحات الثابتة موارد أخرى مثل تنسيقات CSS للتحكم في مظهرها وأكواد بلغة جافا سكريبت JavaScript لإضافة تأثيرات تفاعلية إليها إلى جانب ملفات الوسائط مثل الصور والأصوات ومقاطع الفيديو وغيرها من الوسائط التي تعرض على صفحات الويب. كي تغير محتوى صفحات الويب الثابتة تحتاج لأن تصل إلى ملفات الشيفرات البرمجية لهذه الصفحة وتقوم بتعديل ما تريد بنفسك وتجدر الإشارة لأن جميع مواقع وصفحات الويب كانت ثابتة في بدايات ظهور الويب. واليوم لا تزال الصفحات الثابتة مستخدمة لعرض أي محتوى يكتب لمرة واحدة ولا يحتاج لتخصيص أو تحديث بشكل متكرر مثل مواقع السيرة الذاتية ومعارض الأعمال وصفحات الهبوط والصفحات التعريفية للشركات. لكن ماذا لو كانت المواقع ذات محتوى متغير بشكل متكرر أو يحتاج لأن يخصص حسب المستخدم أو يتفاعل معه؟ عندها تحتاج لأن تصمم صفحات ويب ديناميكية. صفحات الويب الديناميكية Dynamic Web Page هي صفحات يتم تغيير محتواها باستمرار بالاعتماد على مدخلات المستخدم وتفاعله مع الصفحة وغيرها من العوامل ومن الأمثلة عليها تطبيقات الويب التفاعلية ووسائل التواصل الاجتماعي ومواقع التجارة الإلكترونية وما شابه، ويمكن لهذه الصفحات عرض تقديم معلومات مختلفة للزوار المختلفين، على سبيل المثال موقع التواصل الاجتماعي فيسبوك هو موقع ديناميكي لأن محتوى صفحة فيسبوك التي تظهر لي مختلف عن محتوى الصفحة التي تظهر لك، كما أنك في كل مرة تزور فيها صفحتك تجد فيها معلومات مختلفة عن المرة السابقة. تصمم صفحات الويب الديناميكية باستخدام لغات برمجة تعمل على الخادم مثل PHP أو بايثون أو روبي ..إلخ، إضافة للغات HTML و CSS وجافا سكريبت وغالبًا ما تحتوي على عناصر ديناميكية تتفاعل مع مدخلات المستخدم وتستخرج المعلومات المطلوبة المخزنة في الخادم لإنشاء صفحة الويب النهائية التي يشاهدها المستخدم في متصفحه. ولمطالعة مزيد من المعلومات حول الطريقة التي تعمل بها صفحات الويب الدينامكية أنصح بمطالعة مقال نظرة على تفاعلات الخادم مع العميل في موقع ويب ديناميكي. تعلم برمجة وتصميم صفحات الويب قد تكون مهتمًا بمعرفة الطريقة التي تبرمج بها صفحات الويب وتتساءل كيف يمكنني تعلم برمجة وتصميم صفحات الويب وإدارتها بسرعة واحترافية وما هي اللغات والأدوات الواجب تعلمها. إليك أهم الخطوات التي يمكنك اتباعها لتعلم برمجة صفحات الويب: تعلم كيف يعمل الويب تعلم الأدوات والتقنيات اللازمة لتطوير صفحات الويب تعلم تصميم المواقع الإلكترونية اختر مصادر تعلم موثوقة ومنظمة لا تتوقف عن التعلم لنتعرف كل خطوة من هذه الخطوات بمزيد من التفصيل: 1. تعلم كيف يعمل الويب في هذه المرحلة عليك تعلم مجموعة من المفاهيم الأساسية مثل: كيف يعمل الويب Web. كيف تعمل مواقع الويب. ما هي مكونات الويب الرئيسية. ما هو مفهوم بروتوكولات الويب مثل HTTP و TCP/IP و وكيفية تخزين وتنظيم الصفحات والملفات المختلفة لمواقع الويب على الخادم المتصل بالإنترنت وعرضها على المتصفح أو العميل. أنواع الخوادم وكيفية إدارتها ومفهوم استضافات الويب وأنواعها. 2. تعلم الأدوات والتقنيات اللازمة لتطوير صفحات الويب في المرحلة التالية من المهم أن تتعرف على أهم الأدوات المستخدمة في بناء مواقع ويب، وتحدد التقنيات التي تريد استخدامها وكي لا تشعر بالتشتت فقد وفرنا في مقال المدخل الشامل لتعلم تطوير الويب وبرمجة المواقع معلومات شاملة تعرفك على كافة الجوانب المتعلقة بتطوير صفحات الويب والتقنيات ولغات البرمجة التي يمكنك تعلمها لتصبح مطور مواقع محترف، بعد أن تتضح لك الصورة الكاملة حدد بدقة ما هي اللغات والأدوات التي تريد استخدامها لبناء مواقع الويب وضع خطة زمنية لتعلمها. 3. تعلم تصميم المواقع الإلكترونية إذا كنت ترغب في التخصص في تصميم واجهات مواقع وتطبيقات الويب فعليك في هذه الحالة تعلم أساسيات تصميم المواقع الإلكترونية والتعرف على أفضل النصائح لتصميم واجهة المستخدم لتصمم مواقع وصفحات ويب احترافية، وتنظم بنية موقعك بأفضل طريقة ممكنة، وتختار أفضل أنواع الخطوط والألوان التي عليك استخدامها بما يتناسب وهوية الموقع والفئة المستهدفة وتحسين تجربة المستخدم. 4. اعتمد مصادر تعلم موثوقة اختر مصادر التعلم التي تفضلها سواء دروس عبر الإنترنت أو كتب أو معسكرات أو قنوات يويتوب أو دورات تدريبية، لكن تشتت نفسك بكثرتها واحرص على اختيار مصادر منظمة ومتكاملة، ولا تكتفِ بمجرد القراءة أو المشاهدة بل طبق كل ما تتعلمه وصمم مواقع تجريبية وقم بنشرها على الإنترنت لأن التطبيق العملي أفضل وأسرع طريقة للتعلم وهو يساعدك على بناء معرض أعمالك والعثور على وظيفة بشكل أسرع. ستجد في أكاديمية حسوب الكثير من الدورات التدريبية المتخصصة في تطوير مواقع الويب مثل: دورة تطوير واجهات المستخدم التي تعرفك على كل ما يخص تطوير الواجهات الأمامية لمواقع الويب وبناء عدة مواقع ويب ثابتة تعزز معرض أعمالك وتساعدك في العثور على وظيفة ملائمة. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python التي ستتعلم فيها أساسيات لغة البرمجة بايثون وتبني من خلالها مواقع مختلفة مطلوبة في سوق العمل. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة JavaScript التي ستتقن من خلالها لغة البرمجة الأكثر شهرة وانتشارًا جافا سكريبت وتتعلم تطوير العديد من أنواع التطبيقات المختلفة من خلالها. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP التي ستتعلم من خلالها تطوير مواقع انترنت احترافية باستخدام العديد من الأدوات والتقنيات. تتكون كل دورة من هذه الدورات من مسارات غنية بالمعلومات لا تطلب منك أي معرفة مسبقة وتنتهي بتطوير العديد من مواقع الويب الاحترافية في عدة مجالات وتوفر تحديثات مستمرة ومدربين محترفين يوفرون لك إرشادات وإجابات على كافة تساؤلاتك طيلة فترة التعلم. كما ستجد الكثير من الدورس والمقالات المجانية حول تصميم صفحات الويب وتعلمك تطوير الويب من الصفر للاحترف، ليس هذا فحسب فإن كنت ممن يفضل الدراسة من الكتب لما توفره من معلومات شاملة ومنظمة ومتدرجة، ستجد في قسم الكتب في أكاديمية حسوب الكثير من الكتب الشاملة عن لغات برمجة صفحات الويب وتصميم واجهات المواقع الإلكترونية المتاحة للتحميل بالمجان. 5. لا تتوقف عن التعلم الاستمرارية في التعلم أساسية في أي مجال تقني وفي مجال تطوير الويب على وجه الخصوص لكونه مجالًا متجددًا بصورة مستمرة ويوفر الكثير من التقنيات والأدوات التي تسهل عمل المطورين وتحسن من طريقة برمجة صفحات الويب، لذا كن على اطلاع على كل جديد في هذا المجال واستفد من في الارتقاء بمستوى عملك. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على مفهوم صفحات الويب ومكوناتها وأنواعها المختلفة وطريقة عملها، وأهم الخطوات التي يمكنك اتباعها لتتعلم برمجة وتصميم صفحات الويب ووفرنا مجموعة من المصادر العربية الموثوقة التي تساعدك في رحلة التعلم. اقرأ أيضًا تعلم تطوير الويب كيف يعمل الويب Web؟ عالم الويب ومعاييره كيفية التعامل مع الويب مراحل بناء مواقع الإنترنت من الصفر

ربما تقرأ أو تشاهد يوميًا تقارير عن توقع في انخفاض أو ارتفاع مؤشرات أسواق المال أو تغيرات متوقعة في أسعار شراء بعض المنتجات على أساس شهري أو سنوي، أو حتى نجاح أو إخفاق لقاح لأحد الأمراض في مرحلة التجربة السريرية؛ فما مصدر هذه المعلومات؟ لا تُعد هذه الظواهر ظواهر علمية طبيعية أي لا تنتنج عن قوانين ثابتة يمكن تطبيقها في كل زمان ومكان، بل تأتي في معظم الأحيان نتيجة تطبيق طرق استدلالية أو تحليلية أو إحصائية على كم مترابط أو غير مترابط من البيانات المتوفرة عن هذه الظاهرة أو تلك، وتكون نتيجتها مجموعة محددة من المعلومات التي توصِّف هذه الظاهرة بلغة واضحة يمكن البناء عليها لاحقًا لاتخاذ قرار أو توثيق حادثة. يطلق على العلم القائم خلف هذه الطرق الاستدلالية والتحليلية والإحصائية اسم علم البيانات Data science أو العلم القائم على البيانات Data-driven science ويُعدّ حاليًا من أكثر العلوم التي تدفع عجلة التقدم التقني في مجالات تعلم الآلة والبحث عبر الإنترنت والتعرف الآلي على الصوت والصور والنقل والصحة واستكشاف المخاطر وغيرها الكثير. وأصبح هذا المجال أحد أهم المجالات في العالم الرقمي ولا عجب في ذلك فهو العلم الذي يهتم باستخراج القيمة الكامنة في البيانات التي تعد اليوم أهم أصول الشركات حتى أنها أصبحت تسمى النفط الجديد أو الذهب الجديد. وستكتشف في مقال اليوم كل خبايا هذا العلم وتتعرف على فوائده وأهم أدواته وتقنياته وحتى التعرف على سوق العمل فيه ومصادر تعلمه. ما هو علم البيانات Data Science؟ يُعد علم البيانات حقلًا لتطبيق المهارات التحليلية والوسائل العلمية لاستخلاص معلومات ذات قيمة وأهمية انطلاقًا من بيانات خام raw data أو بيانات مهيكلة أو غير مهيكلة وذلك لاتخاذ القرارات أو وضع خطط استراتيجية في مجال عمل معين أو تحليل الأنظمة أو بناء تصورات مسبقة عن سلوكها. تزداد أهمية علم البيانات يومًا بعد يوم، إذ تساعد الإضاءات التي يقدمها علم البيانات على زيادة كفاءة العمل وتحديد فرص عمل جديدة وزيادة فعالية النشاطات التجارية، وتضيف ميزات تنافسية قوية للأعمال التي تعتمد على علم البيانات موازنة بغيرها وفي مختلف المجالات والأصعدة. يتألف علم البيانات من ثلاث تخصصات أو مجالات متقاطعة مع بعضها البعض وهي كالتالي: علم البيانات هندسة البيانات تحليل البيانات قد تتداخل المهام في كل مجال من هذه المجالات، إلا أن المسؤوليات الأساسية لكل منها تختلف في مكان العمل وفيما يلي نوضح أهم الفروقات بين كل تخصص منها. علم البيانات علم البيانات هو المجال الذي يهتم بتطبيق تقنيات التحليلات المتقدمة والمبادئ العلمية لاستخراج معلومات قيمة من البيانات بهدف اتخاذ القرارات التجارية الأفضل والتخطيط الاستراتيجي . يعمل في مجال علم البيانات أشخاص ذوو كفاءة عالية يملكون معرفة أساسية في تخصص تحليل البيانات وهندسة البيانات فهم يتشابهون في عملهم مع مهندسي البيانات إلا أنهم أصحاب اليد العليا في جميع الأنشطة المتعلقة بالبيانات فعندما يتعلق الأمر باتخاذ القرارات المتعلقة بالأعمال يتمتع عالم البيانات بكفاءة أعلى وهو الذي يتخذ القرار النهائي بشأن العمل. يجب أن يمتلك المتخصص في هذا المجال مهارات تحليلية وبرمجية متقدمة تمكنه من حل مشكلات العمل بشكل كامل بالاعتماد على البيانات واستخراج المعلومات القيِّمة والمفيدة منها لتطوير الأعمال مستخدمًا برمجيات متقدمة من خلال الاعتماد على أفضل المنظومات والخوارزميات لحل المسائل المتعلقة بتنظيم البيانات واستخلاص المعلومات منها. يمكن أن نختصر ماهية علم البيانات بالنقاط التالية: طرح الأسئلة الصحيحة عن المسألة المدروسة وتحليل البيانات الخام. نمذجة البيانات باستخدام خوارزميات متنوعة ومتقدمة وعالية الكفاءة. تصوير البيانات لفهمها من منظور أوضح. فهم البيانات المتاحة لاتخاذ قرارات أفضل أو الوصول إلى نتيجة نهائية. باختصار علم البيانات هو العلم المسؤول عن استخراج معلومات مفيدة من بيانات مبعثرة ولا قيمة لها بشكلها الخام بعد تنظيفها وتصحيح أخطائها وإزالة القيم المكررة منها ومعالجة القيم المفقودة منها وهي تشبه عملية استخراج شيء مفيد من النفايات. علم هندسة البيانات Data Engineering هندسة البيانات هي العمود الفقري لعلم البيانات وتتضمن عملية تصميم وبناء أنظمة تسمح للأشخاص بالتنقيب عن البيانات الأولية وجمعها وتنظيفها من مصادر وتنسيقات متعددة وتخزينها واستعادتها ونقلها تمهيدًا لتحليلها واستخراج معلومات مفيدة منها. كما تهتم هندسة البيانات بالبيانات الوصفية التي تُعد بيانات تصف بيانات أخرى. وتأتي أهمية هندسة البيانات من ضرورة تهيئة البيانات التي جرى جمعها حتى تُخزن ويسهل استعادتها عند الطلب فلا معنى لأي تحليل أو تفسير للبيانات ما لم تجري أرشفة النتائج وتخزينها في منظومة معلوماتية يسهل التعامل معها لاتخاذ القرار. تتضمن هندسة البيانات المهام التالية: استخراج البيانات من مصادر مختلفة Data extraction معالجة البيانات Data processing وتحويل البيانات Data transformation والتي تتضمن تنظيف البيانات data cleaning ومعالجة القيم الفارغة وفصل القيم المجمَّعة وإزالة القيم الخطأ أو تحويلها إلى قيم صحيحة موحدة ومتناسقة. تحميل البيانات Data load وتخزين البيانات الناتجة في المصدر النهائي وعادة تكون قاعدة بيانات مخصصة للتحليل Database analysis تنفيذ العمليات الثلاث ETL التي تعني استخراج Extract وتحويل Transfer وتحميل Load والتي تعني مجتمعة عملية تنقل البيانات من قاعدة بيانات واحدة، أو قواعد بيانات متعددة، أو مصادر أخرى إلى مستودع موحد عادة ما يكون مستودع بيانات. فنظرًا لكون تحليل البيانات أمرًا صعبًا لأن البيانات تجمع بواسطة تقنيات مختلفة ويتم تخزينها بهياكل وتنسيقات مختلفة لكن الأدوات المستخدمة لتحليل البيانات تتطلب أن تكون كافة مجموعات البيانات مخزنة بنفس الهيكلية! وهنا يأتي دور هندسة البيانات في توحيد مجموعات البيانات وإنشاء البنية التحتية التي تزود أعضاء فريق البيانات ببيانات عالية الجودة ليعملوا عليها ويفهموها ويعثروا من خلالها على إجابات لأسئلتهم، وهم مسؤولون كذلك عن تصميم وصيانة هذه البنية التحتية. على سبيل المثال يمكن أن تجمع الشركات العديد من البيانات حول عملائها ومن مصادر متنوعة مثل معلومات حول الفواتير من برنامج مخصص لإدارة المبيعات ومعلومات عن الشحن من برنامج إدارة شركات الشحن والخدمات اللوجستية ومعلومات عن دعم العملاء من برنامج دعم العملاء ومراقبة مواقع التواصل الاجتماعي للحصول على المحتوى الذي يهتم به العملاء ويتفاعلون معه ومعلوماتهم الديموغرافية وأوقات نشاطهم …إلخ. توفر هذه البيانات الكثير من المعطيات للعميل لكن الحصول عليها من مصادر مختلفة وبتنسيقات متنوعة يجعل فهمها والحصول على الإجابات التي نريدها منها أمرًا صعبًا للغاية ويستهلك الكثير من الوقت والجهد لذا لا يمكننا أن نُعوِّل على إدراكنا البشري في هذا الأمر. لهذا السبب يقوم مهندسو البيانات بإعداد هذه البيانات وتنسيقها وتنظيمها وتخزينها في مستودعات بيانات مناسبة مصممة لمعالجة الاستعلامات بسرعة تضمن الأداء المناسب، وبعدها يقدمون هذه البيانات إلى مستهلكي البيانات النهائية مثل محللي البيانات الذين لن يتمكنوا من الوصول إلى البيانات وتحليلها واستخلاص النتائج والقرارات الصائبة منها بدون البنية التحتية التي ينشؤها لهم مهندسو البيانات. عمومًا، كان هذا تعريفًا مختصرًا بتخصص هندسة البيانات، وقد توسعنا بالحديث عنه في مقال منفصل بعنوان الدليل الشامل إلى هندسة البيانات Data Engineering فارجع إليه للاستزادة. علم تحليل البيانات Data analysis تحليل البيانات هو المجال المسؤول عن معالجة البيانات لاستخراج أو استخلاص معلومات مفيدة من شأنها أن تساعد الشركات والمنظمات في حل مشكلة ما أو الكشف عن فرصة ما لتطوير العمل وعرض هذه المعلومات والنتائج التي تم الحصول عليها بأفضل طريقة لصانعي القرار في العمل حتى يتمكنوا من اتخاذ قرارات من شأنها تطوير العمل نحو الأفضل. على سبيل المثال قد يطلب من محلل البيانات تقسيم العملاء بناءً على سلوك الشراء لديهم لتحديد العملاء الذين يجب أن يتم استهدافهم في الحملات التسويقية وإرسال العروض الأنسب المخصصة لكل منهم بناءً على سلوكه الشرائي أو يطلب منه تحديد التكلفة الأفضل للمنتجات للحفاظ على القوة الشرائية كي لا تنخفض عن مستويات السنوات السابقة. ومن أهم المهام التي يعنى بها تحليل البيانات ما يلي: جمع البيانات الخام من مصادر متعددة وتنظيمها. التأكد من جودة البيانات وتنظيفها وتحويلها عند الضرورة. نمذجة البيانات في تنسيقات محددة. التمثيل الرسومي للبيانات أو تصوير البيانات Data visualization ويقصد به عرض البيانات بطريقة مرئية كي يتمكن المتابع من فهم المحتوى الذي تقدمه ويستوعب الرؤى التي استخلصت من هذه البيانات. إيجاد إجابات وحلول لأي مشكلات أو استفسارات في مجال العمل من خلال تحليل البيانات ذات الصلة. الاستفادة من الإحصائيات الوصفية في تلخيص ووصف خصائص مجموعة البيانات. للقيام بهذه المهام يحتاج المختص في تحليل البيانات لامتلاك مجموعة من المهارات الفنية وأهمها الإلمام الجيد بلغة الاستعلام الهيكلية SQL لاستخراج البيانات التي يحتاجها من قواعد البيانات العلاقية المختلفة وإتقان البرامج المخصصة مثل MS Excel و MS Access و Microsoft Power BI التي تساعد في تحليل هذه البيانات وإنشاء نماذج منها وإجراء العمليات الحسابية والإحصائية المختلفة عليها. كما يحتاج بالطبع لامتلاك معرفة جيدة بالإحصاء والتحليل الرياضي لإضافة المهارات في التنظيم والتخطيط والاهتمام بأدق التفاصيل كي يتمكن من إدارة ومعالجة طلبات العمل بكفاءة، كما تعد مهارات التواصل مفيدة جدًا أيضًا لمحللي البيانات لأنهم بحاجة إلى التعبير عن نتائجهم وتفسيرها بوضوح لأرباب العمل. كان هذا تعريفًا مختصر بمجال تحليل البيانات، وقد توسعنا بالحديث عنه في مقال منفصل بعنوان الدليل الشامل لتحليل البيانات Data Analysis فارجع إليه للاستزادة. الفرق بين علم البيانات والذكاء الاصطناعي يُعرّف الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence واختصارًا AI بأنه وسيلة لتزويد الآلات بسلوك يحاكي السلوك البشري كي تقارب تفكيرهم وتتصرف مثلهم وبالتالي فإن الجانب الأساسي من تقنية الذكاء الاصطناعي مرتبط بتعلم الآلة وتعلم الآلة المعمّق. يلخص الجدول التالي الفرق بين علم البيانات والذكاء الاصطناعي من نواحي عدة كي نستطيع إدراك أوجه الشبه والاختلاف: وجه الموازنة علم البيانات الذكاء الاصطناعي الأساسيات علم البيانات هو دورة عمليات مفصلة تتضمن التحضير الأولي للبيانات وتحليلها ثم تصويرها واتخاذ القرار الذكاء الاصطناعي هو إنجاز نموذج قادر على التوقع بهدف التنبؤ بأحداث مستقبلية. الأهداف التعرف على الأنماط المطلوب إيجادها ضمن البيانات الخام للمشروع قيد الدراسة أتمتة العمليات ووضع بيانات التصرف الذاتي ضمن الوحدة البرمجية المدروسة. نوع البيانات التي يعمل عليها يعمل علم البيانات على أنواع مختلفة من البيانات مثل البيانات الخام والبيانات المهيكلة وغير المهيكلة. يستخدم الذكاء الاصطناعي أنواع معيارية من البيانات على شكل متجهات vectors وأنواع مدمجة أخرى من البيانات التقنيات المستخدمة يستخدم التقنيات الرياضية والإحصائية وخوارزميات تعلم الآلة وأدوات تحليل البيانات وتصويرها. يستخدم بشكل أساسي خوارزميات تعلم الآلة وتعلم الآلة المعمّق. المعرفة المكتسبة تُستخدم المعرفة التي يوفرها علم البيانات في إيجاد الأنماط والسلوكيات في البيانات. تصب المعرفة التي يوفرها الذكاء الاصطناعي في تزويد الوحدات البرمجية بشكل من أشكال التصرف الذاتي. أمثلة عن الأدوات المستخدمة ++R, Python, MATLAB,C Tensor flow, sci-kit-learn, Kaffee متى يُستخدم يُستخدم علم البيانات عندما تقتضي الضرورة استخدام حسابات رياضية سريعة أو تحليل بيانات استطلاعي أو تحليل توقعي predective analysis. لا بد في هذه الحالات من تحديد الأنماط والسلوكيات من خلال البيانات المتاحة ويتطلب ذلك معرفة بالإحصاء الرياضي. يُستخدم الذكاء الاصطناعي عندما تقتضي الضرورة التخلص من عمل ضروري متكرر. لا بد في هذه الحالات من تقييم مخاطر الانتقال إلى الذكاء الاصطناعي وسرعة اتخاذ القرار ودقة في التنفيذ بعيدًا عن المشاعر البشرية والانحياز. أمثلة عن الاستخدام تحسين العمليات واكتشاف سلوكيات العملاء والتحليل المالي وغيرها الكثير. الروبوتات وبرمجيات المحادثة الآلية والألعاب عبر الإنترنت وأنظمة المساعدة الصوتية. هنالك مسارات أخرى بدأت تتبلور تعكس التأثير الكبير لعلم البيانات على الذكاء الاصطناعي مع تزايد الاندفاع نحو ما يُعرف بالذكاء الاصطناعي القابل للتوضيح explainable AI والذي يقدم معلومات تساعد المستخدمين على فهم كيفية عمل نماذج تعلم الآلة ومقدار الثقة التي ينبغي أن يولوها لنتائج عمل هذه الوحدات عند اتخاذ القرارات. بالإضافة إلى دور علم البيانات في صياغة مبادئ تصميم الذكاء الاصطناعي المسؤول responsible AI principles للتأكد من عدالة جميع التقنيات المستخدمة وضمان عدم تحيزها وشفافيتها. مكونات علم البيانات ينبثق علم البيانات من مجموعة من المكوّنات أو العلوم ولا بد من استعراضها حتى تتوضح أبعاد هذا العلم: الإحصاء Statistics الرياضيات Mathematics البرمجة وعلوم الحاسوب Programming and Computer Science أساسيات الرياضيات لتتعلم علم البيانات لا بد من إتقان المفاهيم الأساسية في الرياضيات التي تعد الجزء الأكثر حيوية في مجال علوم البيانات، فهي الفضاء الذي تُدرس ضمنه الكميات والبنى والعلاقات ذات الصلة بالظاهرة المدروسة. إذ يُعد علم الرياضيات اللغة التي توصِّف الظواهر العلمية وتوفر الأدوات الضمنية التي يستخدمها علم البيانات مثل عمليات الاستقراء والتحليل والإحصاء والتفاضل والتكامل وغيرها. الإحصاء الرياضي يُعد الإحصاء الرياضي Statistics من أهم مكوّنات علم البيانات لأنه الوسيلة الأنسب لجمع وتحليل البيانات العددية مهما كانت كميتها كبيرة واستخلاص الأفكار منها. يتعامل هذا العلم مع مجموعات منفصلة من البيانات أو مجموعات مستمرة منها محاولًا تطبيق وسائل رياضية لدراسة ميل هذه البيانات للتقارب أو التباعد والمنحى الذي تأخذه في هذا السلوك ثم تضع أطرًا لتعريف وتصنيف هذه الوسائل. فمن منا لم يسمع في مرحلة ما من تحصيله الدراسي كلمة متوسط حسابي أو انحراف معياري أو منوال مثلًا، فهذه المصطلحات ما هي إلّا مقاييس لابتعاد قيم مجموعة من البيانات عن قيمها الوسطى. البرمجة وعلوم الحاسوب يأتي الحمل الأكبر في علم البيانات على البرمجة وتخصص علوم الحاسوب كي تتمكن من كتابة وتنقيح وتعديل الشيفرات التي تجمع وتحلل وتهيكل البيانات، حيث يجب على من يريد التخصص في علم البيانات تعلم إحدى لغات البرمجة والمكتبات البرمجية التي تدعم الوظائف الإحصائية والرياضية وبرمجيات التحليل وإيجاد علاقات الترابط وغيرها، إضافة لقواعد البيانات المسؤولة بشكل أساسي عن تخزين البيانات وتنظيمها واسترجاعها. كما يعد تعلم الآلة Machine learning أحد التقنيات المتقدمة التي تلعب في الآونة الأخيرة دورًا حيويًا في علم البيانات فمن خلاله يمكننا من الحصول على تنبؤات وقرارات أفضل دون الحاجة للتدخل البشري مما يساعد علماء البيانات في أداء مهامهم والحصول على حلول لمشكلات العمل بطريقة أسرع وأكثر ذكاء مقارنة بالاعتماد على التقنيات الإحصائية التقليدية. وإذا كنت مهتمًا بتعلم أسس علوم الحاسوب والتخصص في مجال علوم البيانات واكتساب خبرة عملية فيه بأسرع الطرق يمكنك مطالعة مقال أساسيات علوم الحاسوب فهو بمثابة دليل شامل يعرفك على اختصاص علوم الحاسب وأهم فوائده وتطبيقاته. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن أهمية علم البيانات لم تكن البيانات المتوفرة حول مختلف المجالات خلال العقد الأول من هذه الألفية وما قبلها -وخاصة بشكلها الرقمي- ذات أحجام كبيرة جدًا، وكان من السهل تخزينها في هياكل مخصصة مثل الجداول الإلكترونية وقواعد البيانات العلاقيّة ومن ثم التعامل معها من خلال أدوات مختلفة بكل سهولة ويسر. فقد جمعت البيانات ما قبل الحقبة الرقمية بأساليب يدوية مرهقة بالاعتماد على الأشخاص والأوراق والجداول ولم تكن بيانات شاملة، بل كانت تقتصر على ما هو ضروري للجهة التي تحتاج هذه البيانات سواء أكانت حكومية أو سواها. مع التحول إلى الرقمنة، أصبحت عملية الحصول على البيانات وتصنيفها أسهل وأيسر وظهرت أنواع جديدة من قواعد البيانات التي تسهل التعامل مع هذه البيانات، لكن كما أشرنا بقيت ضمن حدود السيطرة. لكن الكم الهائل جدًا من البيانات التي تنتج يوميًا عن كل فرد قد وصلت وفق بعض الأبحاث إلى 1.7 ميغا بايت في الثانية عام 2020 وقد تصل إلى أضعاف هذا الرقم في لحظة كتابة هذه الأسطر. فانطلاقًا من البيانات البسيطة التي يسجلها الجوال عن مستخدميه، وبيانات التصفح واستخدام الحاسوب، وبيانات نشاطك على مختلف مواقع التواصل الاجتماعي وعمليات التسجيل والشراء أو أي نشاط على مختلف المواقع قد تُسجل وتؤرشف لغايات خاصة بمشغلي تلك المواقع فتأمل عندها الكميات الكبيرة من البيانات التي ستظهر حتى حركة مؤشر الفأرة على شاشة متصفح مسجلة وتستعملها المواقع عبر أدوات تعقب وتحليل مختلفة مثل تتبع الأقسام التي زرتها والروابط والمنتجات التي أبديت اهتمامُا بها وذلك لتحليل سلوكك وبالتالي تقديم تجربة أفضل لك. ولا ننسى تطور البرامج السحابية التي مكنت المؤسسات من تتبع أحجام ضخمة من بيانات الأعمال في الوقت الفعلي وتوفر مليارات من أجهزة إنترنت الأشياء IoT حول العالم التي تجمع كل لحظة كمًا ضخمًا من البيانات عن كل تحركاتنا، لذا يتوقع أن يكون هناك 175 زيتابايت من البيانات في عالم البيانات العالمي بحلول عام 2025 وللعلم فإن زيتابايت يساوي 1000 بايت للأس 7 وبعبارة أخرى فإن زيتابايت واحد يحتوي على 21 صفرًا ولهذا السبب نحن نعيش بالفعل حقبة انفجار البيانات الضخمة Big Data Explosion ونحتاج لطريقة تمكننا من معالجة هذا الكم الجنوني من البيانات! إن معالجة هذا الكم الهائل من البيانات هي مهمة صعبة جدًا على أي مؤسسة أو جهة، لهذا ظهرت الحاجة الماسة إلى أدوات وتقنيات فعالة لمعالجة وتحليل تلك البيانات وأشخاص مؤهلين قادرين على التعامل معها وبدأ علم البيانات بالتبلور ليكون مزيجًا من عدة علوم تتكامل لإنجاز ما يلي: تجميع البيانات الخام وإعدادها للمعالجة أو التحليل النوعي. تحويل هذه الكميات الكبيرة من البيانات الخام وغير المهيكلة إلى معلومات ذات قيمة. تقديم البيانات وعرضها بصريًا لتوضيح الاستراتيجيات أو القرارات المبنية على نتائج تحليل تلك البيانات. استخلاص الأفكار والرؤى من البيانات المحللة باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي وخوارزميات تعلم الآلة. وضع استراتيجيات تطوير للأعمال انطلاقًا من نتائج التحليل والدراسة. وضع توقعات صحيحة أو قريبة من الصحة في مختلف المجالات مثل استطلاعات الرأي والانتخابات وحجوزات السفر واستكشاف حالات الغش والدراسات العلمية والاجتماعية وغيرها. لم يكن علم البيانات منذ عقد مضى ولا حتى العاملين في هذا المجال منتشرًا في سوق العمل، لكن الشعبية الكبيرة حاليًا لهذه الفئة من الخبراء تعكس طريقة تفكير الأعمال بالبيانات الضخمة. فلا يمكن بعد الآن تجاهل الكميات الهائلة من البيانات الخام التي أضحت بالنسبة للكثير من الشركات بمثابة منجم ذهب افتراضي طالما أن هناك خبراء متحمسين وطموحين ودقيقي الملاحظة قادرين على التنقيب فيها ورؤية ما لا يراه غيرهم. مجالات علم البيانات يلعب علم البيانات اليوم دورًا فعالًا في جميع جوانب الحياة التجارية والطبية والحكومية …إلخ، ويجد المختصون في المجالات المختلفة كل يوم تطبيقًا جديدًا لعلم البيانات بما يعزز العمل الذي يشرفون عليه ويحقق مكاسب على جميع الأصعدة، لكننا سنقف تاليًا على أبرز المجالات التي شاع استخدام علم البيانات فيها. التعرف على الصور وتمييز الكلام عندما تحمّل صورة على فيسبوك ثم ترى اقتراحات للإشارة إلى أصدقائك في الصورة، فإن ما يجري فعلًا أن موقع فيسبوك قد استخدم خوارزمية تمييز الصور تلقائيًا وقد تعرف على الأشخاص في هذه الصورة. إن هذه الخوارزمية هي جزء من علم البيانات. وكذلك الأمر عندما تقول "Ok Google" ليستجيب هاتفك الذكي ويستعد للأوامر الصوتية، فإن علم البيانات هو السبب في ظهور خوارزمية التعرف على الكلام التي استخدمها التطبيق توًا. محركات البحث عبر الإنترنت هل لاحظت كيف تقترح لك محركات البحث الشهيرة مثل جوجل وياهو وبينج ما هو قريب من نتيجة بحثك؟ هل لاحظت السرعة في عرض النتائج والتحسن المستمر في دقة نتيجة البحث؟ يعود الفضل في ذلك إلى علم البيانات وخوارزمياته التي تجعل تجربة البحث عبر الانترنت أكثر سرعة وفعالية ورضًى للمستخدم. العلوم الطبيعية تُستنبط معظم المعايير العلمية المتعلقة بالظواهر الطبيعية من كم البيانات الهائل الناتج عن مراقبة هذه الظواهر على مدى طويل من الزمن كالمناخ والبيئة والفضاء، إذ ترسل المسابر ملايين البايتات يوميًا إلى مراكز الأبحاث لتحليلها واستقراء النتائج وبالطبع لن يكون من السهل فهم هذه البيانات والربط بينها دون استخدام خوارزميات علم البيانات وطرائقه. عالم الألعاب سواء الألعاب الرياضية الحقيقية كدراسة وتحليل حركات لاعبي كرة القدم وحتى منصات الألعاب الرقمية في تعزيز تجربة اللاعبين. تعتمد الشركات التي ترعى هذه المواضيع على تحليل نتائج البيانات المأخوذة من كم هائل من المباريات ومن تجارب مئات الآلاف الذين يمارسون ألعاب الفيديو عبر الإنترنت. لقد حسَّن استخدام علم البيانات وتقنياته أداء الكثير من شركات الألعاب. النقل إن الهدف الرئيسي لاستخدام علم البيانات في عالم النقل هو الوصول إلى المركبات ذاتية القيادة التي يسعى مصمموها إلى تقليل الخطأ البشري إلى أدنى مستوى وتقليل عدد الحوادث المرورية وضبط معدلات التلوث بعوادم الوقود. إضافة إلى ذلك، يساعد علم البيانات في تحليل حركة المرور واكتشاف الازدحامات والاختناقات المرورية وإرسال إشعارات للسائقين لسلوك طريق آخر مثلًا لوجود ازدحام في الطريق الذي يسير عليه وتحليل الحوادث المرورية واتخاذ القرارات. الرعاية الصحية لعلم البيانات دور بارز في مجال الرعاية الصحية لما يؤمنه من مساهمة في تشخيص الحالات الطبية وتخطيط العلاج والبحث الطبي ويوفر نتائج حاسمة وتوقعات تقترب نسبة الخطأ فيها من الصفر وخاصة في مجالات الكشف عن الأورام وابتكار الأدوية وتحليل الصور الطبية. أنظمة التوصية بالمنتجات تعتمد معظم الشركات مثل غوغل وأمازون ونيتفليكس على علم البيانات الذي يقدم تكنولوجيا مفيدة جدًا في تحسين تجربة مستخدمي هذه الشركات من خلال التوصية بمنتجات هذه الشركات لمستخدميها من معرفة ميولهم وسلوكياتهم أو ما يعرف بالتزكية المخصصة. فعندما تبحث عن شيء ما ثم تجد اقتراحات لأشياء مشابهة لاحقًا فهي نتيجة تطبيق خوارزميات علم البيانات. اكتشاف المخاطر تواجه الشركات المالية مخاطر تتعلق بقضايا التزوير وخسارة رأس المال، لكن بوجود علم البيانات ستقل هذه الأخطار إلى مستويات منخفضة. إذ تستفيد شركات المال من علماء البيانات في دراسة البيانات المالية للاستثمارات المطروحة وإدارة المخاطر المالية واكتشاف المعاملات الاحتيالية وتقييم مخاطر الخسارة أو الإفلاس مما يرفع ثقة العملاء بأداء هذه الشركات، كما يساعد علم البيانات أنظمة تقنية المعلومات في منع الهجمات الإلكترونية ومنع التهديدات الأمنية المختلفة. ومن مجالات هذا العلم الأخرى مساعدة الشركات التجارية على إنشاء حملات تسويقية أقوى وإعلانات مستهدفة أكثر دقة لزيادة المبيعات والأرباح، ومنع حدوث أعطال المعدات في الأماكن الصناعية، ويبرز استخدام علم البيانات المجال الأكاديمية لمراقبة أداء الطلاب وتحسينه للأفضل وغير ذلك الكثير مما لا يتسع المقال لذكره. وقلما تجد اليوم مجالًا لا يساهم علم البيانات الحديث في تحسينه وتطويره نحو الأفضل. دورة حياة مشروع علم البيانات تمر دورة علم البيانات بالمراحل التالية: الاستكشاف إعداد البيانات تخطيط النماذج بناء النماذج التحضير للعمل إيصال النتائج الاستكشاف وهي أولى مراحل هذه الدورة وتبدأ بطرح الأسئلة الصحيحة عن الظاهرة المدروسة. فلا بد قبل أن تبدأ أي مشروع متعلق بعلم البيانات أن تحدد المتطلبات الاساسية لهذا المشروع وأولوياته وميزانيته. لا بد في هذه المرحلة من تحديد كل متطلبات المشروع كعدد العاملين فيه والتقنيات المستخدمة والزمن اللازم لإنجازه والبيانات التي سيجري العمل عليها والغاية منها، وبالتالي سنتمكن من وضع إطار أولي لحل المشكلة التي كانت سببًا في إطلاق المشروع. إعداد البيانات نحتاج في هذه المرحلة إلى إنجاز المهام التالية: تصحيح البيانات وتنظيفها Data cleaning اختزال البيانات وتقليل حجمها Data Reduction تكامل البيانات Data integration نقل البيانات Data transformation بعد إنجاز هذه المراحل الأربعة تصبح البيانات جاهزة لعمليات أخرى. التخطيط لبناء النماذج نحتاج في هذه المرحلة إلى تحديد النماذج المختلفة والتقنيات اللازمة لإيجاد العلاقات والروابط بين متغيرات الدخل. وتجري عادة عملية تحليل بيانات استطلاعي Exploratory data analytics -تختصر إلى EDA- باستخدام الدوال والصيغ الإحصائية ثم أدوات تصوير البيانات لفهم الروابط بين المتغيرات ومن ثم فهم ما ترشدنا إليه تلك البيانات. من أكثر الأدوات شيوعًا في إنجاز هذه المرحلة نجد: SQL Analysis Services R SAS Python بناء النماذج تبدأ في هذه المرحلة عملية بناء النماذج. إذ يجري خلال هذه المرحلة إنشاء مجموعات من البيانات لأغراض التمرين والاختبار لتساعد في تطبيق تقنيات مثل التجميع والتصنيف والربط على البيانات المتوفرة لوضع نماذج عن سلوكها. إليك بعض أدوات بناء النماذج الأكثر شيوعا: SAS Enterprise Miner: عبارة عن إضافة تتكامل مع قواعد بيانات أو جداول (مثل إكسيل) لبناء نماذج تحليلية تعطي توقعات عن البيانات الموجودة وفقًا لمسار التحليل الذي تتبعه. WEKA: وهي مجموعة من خوارزميات لغة الآلة كتبت بلغة جافا للتعامل مع مهام التنقيب عن البيانات. SPSS Modeler: برنامج من شركة IBM لتنفيذ مهام التنقيب عن البيانات وتمثيلها بيانيًا وفهمها واتخاذ القرارات بناء عليها. MATLAB: بيئة عمل رياضية وبرمجية متكاملة لمختلف الأغراض الحسابية والتحليلية وتصوير البيانات وبناء خوارزميات تعلم الآلة وتطبيقها. تحضير المشروع للعمل تُسلم في هذه المرحلة معظم التقارير النهائية عن المشروع إلى جانب الشيفرة والمستندات التقنية. تقدم هذه المرحلة نظرة شاملة عن أداء المشروع على صعيد محدود قبل أن يجري نشر نتائجه كاملةً. إيصال النتائج النهائية يتحقق فريق العمل في هذه المرحلة من أن الهدف الذي وضع للمشروع في مرحلة الاستكشاف قد أنجز أم لا، ثم تُسلم بعد ذلك المعلومات التي تمكن الفريق من حيازتها عن طريق النماذج التي بنيت ومن ثم إيصال النتائج النهائية إلى فريق الأعمال الذي طلب الشروع بالعمل. التخصص في مجال علم البيانات رأينا سابقًا كيف ظهرت الحاجة الملحة لعلم البيانات كتخصص قائم ومستقل بذاته للتنقيب عن المعرفة بين أكوام البيانات الخام ويُعتقد وفقًا لعدة استطلاعات رأي بأنّ هذا التخصص سيكون الأكثر طلبًا في السوق خلال هذا العقد. وبما أن الطلب شديد على هذا المجال فهناك نقص كبير في اليد العاملة فيه عربيًا وعالميًا، لذا أمامك فرصة سانحة لممارسته دون الحاجة لوجود شهادة أكاديمية متخصصة فيه إذ التركيز حاليًا على الخبرة نظرًا لنقص اليد العاملة فيه. أي كل ما تحتاجه هو الخبرة الأساسية في البرمجة والإحصاء الرياضي ورغبة في تعلم هذا المجال وتحصيل كل ما يكسبك الخبرة العملية فيه من دورات ومخيمات تدريبية تؤهلك لدخول سوق العمل والحصول على فرصة مميزة لدى الكثير من الشركات والمنظمات التي ستتهافت على تدريبك وتوظيفك لديها. لهذا السبب لا بد من الاطلاع على التخصصات التي يمكنك العمل بها في حال رغبت في التخصص في مجال علوم البيانات. الوظائف التي يتضمنها علم البيانات حتى تختار التخصص الذي تراه مناسبًا لخبراتك وميولك، سنفرد هذه الفقرة للتفصيل في مجموعة من أهم الوظائف والأدوار الوظيفية المرتبطة بالبيانات والمتطلبات الأساسية لكل وظيفة: عالم بيانات Data scientist محلل بيانات Data analyst مهندس بيانات Data engineer معماري بيانات Data architect مطوّر تصوير بيانات Data Visualization Developer خبير في تعلم الآلة Machine Learning expert لنكتشف المزيد حول كل دور من هذه الأدوار وأهم التقنيات والمهام المنوطة به. محلل البيانات هو شخص خبير ينقّب في أكوام البيانات الخام باحثًا عن نماذج وأنماط علاقات تربط بينها. يعمل بعد ذلك على عرض نتائج ما توصل له بما يساعد على اتخاذ قرار أو حل مشكلة. ما المهارات التي يجب أن يتقنها محلل البيانات؟ معرفة جيدة في الرياضيات. معرفة جيدة في التنقيب ضمن البيانات Data mining. معرفة أساسيات علم الإحصاء Statistic. أن يكون مطلعًا على بعض لغات البرمجة والأدوات البرمجية المستخدمة في علم البيانات مثل: Python MATLAB SQL Hive R JS SAS SPSS وغيرها مهندس بيانات وهو الشخص الذي يعمل مع كميات كبيرة من البيانات ويكون مسؤلًا عن بناء وصيانة بنى مناسبة لهذه البيانات وفقًا لمشروع علم البيانات الذي يعمل عليه. يعمل مهندس البيانات أيضًا على تصميم العمليات التي تتحكم بمجموعات البيانات وتُستخدم في نمذجة هذه المجموعات أو التنقيب فيها أو حيازة معلومات منها أو التحقق من سلامتها. ما المهارات التي يجب أن يتقنها مهندس البيانات؟ معرفة معمقة بتقنيات برمجية مثل: SQL MongoDB Cassandra HBase Apache Spark Hive MapReduce معرفة جيدة بلغات برمجة مثل Python, C/C++, Java, Perl. معماري بيانات وهو الشخص الذي يتصور ويصمم الأسلوب الذي تُنجز وفقه البنية التحتية المسؤولة عن تخزين وإدارة البيانات لأغراض التحليل سواء على صعيد العتاد الصلب أو الصعيد البرمجي. ما المهارات التي يجب أن يتقنها معماري البيانات؟ معرفة معمقة بقواعد تطوير البرمجيات والأنظمة. معرفة معمقة بالمعماريات المستخدمة في إنجاز قواعد البيانات. عالم بيانات عالم البيانات هو شخص خبير يعمل على تجميع وتحليل واستخلاص النتائج من كميات كبيرة من البيانات الخام أو المهيكلة أو غير المهيكلة. يجمع عمل عالم البيانات بين علوم الحواسب وخاصة برمجتها وعلم الإحصاء والرياضيات. يعمل عالم البيانات على تحليل ومعالجة ونمذجة البيانات ثم يفسر النتائج التي حصل عليها كي يُنشئ خطة عمل مناسبة للشركة أو المنظمة أو الجهة التي يعمل لديها. يُسخّر علماء البيانات قدراتهم ومهاراتهم في مختلف المجالات سواء التقنية منها أو الاجتماعية للبحث عن تفاصيل قد لا يراها ولا يفهمها سواهم في كم البيانات الهائل الذي يعملون عليه، إذ يتضمن عملهم عادة إيجاد ترابط منطقي بين بيانات غير مهيكلة أو خام تنتج عن مصادر مختلفة كالأجهزة الذكية وردود الأفعال على مواقع التواصل الاجتماعي ومحتوى رسائل البريد الإلكتروني وغيرها من المصادر التي يصعب ملاءمتها من قواعد البيانات المهيكلة. ما المهارات التي يجب أن يتقنها عالم البيانات؟ فهم معمق لعلم الإحصاء. معرفة جيدة في الرياضيات. مهارة في إحدى لغات البرمجة التالية أو أكثر Python R SAS SQL Hive Pig Apache spark MATLAB قدرة جيدة على تصوير البيانات Visualization. مهارات تواصل جيدة. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن مطور تصوير بيانات وهو شخص يعمل إلى جانب عالم البيانات لتمثيل البيانات بصريًا وتقديم عروض ومخططات تفصّل نتائج تحليل هذه البيانات بطريقة مرئية سهلة الفهم لإيصالها إلى من يستخدمها. ما المهارات التي يجب أن يتقنها مطور تصوير بيانات؟ مهارة في إحدى لغات البرمجة التالية أو أكثر: Python R SAS SQL Hive Pig Apache spark MATLAB قدرة تحليلية ممتازة. قدرة كبيرة على إيجاد الطرق الأمثل في تصوير البيانات. خبير في تعلم الآلة هو الشخص الذي يعمل مع مختلف خوارزميات تعلم الآلة التي تُستخدم في علم البيانات مثل خوارزميات الارتجاع أو الإنحدار Regression والتجميع clustering والتصنيف classification وشجرة القرار decision tree والغابة العشوائية random forest وغيرها. ما المهارات التي يجب أن يتقنها خبير تعلم الآلة؟ خبرة في أحد لغات البرمجة التالية أو أكثر: Python ++C R Java Hadoop فهم جيد للخوارزميات الكثيرة المستخدمة في علم البيانات وتعلم الآلة. مهارة تحليلية في حل المشاكل. معرفة جيدة في علمي الاحتمالات والإحصاء. مصادر تعلم علم البيانات هل أنت متحمس للتخصص في مجال علم البيانات وتعلمه بشكل ذاتي وبأقصر الطرق بعيدًا عن أروقة الجامعات ومناهجها المكثفة -بسنواتها الطويلة التي تمتد لأربع أو خمسة سنوات- لكنك لا تعرف من أين تبدأ؟ سنسلط في القسم الضوء على مصادر تعلم تخصص علم البيانات العربية لدخول سوق العمل، فكما أشرنا حاليًا السوق شره على المتخصصين ويركز على الخبرة والمشاريع العملية المنجزة ولا يتطلب شهادات جامعية حصرية. نفترض أنك أنهيت مراحل جيدة من التعليم الدراسي أو قد أنهيت المرحلة الثانوية أو تخصصت في أحد التخصصات الهندسية وبذلك تكون قد حصَّلت معرفة جيدة بأساسيات الرياضيات والإحصاء وحتى مواضيع متقدمة مثل التفاضل والتكامل (إن كنت قد اخترت التخصص العملي وليس الأدبي) وبذلك تكون قد قطعت شوطًا في تعلم هذا العمل، وعمومًا الأساسيات تكفي للبدء ويمكن لاحقًا التعمق في أي موضوع تحتاج إليه. بعدها يمكنك البدء بتعلم أساسيات علوم الحاسوب ولغات البرمجة المخصصة المستخدمة في علم البيانات وأهمها لغة بايثون و لغة R ولغة SQL فهي من أكثر اللغات المطلوبة والمخصصة للاستخدام مع البيانات. تؤمّن هذه اللغات قدرات وظيفية كبيرة في التواصل مع قواعد البيانات واستخلاص البيانات الخام وتحليلها وتنظيمها واستخلاص الرؤى وفقا للظاهرة المدروسة ومن ثم التقييم وإتخاذ القرار، وكل ذلك من خلال مجموعة واسعة من الخوارزميات التي توفرها هذه اللغات ضمنًا أو من خلال مكتبات متوافقة معها. من أهم المصادر العربية المتكاملة التي ننصحك بها كي تتعلم هذه التقنيات: كتاب ملاحظات للعاملين بلغة SQL 1.0.0 كتاب البرمجة بلغة بايثون الذي يشرح أساسيات لغة بايثون سلسلة تعلم لغة R التي تطلعك على كافة الأساسيات والمواضيع النظرية التي تحتاجها في هذه اللغات. سلسلة مقالات think stats التي توفر لك مجموعة مميزة من المقالات والدروس المتخصصة في تعليم الاحتمالات والإحصائيات لمبرمجي بايثون بأسلوب مبسط وسهل الفهم. وإذا كنت تفضل التعلم بإشراف مختصين يجيبونك على أي سؤال يخطر ببالك ويقرن التعليم النظري بالتطبيق العملي فأنصحك بالاطلاع على دورة أساسيات علوم الحاسب التي توفرها أكاديمية حسوب فهي كفيلة بأن تكسبك كافة الأسس التي تحتاجها لتعلم أسس البرمجة وقواعد البيانات، وكذلك دورة تطوير التطبيقات بلغة بايثون والتي تمكنك من تطوير طيف واسع من التطبيقات في مجالات منوعة من بينها تطبيقات عملية في تحليل البيانات تساعدك في التعرف على أبرز مكتبات بايثون المتخصصة في التعامل مع علم البيانات. إضافة إلى لغات البرمجة التي ذكرناها ستجد الكثير من المنصات والأدوات التي تدعم بشكل مباشر العمل مع البيانات الضخمة وتقدم مختلف الأدوات المساعدة في التحليل والتنظيم واتخاذ القرار والتي يمكنك تعلمها ومن أبرزها SAS و Spark و Hadoop و Azure و AWS. خاتمة ألقينا الضوء في هذا المقال على علم البيانات الذي يُتوقع أن يكون من أكثر الأعمال طلبًا خلال هذا العقد من الألفية نظرًا للحاجة الماسة للعمل ضمن كميات هائلة من البيانات الخام وضرورة الاستفادة منها في تطوير الأعمال على مختلف الأصعدة. كما تحدثنا عن المكونات والتخصصات التي يضمها ومجالات استخدامه وتطبيقه، كما تحدثنا عن دورة الحياة التي يمر بها أي مشروع يعتمد على علم البيانات. ومنعًا لتضارب الأفكار وضياع التسميات، فقد تحدثنا عن الفرق بين علم البيانات وتحليلها وكذلك الفرق بين علم البيانات والذكاء الاصطناعي. وهكذا نكون قد أحطنا بشكل مفصل أساسيات علم البيانات وتخصصاته ومجالاته المختلفة لمن يرغب فعليًا في امتهانه أو احتراف أحد اختصاصاته، ووضحنا المتطلبات الضرورية التي يحتاجها المتعلم حتى يبدأ رحلته في هذا المجال المهم والشيق والمجزي ماديًا والذي ينبئ بمستقبل واعد.

لكل مهنة قواعد تنظمها وتضمن إنجاز الأعمال فيها بأفضل صورة ممكنة، ومهنة البرمجة ليست استثناء! حيث تعد قواعد البرمجة من الأمور التي ينبغي على أي مبرمج تعلمها، والحرص على اتباعها عند تطوير البرامج والتطبيقات المختلفة. نضعك في مقال اليوم على بداية الطريق، ونعرفك على أهم قواعد البرمجة، ونوضح لك أهمية استخدامها وكيف يمكنك تحقيقها، وبالتدريب والممارسة ستتمكن من اتباعها عندما تطور برامجك وتطبيقاتك. ما هي قواعد البرمجة؟ قواعد البرمجة هي مجموعة من التوصيات والإرشادات التي ينبغي للمبرمجين اتباعها والالتزام بها عند استخدام أي لغة من لغات البرمجة للحصول على كود برمجي عالي الجودة وسهل الصيانة. يضمن لك تطبيق قواعد البرمجة إنتاج برامج مفهومة وواضحة وسهلة القراءة والتعديل، وهو أمر مهم لأي مبرمج لاسيما عندما يعمل ضمن فريق عمل ويتشارك مع عدة مبرمجين أو مطورين على تطوير نفس المشروع. لاشك أن تطبيق قواعد البرمجة ليس بالأمر السهل ولن يتحقق بسرعة، فتطبيق القواعد يأتي في مرحلة لاحقة، فبعد أن تتمكن من أساسيات البرمجة، وتتدرب على طريقة التفكير البرمجي، وحل المشكلات، عليك أن تتقدم خطوة للأمام وتتعلم كيف تحسن من برامجك من خلال تطبيق القواعد البرمجية عليها. سنعرض الآن عددًا من أهم قواعد البرمجة فكن جاهزًا! أهم قواعد البرمجة إليك أهم ثمان قواعد أساسية ينبغي عليك اتباعها لتبرمج كالمحترفين: اتبع القواعد العرفية للغة التي تبرمج بها وثق الكود الذي تكتبه حافظ على البساطة KISS لا تكرر نفسك DRY ادمج الأجزاء الصغيرة لإنجاز الأعمال الكبيرة لا تبرمج ما لا تحتاجه افصل الأكواد في أجزاء مستقلة اكتب أكوادًا نظيفة نشرح في الفقرات التالية كل قاعدة من قواعد البرمجة هذه بمزيد من التفصيل ونوضح أهميتها وكيفية تطبيقها عند تطوير البرامج والتطبيقات. اتبع القواعد العرفية للغة التي تبرمج بها لكل لغة من لغات البرمجة قواعد كتابة خاصة بها تعرف باسم صياغة، واتباع هذه القواعد عند كتابة الكود البرمجي ليس خيارًا للمبرمج، لأن الكود البرمجي لن يعمل بشكل صحيح إذا لم يكن مكتوبًا وفق هذه القواعد. فليس المقصود هنا صياغة اللغة وقواعدها، ولكن ما أقصده هو مراعاة اصطلاحات اللغة المتعارف عليها أو ما يسمى في أوساط المبرمجين باسم "العرف" Conventions، فلكل لغة قواعد اصطلاحية متعارف عليها بين مبرمجي تلك اللغة، مثل ضرورة كتابة كل تعليمة على سطر جديد، ومراعاة قواعد التباعد، وأماكن وضع الأقواس مثل () و {} ضمن البرنامج، ووضع المسافات البادئة في كل سطر، وقواعد تسمية المتغيرات والدوال والأصناف …إلخ. هذه الأمور تتغير من لغة إلى لغة وليس لها معيار موحد، لذا عليك التعرف على اصطلاحات اللغة التي تبرمج بها وتحرص على اتباعها، فإن انتقلنا مثلًا إلى لغة جافاسكربت، فيعرض مقال نمط كتابة شيفرة جافاسكربت هذا الموضوع بالتفصيل ويتحدث عن العرف المتبع بين مبرمجي لغة جافاسكربت كما يشير أخيرًا في فقرة "شروحات لأنماط كتابة الشيفرة" أشهر المعايير والأعراف العالمية للغة جافاسكربت منها أسلوب Google وأسلوب Airbnb والأسلوب المعياري الرسمي وغيرها، فلا حاجة لكل فريق أي يخترع عرفًا ومعيارًا يسير عليه بل يقتدي بعرف شهير شائع منظم موجود مسبقًا. أضرب مثلًا عن أسلوب Airbnb في تعريف المتغيرات في لغة جافاسكربت بالشكل التالي: // سيء const items = getItems(), goSportsTeam = true; // جيد const items = getItems(); const goSportsTeam = true; لاحظ أن تعريف متغير واحد في كل سطر هو الأسلوب المتبع ويجب تجنب تعريف عدة متغيرات في سطر واحد رغم أنه لا فرق في التنفيذ بينهما. أتريد مثلًا آخر؟ خذ هذا المثال أيضًا من أسلوب PEP8 في لغة بايثون: # Line Break with Binary Operator # سيء income = (gross_wages + taxable_interest - student_loan_interest) # جيد income = (gross_wages + taxable_interest - student_loan_interest) # Imports # سيء import sys, os # جيد import os import sys قد تجد أن الاختلاف بسيط أحيانًا بين العُرف الجيد المتبع وبين الأسلوب السيء في كتابة الشيفرة وهذا صحيح، ولكن تذكر أن الشيفرة لا تُكتب مرة واحدة فقط ولن يعمل عليها شخص واحد فقط، بل ستُعدل مرارًا وتكرارًا ويمر عليها عشرات المبرمجين فإن اتبع كل مبرمج أسلوبه الخاص فُقد التنظيم وسادت العشوائية وأصبحت الشيفرة عرضة للخطأ عند تعديلها. وتذكر دومًا أن العُرف هذا يضعه مبرمجون أصحاب خبرة بعشرات السنوات يحاولون به نقل خبرتهم أفضل طريقة لكتابة شيفرة متسقة سهلة القراءة والتعديل وأقل عرضة للأخطاء. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن وثق الكود الذي تكتبه هذه القاعدة على بساطتها مفيدة للغاية، فمن الضروري أن تعتاد على كتابة تعليقات توضيحية في الأكواد التي تكتبها لتوثيق عملك، وتشرح ما الذي تقوم به، وتوضح وظائف الدوال والأصناف والمكتبات المختلفة. التعليقات أمر مهم لكل مبرمج، فهي من جهة تساعده على فهم ما كتبه عند العودة له لاحقًا لأن المبرمج سينسى الكثير مما كتبته ولماذا كتبته بعد مرور فترة من الزمن، كما أن التعليقات تفيد أي مبرمج آخر يقرأ الكود في فهمه بسرعة في حال احتاج إلى تطويره أو التعديل عليه. ومن الضروري أن تتعلم أفضل ممارسات كتابة التعليقات على الكود الخاص بك، وتعرف متى وأين يتوجب عليك كتابة التعليقات ومتى لا يلزمك ذلك. اكتب التعليقات عندما تحتاج لوصف أي ميزة غير واضحة في التعليمات البرمجية، وفي أي موضع ترى أنه يتطلب المزيد من الشرح والتوضيح للآخرين، أما عندما يكون الهدف من الكود واضحًا ومفهومًا فيمكنك الاستغناء عن كتابتها. باختصار التعليقات تساعد المبرمجين على فهم المشكلات التي كنت تحاول حلها في تعليماتك البرمجية دون الحاجة لبذل كثير من الجهد لفهم واستنباط ما كتبته ولكن الأفضل من كتابة التعليقات أن تكتب شيفرة مفهومة بدون تعليقات وهذه هي القاعدة دومًا. حافظ على البساطة KISS قاعدة KISS هي اختصار لعبارة "Keep It Simple, Sweetie" التي تعني أبقها بسيطة يا عزيزي! أو أبقِ أكوادك بسيطة ومباشرة، وهذه القاعدة تطبق عند تصميم كافة الأنظمة البرمجية فقد تبين أن هذه الأنظمة تعمل بشكل أفضل إذا كانت بسيطة وخالية من التعقيد. فإذا كنت تستطيع أن تحل مشكلة ما بعشرة أسطر من الكود البرمجي لا داعي لأن تكتب خمسين سطرًا لحلها، وإذا كنت تحتاج لبرمجة نموذج ما يحتوي 10 حقول، فلا تضع فيه 20 حقلًا من البيانات التي لن تقدم أي فائدة في سير عمل برنامجك. الخلاصة، إذا كنت تطور أحد البرامج وكنت تستطيع تجنب التعقيد في كتابة الكود، فتجنبه قدر الإمكان، واحرص على إبقاء الأكواد البرمجية التي تكتبها فيه بسيطة، وتلبي المتطلبات قدر المستطاع. لا تكرر نفسك DRY من قواعد البرمجة الهامة قاعدة DRY وهي اختصار للعبارة "Don't Repeat Yourself" التي تعني لا تكرر نفسك، والتي تؤكد على المبرمج أن لا يكرر كتابة نفس الكود البرمجي مرارًا وتكرارًا، وينبغي عليه عند وجود هذه الحالة أن يتخلص من هذا التكرار بطريقة ما. لا مشكلة من تكرار نفس الكود مرة واحدة، ولكن عندما تستخدم نفس الكود عدة مرات في مواضع مختلفة من برنامجك فعليك أن تفكر في تعديله، وتجد طريقة ذكية لكتابة الكود مرة واحدة وإعادة استخدامه كلما احتجت له لتكون مطبقًا لهذه القاعدة. من المنهجيات البرمجية التي تساعدك على تقليل الكود البرمجي المكرر وجعل برامجك سهلة القراءة والصيانة هي استخدام الحلقات التكرارية التي تجنبك تكرار نفس التعليمات البرمجية وتجعل الكود البرمجي أقصر، وأيضًا استخدام الدوال والإجراءات البرمجية، وتعريف المكتبات والوحدات البرمجية التي تغلف شيفراتك البرمجية وتمكنك من إعادة استعمالها كلما أردت. ستدرك أهمية هذه القاعدة البرمجية إذا احتجت لإجراء تعديل ما في هذا الكود البرمجي المكرر، أو اكتشفت فيه خطأً ما وأردت تصحيحه، عندها سيتوجب عليك إجراء التعديلات في جميع الأماكن التي قمت فيها بإدراج هذا الكود وسيكون الأمر مرهقًا وغالبًا ستنسى ما قد كتبته حقًا، و قد لا تعدله أنت بل يعدله مبرمج آخر قد لا يفطن للتكرار مما يولد أخطاء مستقبلية. وبالتالي عندما تطور برنامجًا لحل مشكلة ما، وتجد أنك تقوم بالكثير من عمليات النسخ واللصق لنفس الكود لاستخدامه في أكثر من موضع، فابحث عن طريقة أخرى لكتابة هذا الكود، وفكر كيف يمكن أن تتجنب تكرار نفسك. ادمج الأجزاء الصغيرة لإنجاز أعمال أكبر يعتبر الدمج Composition من قواعد البرمجة المهمة، وهو يعني تجزئة المسائل البرمجية إلى مجموعة عناصر أصغر، كل جزء يقوم بمهمة محددة وواضحة، بعدها يتم دمج هذه الأجزاء لتشكيل جزء أكبر وأكثر تعقيدًا ينجز العمل بأكمله. يمكنك على سبيل المثال تطبيق هذه القاعدة إذا كنت مطور واجهة أمامية وتريد تطوير واجهة تطبيق ما وكتابة الكود البرمجي اللازم لتحقيق تصميم معين، حيث يمكنك تحويل كل عنصر من عناصر التصميم إلى مكون مستقل له الكود الخاص به، ثم تجمع هذه المكونات مع بعضها في النهاية لتحصل على التصميم الكامل. كما يتم تطبيق هذا المبدأ بشكل واضح في البرمجة كائنية التوجه OOP، من خلال تعريف صنف Class مستقل لكل جزء أو سلوك محدد من نظامك البرمجي، وجعل هذه الأصناف تتعاون مع بعضها لتنجز العمل المطلوب. باتباع هذه القاعدة ستوفر على نفسك كتابة أكواد ضخمة ومعقدة وصعبة الفهم. وتركز على برمجة كل مكون ليقوم بشيء واحد فقط، وإذا احتجت لتعديل جزء ما في برامجك فستعدل فقط الأجزاء التي طرأ عليها التعديل بكل سلاسة. فإذا كانت لديك شيفرة برمجية ضخمة لمكون ما في أحد برامجك تنجز عدة أمور مختلفة في نفس الوقت، فكر إن كان بالإمكان تقسيمها لأجزاء منفصلة أكثر تحديدًا. لا تبرمج ما لا تحتاجه من أهم قواعد البرمجة التي عليك اتباعها قاعدة YAGNI وهي اختصار للعبارة "You Aren't Gonna Need It" التي تعني أنت لن تحتاجها! لذا لا تقم ببرمجتها. فلا ينبغي عليك أن تكتب في برامجك أي أكواد لإنجاز مهام أو وظائف معينة تحل من خلالها مشكلة غير موجودة بالأساس، أو تضيف ميزة لا تحتاجها الآن لكنك تتوقع أنك ستحتاجها في مرحلة لاحقة. فإذا طلب منك على سبيل المثال كتابة كود برمجي يتحقق من صحة البريد الإلكتروني وكلمة المرور عند تسجيل دخول المستخدمين، فلا داعي لأن تتحقق أيضًا من صحة اسم المستخدم ورقم هاتفه لأنك قد لا تحتاج لهذا أبدًا. باختصار، كي تطبق هذه القاعدة ركز فقط على كتابة القدر المطلوب من الكود البرمجي الذي يحقق متطلباتك الحالية بالضبط بلا زيادة ولا نقصان، ولا داعي لأن تستشرف المستقبل. افصل الأكواد في أجزاء مستقلة يطلق على هذه القاعدة اسم فصل الاهتمامات "Separation of Interests" وهي من قواعد البرمجة الضرورية، وتؤكد على أهمية تصميم البرنامج ضمن وحدات أو أجزاء فريدة معزولة عن بعضها البعض. يعتبر أسلوب نموذج وعرض ومتحكم MVC من أوضح الأمثلة على تطبيق هذه القاعدة، ففي هذا النموذج يتم تنظيم كود البرامج ضمن ثلاثة أجزاء هي: النموذج Model الذي يتفاعل مع البيانات ويجلبها من قاعدة البيانات، والعرض View الذي يمثل الواجهة المرئية التي يتفاعل معها المستخدم بشكل مباشر، والمتحكم Controller الذي يمثل الوسيط بين العرض والنموذج ويربط بينهما. فالمتحكم يتلقى طلبات المستخدم من العرض أو واجهة المستخدم، ويعالجها، ثم يتصل بالنموذج ويطلب منه جلب ما يريده المستخدم من قاعدة البيانات، ثم يعيد النتيجة مرة أخرى إلى العرض ويظهرها على واجهة المستخدم. عند كتابة برامجك بهذا الأسلوب لن يحتاج الكود البرمجي الذي يتعامل مع قاعدة البيانات إلى معرفة تفاصبل عمل كود عرض البيانات، فكود العرض يحصل على المدخلات من المستخدم، وكود المتحكم يعالج هذه البيانات، وبهذا يكون كل جزء من الكود مستقلًا تمامًا. إن اتباع هذه القاعدة في البرمجة يمكنك من الحصول على كود برمجي سهل التطوير والصيانة، فإذا احتجت على سبيل المثال إلى إعادة كتابة كود العرض، فيمكنك القيام بذلك أن يتأثر أي شيء في كود حفظ ومعالجة البيانات. هذا الأسلوب يستخدم في العديد لغات البرمجة وأطر العمل، فمن لغات البرمجة التي تستخدم نموذج MVC لغة C++‎ و‎C# ‎ و Java و Ruby …إلخ. ومن أطر العمل التي تستخدم نموذج MVC إطار العمل أنجولر Angular وجانغو Django وفلاسك Flask ولارافيل Laravel …إلخ.‏‏‏‏‏ اكتب أكوادًا نظيفة تعد قاعدة كتابة الأكواد البرمجية النظيفة والمفهومة وسهلة الصيانة مهارة ضرورية على كل مبرمج إتقانها، ويشير مصطلح الكود النظيف Clean Code ببساطة إلى الكود سهل القراءة والفهم من قبل المبرمجين الآخرين، وعادةً عندما تتبع كافة قواعد البرمجة التي وردت أعلاه ستحصل بالنتيجة على كود نظيف بصورة تلقائية. احرص كذلك على تنظيف أكوادك من كافة التعليمات لن تستخدم عند تنفيذ البرنامج، واحذف المتغيرات التي صرحت عنها لكنك لم تستخدمها، والدوال البرمجية التي عرفتها لكنها لم تنادها على الإطلاق، والأصناف التي لم تشتق منها أي كائنات برمجية، وكذلك الأكواد التي كتبتها ثم حولتها إلى تعليقات ضمن الكود لإبطال عملها …إلخ. فهذه كلها أكواد ميّتة وأنت لا تريد أن تجعل برنامجك مقبرة! وكي تعرف بسهولة إن كان الكود الذي تكتبه نظيفًا، اعرضه على مبرمج آخر لم يسبق له أن اطلع عليه واطلب منه تعديل أمر ما فيه، فإذا تمكن المبرمج من فهم الغرض من التعليمات البرمجية الخاصة بك، وعدلها وأضاف أكواده الخاصة عليها بسهولة ومرونة، فهذا يعني أن كتبت بالفعل كودًا نظيفًا. وتذكر أن كتابة الكود النظيف ليس مهارة يمكن اكتسابها بين عشيّة وضحاها بل هو ميزة يتم تطويرها بالممارسة والتدرب على تطبيق كافة هذه القواعد كلما قمت بكتابة كود برمجي ما حتى تكتسب الخبرة المطلوبة. ملخص لأهم قواعد البرمجة التي ينبغي للمبرمج اتباعها نعرض ما يلي ملخص قواعد البرمجة التي ذكرناها ليسهل عليك تذكرها وحفظها: احرص على كتابة كود سهل القراءة والفهم مع إضافة التعليقات التوضيحية إن لزم فهي ضرورية لتوثيق وتسهيل فهم الكود وصيانته عند العودة له لاحقًا. اكتب أكوادًا بسيطة ومباشرة والمقصود هنا أن تصمم برامجك ببساطة، وتحذف أي ميزة لا تحتاجها، فالأنظمة البرمجية تعمل بشكل أفضل وتكون أسهل في الصيانة كلما كانت أبسط. افصل الأكواد في أجزاء معزولة بحيث يكون كل جزء مسؤولًا على إنجاز مهمة محددة. لا تكرر نفسك ولا تنسخ وتلصق نفس الكود في أكثر من موضع، بل اكتبه مرة وأعد استخدامه كلما دعت الحاجة. لا تضف ما لن تحتاجه كي لا تهدر وقتك ومالك على أشياء لمجرد أنك تتوقع أنك ستحتاجها لاحقًا، فقد لا تحتاجها أبدًا. اكتب كودًا نظيفًا غير مكرر أو معقد، وهو ما ستحصل عليه إذا اتبعت كل القواعد السابقة. ماذا سيحصل لو لم أتبع قواعد البرمجة؟ عندما تبدأ تعلم البرمجة ستكون سعيدًا عندما يعمل أي برنامج بالشكل الصحيح، وقد لا تعير اهتمامًا لمدى أهمية اتباع قواعد البرمجة، لكن يجب أن تضع في الحسبان أنك إذا لم تعتد على اتباع القواعد الصحيحة في كتابة أكوادك البرمجية، فإن هذا سينعكس سلبًا على أداء برامجك على المدى البعيد. في تلك الحالة قد تحصل على كود سيء وفوضوي وغير مفهوم، وصحيح أن برنامجك يعمل، لكنه سيكون مكتظَا بالأكواد البرمجية المكررة، أو الوظائف غير المستخدمة، أو المتغيرات التي لا فائدة من وجودها، وبرنامج كهذا قد يتعطل أو يفشل بعد أول تعديل أو تطوير مطلوب. فتعلم هذه القواعد وتطبيقها من شأنه أن يحسِّن من خبرتك ويطور أسلوب كتابة شيفراتك البرمجية، وأغلب أصحاب الأعمال سيطلعون على عينة من كود كتبته سابقًا وسيفضلون مبرمجًا محترفًا يتبع هذه القواعد عمن لا يتبعها. وتذكر أن البرمجة لا تقتصر على كتابة تعليمات برمجية تعمل فحسب، بل هي كتابة تعليمات برمجية فعالة ذات جودة عالية ويمكن صيانتها وتعديلها بكل مرونة سواء من قبلك أو من قبل أي مبرمج آخر، لذا احرص على اتباع هذه القواعد البرمجية والتدرب على تطبيقها قدر المستطاع لأنها سبيلك لتكون مبرمجًا ناجحًا ومتميزًا. ماذا بعد تعلم قواعد البرمجة؟ بعد أن تتقن أساسيات البرمجة وتتعلم تطبيق قواعد البرمجة قد تتساءل: كيف يمكنني المضي قدمًا وتطوير مهاراتي البرمجية بصورة أكبر؟ سؤال جيد، سأجيبك! من الأمور التي ينبغي عليك تعلمها في رحلتك لاحتراف البرمجة مهارات إعادة التصميم لمشاريعك الحالية، والتعرف على مفهوم أنماط التصميم وتطبيقها لحل المشكلات التقنية التي تواجهك مستقبلًا. يشير مفهوم إعادة التصميم "Refactoring" إلى الخطوات التي ينبغي للمبرمج اتباعها لتعديل الشيفرات البرمجية وإعادة هيكلتها وتحسينها والعثور على أي أخطاء أو ثغرات كامنة فيها، مع المحافظة على وظائفها الأساسية. أما أنماط التصميم "Design Patterns"، فهي عبارة عن نماذج يضعها المطورون لحل المشكلات المتكررة والمتشابهة، وستكتسب من خلال تعلمها القدرة على إعادة استخدام نفس الأنماط في كل مرة تظهر فيها نفس المشكلة، ويمكنك اعتبارها بمثابة فكرة مجردة توضح طريقة حل المشكلة وتسهل عليك تحقيقها برمجيًا. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على أهم قواعد البرمجة التي على المبرمج اتباعها، فلا ينبغي أن تتعلم أساسيات البرمجة فقط، بل عليك أن تتقدم خطوة للأمام وتحرص على اتباع أفضل الممارسات البرمجية عند كتابة الكود كي يكون المنتج الرقمي الذي تنشؤه أكثر كفاءة وموثوقية واحترافية. وتذكر أنه يمكن للجميع كتابة كود برمجي يفهمه الحاسوب لكن القليلين فقط يمكنهم كتابة كود جيد يفهمه الإنسان أيضًا، ومن خلال حرصك على اتباع قواعد البرمجة التي شرحناها تضمن أن تكون من هذه الفئة القليلة من المبرمجين المحترفين، كل ما تحتاجه هو التدريب الجيد على كتابة الأكواد والبرامج بصورة محسنة تراعي هذه القواعد بأفضل طريقة. اقرأ أيضًا تعلم تطوير الويب دليلك الشامل إلى لغات البرمجة أسهل لغات البرمجة ما هي فوائد تعلم البرمجة؟

يتناول هذا المقال، الأول من سلسلة دروس عن لغة الاستعلام البنائية Structured Query language التي تعرف بالاختصار المشهور SQL، مفهوم قواعد البيانات، وماذا نقصد بأنظمة إدارة قواعد البيانات، وما هو الجدول، وما هي خصائص قواعد البيانات العلاقية. ما هي قاعدة البيانات؟ بطريقة بسيطة مجرّدة من مفاهيم التقنية، قاعدة البيانات هي مكان لحفظ بيانات معينة على نحو مستمر بهدف الرجوع إليها وقت الحاجة، فدفتر أرقام الهواتف الذي كنا نستعمله في الماضي يُعدّ قاعدة بيانات؛ والكم الهائل من الفواتير المحاسبية الورقية المحفوظة في خزانات الأقسام المالية في الشركات قديماً، أيضاً هو قاعدة بيانات. وقِس على ذلك العديد من الأمثلة الواقعية والملموسة. نستنبطُ من هذا التعريف البسيط وجود خاصية هامة لقاعدة البيانات، ألا وهي “الاستمرارية” أو “الدوام” في حفظ البيانات. في الجانب التقني والبرمجي، فإن قاعدة البيانات Database هي عبارة عن مستودع تُحفظ البيانات فيه داخل جهاز الحاسوب أو الخادوم، ويتمتع هذا المستودع بخاصية الاستمرارية في حفظ البيانات. ونعني بخاصية الاستمرارية هنا أنه في حال إطفاء جهاز الحاسوب أو إعادة تشغيله أو انقطاع التواصل معه، فإن قاعدة البيانات وما تحتويه من بيانات تبقى موجودة ومحفوظة دون أي خلل. أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية تُسمى البرمجيات التي تنشئ وتدير قواعد البيانات بأنظمة إدارة قواعد البيانات (Databases Management Systems) وتكتب بالاختصار DBMS. ما هي أنواع أنظمة إدارة قواعد البيانات؟ تختلف وتتعدد تسميات أنواع أنظمة إدارة البيانات، وهذا الاختلاف نابع بالدرجة الأولى من تقدم الزمن وما صاحبه من تقدم في العلوم والتقنيات، ومن ثم بالدرجة الثانية، ينبع الاختلاف من التقنيات والخصائص المتعددة لهذه الأنظمة وما تقدمه من خدمات. تنقسم أنواع أنظمة قواعد البيانات إلى ثلاثة أنواع رئيسية. نظام قاعدة البيانات الملف والواحد Flat File Database: يعدّ هذا النوع من الأنظمة قديما ومن النادر أن تجد أحدا يعمل عليه إلى الآن، وهو ببساطة قاعدة بيانات من ملف واحد كبير يحتوي على كل البيانات، وهو يشبه جدول واحد به كل البيانات. نظام إدارة قاعدة البيانات غير العلاقية Non-Relational DBMS :ظهر هذا النوع من أنظمة قواعد البيانات في ظل عصر تضخم البيانات وزيادة حجمها، وخاصة مع انتشار ما يسمى بالمواقع الاجتماعية وتطبيقات الجوال وصفحات الوب الحديثة، فهذا النوع من الأنظمة يسمح بحفظ بيانات غير مرتبة وفق بنية معينة Unstructured Data، وليس من الشرط أن تترابط هذه البيانات Not relational، كما يطلق عليها No-SQL Databases. نظام إدارة قاعدة البيانات العلاقية Relational DBMS: وهو النوع الأشهر والأكثر استخداما منذ بداية ظهوره والذي سنعتمده في هذه السلسلة لشرح SQL، حيث تُجمَّع في هذا النوع من الأنظمة البيانات التي لها علاقة ببعضها البعض في مكان واحد يسمى الجدول، مع وجود الإمكانية لربط الجداول مع بعضها البعض بعلاقات ترابط. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن ما هو الجدول؟ يُعدّ الجدول العنصر الأساسي في قواعد البيانات العلاقية، وعليه تعتمد أغلب مكونات قاعدة البيانات من مشاهد Views ودوال Functions وحِزم Packages وغيرها من العناصر الأخرى. يتكون الجدول من أعمدة Columns وصفوف Rows، حيث تمثل الأعمدة ما يسمى بالخصائص Features، والصفوف عبارة عن القيم التي تأخذها الأعمدة وتسمى بالسجلات Records. يوضح الشكل التالي مثالا لجدول يحتوي على بيانات تواريخ ميلاد وأسماء طلاب في مدرسة، وفي المثال نوضح مكونات الجدول في قاعدة البيانات. خصائص قواعد البيانات العلاقية ومميزاتها ظلت قواعد البيانات العلاقية مسيطرة منذ بدايات ظهور النموذج الأساسي لها عام 1970 على يد عالم الحاسوب Frank Codd أثناء عمله لصالح شركة IBM، ولم تكن هذه الأفضلية التي يتمتع بها نظام قواعد البيانات العلاقية تأتي من فراغ، بل من الخصائص التي تتمتع بها. البساطة تُرتَّب البيانات في أنظمة قواعد البيانات العلاقية وتُحفَظ بطريقة بعيدة عن التعقيد، حيث يعدّ الجدول الذي تُحفظ فيه البيانات مفهوما لأغلب المستخدمين وخاصة الذين مارسوا أعمالا في مجال البيانات المجدولة أو مراجعة السجلات. سهولة الاستعلام عن البيانات بعد عمليات الإضافة على قاعدة البيانات، وعند الحاجة للرجوع لها، فإن نظام قواعد البيانات العلائقية يوفر آلية سهلة للاستعلام عن هذه البيانات واستردادها، وذلك عن طريق لغة SQL، بالإضافة إلى وجود الإمكانية للمستخدم أن يستعلم عن البيانات من أكثر من جدول في نفس الوقت باستخدام جمل الربط Joins. كما أن خاصية ترشيح Filtering البيانات وتحديد شروط خاصة لظهور سجلات معينة هو أمر متاح بكل سهولة. سلامة البيانات تعدّ هذه الخاصية أساسية في أي نظام قواعد بيانات بغض النظر عن نوعه. ونعني بهذه الخاصية أن تتوفر جميع القدرات والإمكانات في نظام قواعد البيانات لضمان دقة وصحة المعلومات الموجودة فيه. ويندرج تحت هذه الخاصية ما يسمى بقيود التكامل Integrity constraints والتي هي عبارة عن مجموعة من القيود التي يجب الالتزام بها عند التعامل مع البيانات في الجدول، وسنتكلم عنها في مقال متقدم. المرونة تتمتع قواعد البيانات العلاقية بطبيعتها بالمرونة والقابلية للتطوير، مما يجعلها قابلة للتكيف مع طلبات التغيير والزيادة في كم البيانات. وهذا يعني مثلا أنك تستطيع التغيير على هيكلية جدول معين دون التأثير على البيانات الموجودة فيه أو على قاعدة البيانات ككل، كما أنك – مثلا - لن تحتاج إلى وقف قاعدة البيانات وإعادة تشغيلها مرة أخرى لتنفيذ بعض لتغييرات عليها. ما هي البرمجيات التي تقدم قواعد البيانات العلاقية؟ تَتَعدد الشركات والبرمجيات التي تُقدم أنظمة إدارة قواعد البيانات، وكل منها له سوقه ومجاله الذي يشتهر به. نُقدم لكم في الفقرات القادمة بعضًا من أشهر أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية. قواعد بيانات MySQL أحد أشهر أنظمة قواعد البيانات العلاقية مفتوحة المصدر. تستطيع إنشاء العديد من قواعد البيانات بداخلها، وتستطيع الوصول لها عبر الوِب. تَعمل MySQL على هيئة خِدمة Service تُتيح لأكثر من مستخدم الوصول إلى أكثر من قاعدة بيانات، وتشتهر بين معشر مبرمجي تطبيقات الوِب لارتباطها الشائع مع لغة البرمجة PHP، ويمكن تنصيبها على أكثر من نظام تشغيل مثل وندوز أو لينكس أو ماك. تعدّ MySQL الخيار المفضل للشركات الناشئة أو المتوسطة وذلك لسهولة التعامل معها وانخفاض تكاليف تشغيلها مقارنة بخيارات أخرى. قواعد بيانات أوراكل Oracle تعدّ شركة أوراكل عملاق الشركات البرمجية التي تقدم أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية، وتأتي قاعدة البيانات أوراكل بأكثر من إصدار (حسب البيئة والغرض) تبدأ من الإصدار الشخصي والخفيف، وتنتهي بالإصدار المتقدم Enterprise. تتميز قواعد بيانات أوراكل بكم كبير من الإمكانات التي تسهل عليك حل العديد من المشاكل والعقبات في التطبيقات التي تديرها وتنشئها، مع وجود دعم فني قوي عبر مجتمع أوراكل، لذلك فهي تعتبر الخيار الإستراتيجي (البعيد المدى) للعديد من الشركات الكبيرة والجامعات والحكومات. قواعد بيانات مايكروسوفت Microsoft SQL Server من قواعد البيانات الشهيرة، والذي تأتي أيضا بأكثر من إصدار، لتلبي احتياجات المستخدمين المختلفة وبيئات عملهم، ولكي تتعامل مع البيانات في هذا النوع تحتاج لاستخدام النسخة الخاصة من SQL والمسماة T-SQL اختصارا ل Transact SQL والتي هي عبارة عن نسخة SQL مضاف عليه ادوال خاصة وتعديلات على طريقة حذف وتعديل السجلات. قواعد بيانات PostgreSQL قواعد بينات PostgreSQL من قواعد البيانات العلاقية المفضلة لدى بعض مطوري تطبيقات الوِب وتطبيقات سطح المكتب، وهو نظام إدارة قواعد بيانات مفتوح المصدر. توجد الكثير من الشركات الكبيرة والعاملة في مجال نطاقات إنترنت تعتمد على هذا النوع من قواعد البيانات.

إن كنت مطور ويب أو أحد المهتمين بتطوير الأنظمة المعلوماتية المختلفة في بيئة الويب، فإنك تعلم حجم التنوع الكبير للغات البرمجة المستخدمة في تطوير مواقع الويب وخدماته، ولربما كنت أحد مطوري هذه الخدمات وترغب بأن تكون خدماتك سريعة الانتشار وسهلة الاستخدام من قبل التطبيقات المختلفة ، وكما تعلم فإن كثرة لغات البرمجة المستخدمة في تطوير خدمات الويب تجعل من الصعب التواصل والتكامل بين هذه التطبيقات. إن المصطلح REST وهو اختصار لـ Representational state transfer يعبر عن المعمارية المستخدمة في تطوير خدمات الويب، التي تهدف إلى وضع معايير تضبط إدارة موارد الأنظمة resources وتحدد كيفية عنونتها ونقلها عبر بروتوكل HTTP إلى طيف واسع من التطبيقات المختلفة بغض النظر عن لغات البرمجة التي طورت بها تلك التطبيقات، وتعد معمارية REST أكثر معماريات تصميم الويب هيمنة خلال السنوات الماضية وذلك لسهولة استخدامها والتعامل معها. بعد التعرف على RESTful ستكون قادر على الانطلاق لتصميم الخدمة الخاصة بك دون القلق بشأن من سيستخدم الخدمة الخاصة بك.

المُزخرفات من أعظم مميزات لغة بايثون، إذ تساعدك على بناء برنامجك باحترافية أكثر موفرة طريقة بسيطة لإضافة خاصيات جديدة للدالة. وهي ببساطة دوال تستطيع أن تعدل على دوال أخرى. تذكير ببعض المفاهيم الأساسية إذا لم تكن تعرف شيئا عن الدوال في لغة بايثون فيجب عليك العودة للدرس السابق الدوال في بايثون قبل أن تكمل قراءة هذا الدرس. تُعتبر الدوال في لغة بايثون كائنات من نوع الفئة الأولى أو First class objects. ما يعني أنّنا نستطيع القيام بالعديد من العمليات، وهي كالتالي: يُمكنك تعريف دالة داخل دالة أخرى يُمكنك أن تستدعي دالة داخل أخرى يُمكنك أن تقوم بتمرير دالة كمُعامل لدالة أخرى يُمكنك أن تُسند دالة لمُتغير يُمكنك إرجاع دالة داخل دالة أخرى بما أنّ المُزخرفات مُجرّد دوال فعلينا أن نبدأ من الأساس، لاحظ الدالة التالية: def say_hello(): print 'Hello!' عند استدعاء الدالة ستُطبع القيمة Hello على الشاشة، هذا ليس بالأمر المُعقد، الآن ماذا لو أردنا أن نعدل الدالة في جزء آخر من البرنامج لكي تطبع أشياء أخرى وتؤدي أغراضا أخرى قبل استدعاء الدالة أو بعد ذلك؟ يُمكن أن نعدّل الدالة مُباشرة، لكن هذا الأمر سيغير من طريقة سير البرنامج، إذ نريد أن نعدل الدالة في منطقة واحدة فقط من البرنامج وليس في كامل البرنامج، هذه المسألة تُحل بالمُزخرفات، وكما يدل اسمها فهي دوال تُزيّن وتُزخرف الدالة الأصلية، أي تُضيف عليها مهاما أخرى. سننشئ لهذه الدالة الآن مُزخرفا Decorator يقوم بطباعة Before قبل تنفيذ الدالة و After بعد تنفيذ الدالة، وذلك دون تعديل الدالة مُباشرة. انظر المثال التالي: def decorator(function): def function_decorator(): print 'Before' function() print 'After' return function_decorator الشيفرة أعلاه عبارة عن دالة تقبل دالة أخرى (الدالة التي نرغب بزَخرَفَتِها أو تزيينها) كمُعامل وبعدها نقوم بإنشاء دالة داخل هذه الدالة لطباعة القيمة Before ثم استدعاء الدالة الأصلية (المُعامل) بعدها طباعة After وأخيرا إرجاع الدالة الجديدة (وهي نُسخة مزخرفة من الدالة الأصلية). بعدها يُمكننا أن نستخدم هذا المُزخرف لزخرفة أي دالة مهما كانت، انظر المثال التالي: # -*- coding: utf-8 -*- def decorator(function): # إنشاء الدالة المسؤولة عن الزخرفة def function_decorator(): # إنشاء الدالة التي ستكون نسخة مزخرفة من الدالة المُمرّرة في كمُعامل print 'Before' # طباعة جملة قبل تنفيذ الدالة function() # استدعاء الدالة print 'After' return function_decorator # إرجاع الدالة مُزَخْرَفَةً def say_hello(): # إنشاء دالة عادية print 'Hello!' say_hello = decorator(say_hello) # زخرفة الدالة say_hello() # استدعاء النُسخة المُزخرفة من الدالة توفر لنا لغة بايثون طريقة أكثر مرونة لزخرفة الدوال، وهي بوضع اسم المُزخرف مسبوقا بالحرف @ قبل تعريف الدالة. أي أنّ السّطر التالي: def say_hello(): print 'Hello!' say_hello = decorator(say_hello) # زخرفة الدالة يُمكن أن يكون كالتالي: @decorator def say_hello(): # إنشاء دالة عادية print 'Hello!' وبالتالي سنتمكن من زخرفة أي دالة نرغب بزخرفتها كالتالي: @decorator def say_hello(): print 'Hello!' @decorator def say_hi(): print 'Hi!' @decorator def say_name(): print 'Abdelhadi!' say_hello() say_hi() say_name() عند تنفيذ الشيفرة أعلاه ستكون المخرجات كالتالي: Before Hello! After Before Hi! After Before Abdelhadi! After مُلاحظة: إذا كانت للدالة معاملات فما عليك إلا استخدام args* التي سبق وتحدثنا عنها في الدرس السابق. # -*- coding: utf-8 -*- def decorator(function): # إنشاء الدالة المسؤولة عن الزخرفة def function_decorator(*args): # إنشاء الدالة التي ستكون نسخة مزخرفة من الدالة المُمرّرة كمُعامل print 'Before' # طباعة جملة قبل تنفيذ الدالة function(*args) # استدعاء الدالة print 'After' return function_decorator # إرجاع الدالة مُزَخْرَفَةً لاحظ الدالتين function_decorator و function. أمثلة على المزخرفات في لغة بايثون إذا فهمت مبدأ المزخرفات فستستطيع أن تتعامل مع الدوال بمرونة عالية، وإليك بعض الأمثلة لاستخدام المُزخرفات لتأدية بعض المهام البسيطة: حساب مدة تنفيذ دالة إذا فهمت جيدا مبدأ المُزخرفات فستلاحظ بأنّك تستطيع تنفيذ مهام قبل تنفيذ الدالة ومهام بعد تنفيذها، ومما سبق نستنتج بأنّنا نستطيع أن نقوم بحفظ الوقت الحالي في مُتغير ثم تنفيذ الدالة وبعدها نقوم بحساب الفرق بين الوقت السابق والوقت الحالي، ما سيُرجع المُدة المُستغرقة لتنفيذ الدالة. البرنامج التالي مثال على مُزخرف لحساب مُدة دالة تطبع الجملة !Hello World مليون مرّة. # -*- coding: utf-8 -*- import time # جلب مكتبة الوقت لاستعمال دوال الوقت def function_time(function): def function_decorator(*args): start_time = time.time() # الحصول على وقت البداية function(*args) end_time = time.time() # الحصول على الوقت بعد نهاية التنفيذ # طباعة اسم الدالة والفرق بين وقت البداية ووقت النهاية print '%s function took %0.3f s' % (function.func_name, (end_time - start_time)) return function_decorator # إرجاع الدالة مُزَخْرَفَةً # زخرفة الدالة المسؤولة عن الطباعة مليون مرة @function_time def print_million_times(): for i in range(0, 1000000): print 'Hello World! 1,000,000 times!' print_million_times() البرنامج أعلاه سيطبع الجملة مليون مرة ثم يعرض الوقت المُستغرق لإنجاز العملية. الجملة الأخيرة ستكون شيئا كالتّالي: print_million_times function took 69.584 s ملاحظات: نستعمل التابع func_name للحصول على اسم الدالة المُمررة كمعامل، ويكون على شكل سلسلة نصية. نستعمل الجملة time.time للحصول على الوقت بالثواني، عدد الثواني الذي تنتجه الجملة هو عدد الثواني الذي مرّ منذ سنة 1970. يُمكنك استعمال هذا المُزخرف مع أي دالة تريد فقط اكتب اسم المُزخرف مسبوقا بالحرف @ ثم عرف الدالة بعده، وستحصل على الوقت المُستغرق لتنفيذ الدالة. حساب عدد مرات استدعاء دالة يُمكننا أن نستخدم المُزخرفات للحصول على عدد المرات التي استدعيت فيها دالة ما في برنامج مُعيّن، بحيث يحمل متغير قيمة العدد صفر، وفي كل مرة تستدعى فيها الدالة، فإن المُتغير يحمل القيمة مع زيادة بالعدد واحد، انظر المثال التالي. # -*- coding: utf-8 -*- # متغير العد n = 0 # المُزخرف def call_times(function): def decorated(): function() # استدعاء الدالة global n # جعل مُتغير العدّ عالميا n += 1 # زيادة قيمة المُتغير print 'Function was called', n, 'times' # طباعة قيمة المُتغير return decorated @call_times # زخرفة الدالة def func(): # إنشاء الدالة print 'Hello!' # استدعاء الدالة func() func() func() func() مُخرجات البرنامج أعلاه ستكون كالتالي: Hello! Function was called 1 times Hello! Function was called 2 times Hello! Function was called 3 times Hello! Function was called 4 times يُمكنك إصلاح الجمل من الناحية اللغوية بإضافة بعض العبارات الشرطية للبرنامج. إنشاء مزخرف لتنفيذ دالة عند تحقق شرط معين فقط يُمكنك أن تستعمل دالة تسجيل الدخول التي قُمنا بإنشائها كمُزخرف للدوال التي تحتاج لأن يكون المُستخدم مُسجلا دخوله. مثلا لنقل بأنّنا نريد أن نعرض على المُستخدم عدة خيارات بعضها يحتاج إلى تسجيل دخول المُستخدم وبعضها لا. الخيارات كالتّالي: تسجيل مُستخدم جديد (تسجيل الدخول غير مطلوب) طباعة جملة عشر مرات ( تسجيل الدخول غير مطلوب) الحصول على الوقت الحالي ( تسجيل الدخول غير مطلوب) طباعة اسم المُستخدم (تسجيل الدخول مطلوب) رؤية معلومات الحساب (تسجيل الدخول مطلوب) تعديل كلمة المرور (تسجيل الدخول مطلوب) مبدأ عمل البرنامج سيكون كالتالي: إنشاء الدوال المسؤولة عن الخيارات عرض الخيارات على المُستخدم زخرفة الدوال التي تطلب تسجيل المُستخدم بمُزخرف تسجيل الدخول المُزخرف سيتحقق من أنّ المُستخدم قد سجل دخوله، إذا كان الأمر كذلك، تنفّذ الدالة وإذا لم يتحقق الشرط فلا تنفذ. لنقل بأنّ اسم مُزخرف التحقق من تسجيل الدخول هو is_user_logged_in، ستكون الدوال التي تطلب تسجيل الدخول مُزَخْرَفَةً كالتالي: @if_user_logged_in def account_info(): print 'Username:', username, 'Password:', password تمارين تمرين 1 أنشئ دالة للجمع بين عددين، وبعدها أنشئ مُزخرفا يقوم بمُضاعفة النتيجة. تمرين 2 أنشئ دالة للحصول على قيم من المُستخدم وقم بزخرفة لطباعة جملة ترحيب قبل استدعاء الدالة وجملة توديع بعد استدعاءها. تمرين 3 أكمل البرنامج الخاص بالمثال الثالث (إنشاء مُزخرف لتنفيذ دالة عند تحقق شرط مُعين فقط). تفاصيل التمرين موجودة بالمثال.

يُعتبر مبدأ المسؤوليّة الواحدة Single Responsibility Principle (أو اختصارًا SRP) المبدأ الأوّل من مبادئ التصميم SOLID، وهو مفيد بصورة خاصّة في التصميم كائنيّ التوجّه object-oriented design. يعتمد هذا المبدأ على تجزئة مكوّنات النظام البرمجي بحيث يكون لكلّ جزء منه مهمّة (مسؤوليّة) واحدة ووحيدة. ينص هذا المبدأ على ما يلي: لا يظهر من النص السابق أي إشارة مباشرة إلى المسؤوليّة الواحدة. لتوضيح الربط بين المسؤولية الواحدة وبين نص المبدأ السابق، لننظر إلى المثال التالي الذي يحوي صنفًا مكتوبًا بلغة ++C ويُستخدم للاتصال بخادوم قواعد بيانات MySQL. اسم هذا الصنف MySQL أيضًا، ويمتلك واجهة لتأسيس الاتصال مع خادوم MySQL وإغلاقه، وإرسال استعلامات SQL إلى الخادوم واستقبال ومعالجة النتائج: class MySQL { public: bool connect(); void disconnect(); bool executeQuery(std::string queryString); MySQLResult* getQueryResult(); }; من الواضح أنّ لهذا الصنف مهمّتان أساسيّتان، الأولى هي إدارة عملية الاتصال مع خادوم MySQL (فتح وإغلاق الاتصال) والثانية هي التواصل مع الخادوم في إجراء الاستعلامات واستقبال النتائج (تنفيذ استعلامات SQL). لو افترضنا الآن حدوث السيناريو التالي: أصبح خادوم MySQL يقبل الاتصالات المشفّرة فقط. حدثت بعض التغييرات ضمن الخادوم بحيث أنّه بدأ بالاستجابة بشكل مختلف لبعض الاستعلامات. سيؤدي ذلك بالطبع إلى حدوث تغييرين ضمن صنف MySQL السابق، أو بمعنى آخر، سيكون هناك سببان لتغيير الصنف MySQL. ويُعدّ هذا خرقًا لمبدأ المسؤولية الواحدة كما هو واضح. يُعتبر وضع أكثر من مهمّة قابلة للتغيير (من أجل سبب ما) لأحد الأصناف خطأً تصميميًّا. قد لا تبدو تلك مشكلةً في الوقت الحالي، ولكن أيّ نظام برمجي يتغيّر ويتطوّر. فما يبدو حلًّا مقبولًا في الوقت الحاضر، قد يُفضي إلى نتائج سيّئة في المستقبل. يمكن استخدام الحل التالي لمشكلتنا السابقة: class MySQLConnection { public: bool open(); /* former connect() */ void close(); /* former disconnect() */ }; class MySQLQuery { MySQLConnection* session; public: bool execute(std::string queryString); MySQLResult* getResult(); }; يبدو مبدأ المسؤوليّة الواحدة بسيطًا، ولكنّه في الحقيقة صعب التطبيق. والسبب في ذلك، هو أنّ وضع المسؤوليّات المتعدّدة لصنف ما معًا، هو أمر بديهي ومألوف بالنسبة إلينا، أمّا عملية الفصل والتجزئة إلى أصناف أصغر لكلٍّ منها مسؤوليّة واحدة، فقد لا تبدو جذّابةً أوّل الأمر. بالنسبة لي، عندما عدت وراجعت بعض تصميمات الأصناف القديمة لديّ، قلّما وجدت صنفًا من الممكن جعله يراعي هذا المبدأ. ولكن عندما أمعنت النظر والتفكير وجدت أنّ الفصل في المهام سيقلّل من تعقيد التصميم، وسيجعل الشيفرة أيسر للقراءة والفهم. بالمقابل، فإنّ تطبيق هذا المبدأ بشكل صارم، ليس فكرةً جيّدة. فعلى المرء أن يكون حكيمًا في تحديد متى يمكن تطبيق هذا المبدأ، وخصوصًا عندما يجد أنّ الملف الخاص بأحد أصنافه بات يحتوي على أكثر من 500 سطر من الشيفرة البرمجيّة! ترجمة -وبتصرّف- للمقال Single Responsibility Principle لصاحبه Radek Pazder.

إنَّ التطبيق العملي أمر ضروري لإتقان أي مجال تقني ولا سيما مجال الذكاء الاصطناعي، فإذا كنت مهتمًا بالعمل في هذا التخصص وبدأت تعلمه بالفعل لكنك لاتزال مبتدئًا ولا تعرف ماهي مشاريع الذكاء الاصطناعي التي يمكنك تنفيذها لتطبيق معلوماتك النظرية وتوظيفها في مشاريع عملية تحسن خبراتك وتعزز معرض أعمالك فهذا المقال لك، إذ نقترح لك فيه مجموعة من المشاريع العملية متفاوتة الصعوبة في مجالات الذكاء الاصطناعي المختلفة لتساعدك على تحسين مستواك وصقل مهاراتك. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال تعلم الآلة يعد تعلم الآلة Machine Learning (ML) من أهم المجالات الفرعية لتخصص الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence (AI) فهو مجالٌ يسمح للأجهزة الحاسوبية بالتعلم من البيانات وحل المشكلات واتخاذ القرارات دون الحاجة إلى البرمجة الصريحة لكل جزء من أجزاء المشروع، ويهتم مهندسو تعلم الآلة بتطوير خوارزميات حاسوبية تتطور ذاتيًا باستخدام البيانات. لمجال تعلم الآلة استخدامات وتطبيقات عديدة، من بينها أنظمة التوصية المدمجة في منصات عديدة، كالمتاجر الإلكترونية التي تقترح عليك سلعًا تلائمك، ومنصات الفيديو التي تقترح عليك مقاطع جديدة بناءً على تاريخ مشاهداتك، ومواقع التواصل الاجتماعي التي تُظهِرُ لك منشوراتٍ تبعًا لإعجاباتك وتعليقاتك السابقة. ومن أهم مشاريع الذكاء الاصطناعي المقترحة لمهندسي تعلم الآلة: مشروع تصنيف صور بالذكاء الاصطناعي. مشروع توقع أسعار العقارات بالذكاء الاصطناعي. مشروع كشف الاحتيال المالي بالذكاء الاصطناعي. لنشرح المزيد عن كل مشروع من هذه المشاريع وآلية تنفيذه. 1. مشروع ذكاء اصطناعي لتصنيف صور مستوى الصعوبة: سهل. يعد نموذج تصنيف الصور باستخدام خوارزميات تعلم الآلة من مشاريع الذكاء الاصطناعي السهلة المناسبة للمبتدئين، إذ تقوم فكرة المشروع على بناء نموذج ذكاء اصطناعي يستطيع التمييز بين صورٍ مختلفة لأنواعٍ متعددةٍ من أشياء محددة، مثل: نموذج يميز بين صور الأنواع المختلفة من الحيوانات، ويكون هذا بمنح النموذج قاعدة بيانات بها عدد كبير من الصور المرتبة لكل نوع من الأنواع التي نريد أن يميز النموذج بينها مع نص يوضح ماهية كل نوع ومواصفاته، كأن نمنح النموذج صورًا لكلابٍ وقططٍ مع التوضيح النَّصي أنَّ هذه كلاب وقطط، ويتدرب النموذج على هذه البيانات محاولًا اكتشاف أنماط وسمات كل نوع، ففي مثالنا يحاول النموذج اكتشاف صفات الكلب والقطة، ثم يكون قادرًا على التعرف عليهما من صور أخرى لم يتدرب عليها قبلًا. نمر خلال عملية تطوير نموذج تصنيف صور على خطوات متعددة، وهي: جمع البيانات: يمكنك جمع الصور التي سيتدرب عليها النموذج بنفسك، كما يمكنك العثور على مجموعة بيانات Dataset جاهزة عبر الإنترنت، مثل مجموعات بيانات CIFAR-10. معالجة البيانات: إذا جمعت البيانات التي سيتدرب النموذج عليها بنفسك فعليك معالجتها وتصنيفها ووضع صور الكلاب تحت تصنيف واحد وتوضح أنَّ هذه صور كلاب، وتضع صور القطط تحت تصنيف واحد وتوضح أنها صور قطط، أمَّا إذا حمَّلت مجموعة بيانات جاهزة من الإنترنت فيمكنك الانتقال للخطوة التالية مباشرةً. بناء النموذج: يشير بناء النموذج إلى عملية إنشاء الشبكة العصبية Neural Network التي ستتدرب على البيانات وتتمكن من تصنيف الصور بعد التدريب، وغالبًا ما تستخدم في هذه المرحلة أطر عمل جاهزة لتسهيل وتسريع عملية التطوير مثل تينسرفلو TensorFlow. تدريب النموذج: تمنح النموذج مجموعة البيانات الجاهزة ليبدأ النموذج في محاولة استكشاف الأنماط بين الصور، ويسعى لفهم سبب وضع كل صورة ضمن تصنيفها، فيبدأ بفحص صور القطط ويحاول فهم السمات المميزة لكل قطة حتى يتمكن من التعرف على صور القطط خارج مجموعة البيانات التي تدرَّب عليها. اختبار النموذج: هنا يحين موعد اختبار مدى نجاح المشروع، فتسأل النموذج عن صور لكلابٍ وقططٍ أو أيٍّ كان ما درَّبتَ نموذجكَ عليه، على أن تكون هذه الصور خارج مجموعة البيانات التي تدرَّب عليها النموذج، فإن أجاب بدقة فقد نجح المشروع، وإن أخطأ فتأكد من دقة تصنيفك للبيانات أولًا، فإن كانت مصنفة وموصوفة بدقة فامنحه مزيدًا من البيانات للتدرب عليها ثم أعد اختباره. 2. مشروع توقع أسعار العقارات مستوى الصعوبة: متوسط. يعد نموذج توقع أسعار العقارات من أفكار مشاريع الذكاء الاصطناعي المفيدة متوسطة الصعوبة، ويساعدك نموذج توقع أسعار العقارات على تحديد السعر المناسب للعقار بناءً على معطيات عديدة، بدءًا من موقع العقار، مرورًا بمساحته وعدد الغرف فيه، وصولًا إلى رفاهيات العقار، مثل وجود فناء خلفي ومسبح. لا تختلف خطوات تنفيذ مشروع نموذج توقع أسعار العقارات كثيرًا عن خطوات تنفيذ مشروع نموذج تصنيف الصور، وكذا سائر مشاريع الذكاء الاصطناعي في مجال تعلم الآلة، فكلُّ مشاريع تعلم الآلة تتفق في خطوات جمع البيانات ومعالجتها وبناء النموذج وتدريبه واختباره، ولكن تختلف المشاريع فيما بينها في أحجام البيانات ومدى تعقيدها، ووظائف النموذج ومدى تعقيد خوارزمياته وطريقة تعامله مع البيانات وتعلمه منها. يمكنك في مرحلة جمع البيانات لهذا المشروع الاستعانة بمجموعات البيانات التي توفرها المواقع الرسمية للحكومات حول الإسكان، أو البحث في مواقع العقارات لجمع البيانات المُرادة، ثم معالجة بياناتك وتنظيفها، فإذا كانت هنالك بعض المعلومات المفقودة كمساحة عقار أو ما شابه فيمكنك ملؤها بمتوسط المساحات أو أن تحذف هذه القطعة من البيانات. ينصح في مرحلة بناء النموذج استخدام خوارزميات الانحدار الخطي Linear Regression فهي قادرة على اكتشاف العلاقات بين البيانات المختلفة كالعلاقة بين مساحة العقار وموقعه وسعره، كما يمكنك الاستعانة بمكتبات التحليل التنبؤي للبيانات مثل مكتبة ساي كيت ليرن Scikit-Learn المكتوبة بلغة بايثون. بعد ذلك عليك أن تمرر مجموعة البيانات التي جمعتها للنموذج كي يتدرب عليها ويستكشف الأنماط المختلفة بين البيانات، ويفهم لماذا كان العقار باهظ الثمن في منطقة ما وكان زهيدًا في منطقة أخرى، ويتعلم العلاقة بين المساحة وسعر العقار وغيرها من البيانات ذات الصلة، ويمكنك أخيرًا اختبار مشروعك مع عقارات بمعطياتٍ غير تلك الموجودة في مجموعة البيانات التي تدرب عليها مسبقًا. 3. مشروع كشف الاحتيال المالي مستوى الصعوبة: متقدم. تقع نماذج الكشف على الاحتيال ضمن أهم مشاريع الذكاء الاصطناعي، ولا سيما تلك المتعلقة بالاحتيال المالي، حيث تساعد هذه النماذج على كشف العمليات الاحتيالية في المعاملات المالية بناءً على معطيات عديدة، منها مثلًا التاريخ الإنفاقي للعميل، فإن أُجريَت عملية مالية مفاجئة بمبلغ أعلى بكثيرٍ من متوسط إنفاق العميل تُصنَّف العملية احتيالًا، وكذلك إذا تتابعت العديد من العمليات دون فروق زمنية واسعة تصنفها نماذج الكشف عن الاحتيال كعملياتٍ احتيالية. تكمن صعوبة تطوير مشروع ذكاء اصطناعي للكشف عن الاحتيال في صعوبة جمع ومعالجة البيانات التي سيتدرب عليها النموذج، حيث تحتاج لإنشاء مجموعة بيانات تحتوي على عدة تواريخ إنفاقية مع تفاصيل عن عملائها، وإضافة مجموعة من العمليات إلى مجموعة البيانات هذه ثم تصنيفها كعملياتٍ آمنة وعملياتٍ احتيالية، ثم ومعالجة البيانات والتأكد من اكتمال الخانات وعدم فراغ أيٍّ منها. يمكنك استخدام عدة خوازرميات في تطوير نموذج الكشف عن الاحتيال، مثل خوارزمية الانحدار اللوجستي Logistic Regression التي تستطيع توقع احتماليات الاحتيال في العمليات المالية بناءً على المدخلات، كما يمكنك استخدام خوارزمية الغابة العشوائية Random Forest التي تستطيع اكتشاف العمليات المشبوهة والاحتيالية عن الطبيعية بدقة كبيرة، ويوجد خورازميات أخرى تفيد في هذا المجال مثل خوارزمية تعزيز التدرج Gradient Boosting. بعد كتابة خوارزميات النموذج عليك تزويده بالبيانات ليتدرب عليها ويكتشف العمليات الاحتيالية من بين تاريخ العمليات لكل بطاقة أو حساب موجود في مجموعة البيانات، وما إن ينتهي من التدرب على البيانات يمكنك حينئذٍ اختباره على معاملات مالية جديدة. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال معالجة اللغات الطبيعية يعد مجال معالجة اللغات الطبيعية Natural Language Processing (NLP)‎ واحدًا من المجالات الفرعية الحيوية في الذكاء الاصطناعي، وهو يختص بتمكين الآلات والحواسيب من فهم اللغات البشرية، كالعربية والإنجليزية وغيرها، سواءً كانت اللغة مدخلة نصيًا أو صوتيًا وله تطبيقات عديدة منتشرة، بدءًا من روبوتات الدردشة وأشهرها شات جي بي تي ChatGPT وجوجل جيميني Google Gemini، مرورًا بالمساعدين الصوتيين مثل مساعد جوجل Google Assistant وأليكسا Alexa وسيري Siri، وصولًا إلى أدوات الترجمة بمساعدة الحاسوب وأهمها ترجمة جوجل Google Translation. تتعدد مشاريع الذكاء الاصطناعي المقترحة لمهندسي معالجة اللغات الطبيعية، ومنها: مشروع روبوت دردشة لخدمة العملاء باستخدام الذكاء الاصطناعي. مشروع ذكاء اصطناعي لتحليل مشاعر جمهور مواقع التواصل الاجتماعي. مشروع ذكاء اصطناعي للترجمة الآلية. لنوضح المزيد حول كل مشروع من هذه المشاريع وآلية تنفيذه ومستوى صعوبته. 1. مشروع روبوت دردشة لخدمة العملاء بالذكاء الاصطناعي مستوى الصعوبة: سهل. يعد روبوت الدردشة لخدمة العملاء مشروع ذكاء اصطناعي للمبتدئين، ويتمحور بشكلٍ أساسيٍّ حول بناء روبوت دردشة يفهم استفسارات العملاء ويجيب عليها تلقائيًا بإجاباتٍ واضحةٍ كافيةٍ صحيحةٍ، ويعتمد روبوت الدردشة لخدمة العملاء على خوارزميات معالجة اللغات الطبيعية في المقام الأول، ثم على خوارزميات تعلُّم الآلة في المقام الثاني. نبدأ بناء روبوت دردشة خدمة العملاء بتطوير كل جزء منه على حدة، بدءًا من أساس روبوت الدردشة والذي يمكنك بناؤه مستخدمًا إحدى منصات تطوير روبوتات الدردشة عبر واجهة أمامية بسيطة، مثل Chatfuel، أو أن تكتب شيفرات روبوت الدردشة بنفسك مستعينًا بمكتبات وأطر عمل مساعدة مثل مكتبة NLTK بلغة باثيون ثم نطور بعد ذلك نظام التعرف على النوايا Intent Recognition في روبوت الدردشة، والذي يحاول معرفة المغزى وراء الأمر المُدخل من العميل، كتحديد ما إن كان عميل متجر إلكتروني يتساءل عن سياسات الاسترجاع أو تتبع طلبه أو غيرها. نشرع بعد ذلك في تطوير نظام استخراج الكيانات المُسمَّاة (named entity extraction)، والذي يعمل على استخراج التفاصيل المهمة من رسالة العميل، مثل رقم المنتج واسمه أو رقم الطلب وغيرها، وبعد ذلك نبني منهجية تدفق المحادثة التي تساعد روبوت الدردشة على إدارة المحادثة بكفاءة وكتابة ردود مناسبة لاستفسارات العميل ومساعدته على حل مشكلاته، وأخيرًا نجمع كل هذه الأجزاء ونُضمِّنها ليتكون روبوت الدردشة، ثم نبدأ في اختبار كفاءته في إدارة المحادثات. 2. مشروع ذكاء اصطناعي لتحليل مشاعر جمهور مواقع التواصل الاجتماعي مستوى الصعوبة: متوسط. يعمل نموذج تحليل مشاعر جمهور مواقع التواصل الاجتماعي على تحليل المنشورات والتغريدات، ومحاولة تحديد المشاعر العاطفية خلف الكلمات المكتوبة، فيصنف المنشورات بين منشورات إيجابيةٍ ومنشوراتٍ سلبيةٍ وأخرى طبيعية أو عادية، ويساعد هذا النوع من النماذجِ الأعمالَ على تخصيص حملاتهم التسويقية تبعًا للفئة المستهدفة، ويساعدهم كذلك على إطلاق حملات تسويقية ذات كفاءة، وذلك بتحليل أحجام ضخمة من المحتوى المكتوب من هذه الفئة المستهدفة. نبدأ في العمل على تطوير نموذج تحليل مشاعر منشورات مواقع التواصل الاجتماعي بجمع البيانات، فالبيانات في حالتنا هي منشورات التواصل الاجتماعي، ولأنَّ هذا النوع من البيانات غالبًا ما يكون فوضويًا وغير مهيكل فنحتاج جهدًا كبيرًا في معالجة بيانات هذا المشروع، فيمكننا تطوير برنامج يعيد الجملة إلى تكوينها الأصلي، فيزيل الرموز ويحول الحروف الكبيرة إلى صغيرة، ثم يختصر الجملة ما أمكن. بعد ذلك نبدأ في اختيار منهجية معالجة اللغة الطبيعية المناسبة، ولتكن النهج القائم على المعجم Lexicon-Based Approach، والذي يُقسِّم الجملة إلى كلماتٍ ويُحدِّد ماهية كل كلمة على حدة ما إذا كانت كلمة إيجابية أم سلبية أم عادية، فكلما زادت الكلمات الإيجابية في المنشورات صنَّفها ضمن المنشورات الإيجابية، وكذلك كلما زادت الكلمات السلبية في المنشورات صنَّفها ضمن المنشورات السلبية. وأخيرًا بعد تجهيز البيانات وتحديد المنهجية نبدأ في تطوير النموذج، ونعطيه البيانات ليتدرب عليه، ثم نختبره على محتوى ليس ضمن مجموعة البيانات وننظر هل سيصنفه بشكلٍ صحيحٍ أم يخطئ في التصنيف. ولمزيدٍ من التفاصيل حول مشروع نموذج تحليل المشاعر ننصحك بمطالعة مقال تحليل المشاعر في النصوص العربية باستخدام التعلم العميق. 3. مشروع ذكاء اصطناعي للترجمة الآلية مستوى الصعوبة: متقدم يعد المترجم الآلي متعدد اللغات من أهم مشاريع الذكاء الاصطناعي، وتتمحور فكرته حول تمكين المستخدم من الترجمة بين لغة وأخرى، مع دعم لغات عديدة ومتنوعة، وذلك مع تحري الدقة في الترجمة والمقارنة بين الترجمات المختلفة للكلمة الواحدة واستخدام الترجمة الأنسب لها، وأخيرًا تكوين جملة واضحة مفهومة سليمة. الخطوة الأولى من عملية تطوير مترجم آلي متعدد اللغات هي جمع البيانات وتنظيفها ومعالجتها، وتحتاج في هذا المشروع بالذات للبحث عن مجموعة بيانات جاهزة تحتوي على الكلمات بمرادفاتها في اللغات المختلفة مع أمثلة للكلمة في سياقات حديثية عديدة بكل لغة، ثم تعالج هذه البيانات بالبحث فيها عن الترجمات الناقصة أو المفقودة، ثم تترجمها بنفسك. بعد ذلك تختار منهجية الترجمة ونقترح عليك منهجية الترجمة الآلية العصبية Neural Machine Translation (NMT) لدقة عالية في الترجمة، ومن بعد ذلك تكتب خوارزميات النموذج التي ستتدرب على البيانات، ثم تمنح مجموعة البيانات للنموذج ليتدرب عليها، وتجدر الإشارة لأنَّ هذا المشروع هو من مشاريع الذكاء الاصطناعي التي تتطلب الكثير من الموارد الحاسوبية وقدرات معالجة قوية قادرة على التدرب على البيانات الضخمة. ثم ما إذا انتهى النموذج من التدرب على البيانات يمكنك اختبار دقته في الترجمة بين اللغات المختلفة. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال الرؤية الحاسوبية يعد مجال الرؤية الحاسوبية Computer Vision أحد المجالات الحيوية من مجال الذكاء الاصطناعي ويمكن تنفيذ العديد من مشاريع الذكاء الاصطناعي التي تستفيد من قدرة الآلات على تفسير الصور ومقاطع الفيديو وسائر المرئيات والتعرف على محتوياتها مثل تطبيقات التعرف على الوجوه والتعرف على الأشياء وتتبع الحركة، كما تدخل فيه تطبيقات أعقد من ذلك، مثل أنظمة السيارات ذاتية القيادة، وأنظمة الروبوتات، وغيرها. ومن مشاريع الذكاء الاصطناعي المهمة لمهندسي الرؤية الحاسوبية: مشروع التعرف على الوجوه بالذكاء الاصطناعي. مشروع ذكاء اصطناعي لتتبع الأشياء المرئية. مشروع سيارة ذاتية القيادة. وإليك شرحًا أوفى عن كل مشروع من هذه المشاريع وطريقة تنفيذه. 1. نظام التعرف على الوجوه بالذكاء الاصطناعي مستوى الصعوبة: سهل. يعد نظام التعرف على الوجوه مشروع ذكاء اصطناعي للمبتدئين، وتدور فكرة المشروع حول تطوير برنامج يمكنه تحديد الوجوه في الصور والتعرف على أصحابها، وذلك باستخدام تقنيات تعلم الآلة وتقنيات الرؤية الحاسوبية. في أولى الخطوات وهي خطوة جمع البيانات نجد صور المشاهير خيارًا جيدًا لتدريب النموذج عليها، إذ تتوفر صورٌ لهم من زوايا مختلفة عبر الإنترنت، فيمكنك تحميل مجموعة من الصور لكل شخص وتصنيفها داخل مجموعة البيانات حيث تكون جميع صور الشخص تحت تصنيفٍ باسمه، ثم بعد ذلك تبني النموذج باستخدام المكتبات وأطر العمل الجاهزة، مثل مكتبة face_recognition في لغة بايثون. ثم تسمح للنموذج بالتدرب على البيانات والتعرف على الوجوه وتحديد أصحاب هذه الوجوه، ثم إذا ما انتهى من التدرب على مجموعة البيانات يمكنك اختباره على صورٍ غير الموجودة في مجموعة البيانات لنفس الأشخاص الذين كانوا فيها. طالع المزيد عن أنظمة التعرف على الوجوه بقراء مقال إعداد شبكة عصبية صنعية وتدريبها للتعرف على الوجوه. 2. مشروع ذكاء اصطناعي لتتبع الأشياء المرئية مستوى الصعوبة: متوسط. يشير نظام تتبع الأشياء المرئية إلى نظام برمجي يستخدم الذكاء الاصطناعي للتعرف على الأشياء المختلفة في مقاطع الفيديو وتتبعها، كالتعرف على السيارات وتتبعها في أنظمة الرادارات، والتعرف على الأجساد البشرية وتتبعها في أنظمة كاميرات المراقبة. نبدأ تطوير النموذج بجمع مقاطع للأشياء المرئية التي تود تتبعها، مثل مقاطع متعددة لسياراتٍ تجري على طريقٍ سريع، مع إضافة مربعات حول الأشياء المراد تتبعها في مقاطع الفيديو، ثم تطور نموذجك بإحدى المنهجيتين YOLO أو SSD، ثم تمنح النموذج مجموعة البيانات ليتدرب عليها ويحاول التعرف على الأشياء الموجودة في مقطع الفيديو وتتبع الشيء المطلوب منه تتبعه، ثم تختبر النموذج. 3. مشروع سيارة ذاتية القيادة مستوى الصعوبة: متقدم. يعد بناء نظام لسيارة ذاتية القيادة أمرًا صعبًا، نظرًا لتعقيد هذه الأنظمة وكثرة وظائفها وخواصها، ولكنه مشروعٌ تتعلم منه الكثير، وتتضمن أنظمة السيارات ذاتية القيادة أنظمة تتبع للأشياء، كما تتضمن أنظمة لرسم الخرائط وتحديد الطرق. تمر خلال مشروع تطوير نظام سيارة ذاتية القيادة بمراحلٍ ثلاث: الإدراك: تعمل في هذه المرحلة على بناء النظام الإدراكي للسيارة، والذي يساعدها على رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد للمكان المحيط، ويساعدها على التقاط صور للطريق ومعرفة الأشياء أمامها، وكذلك يتضمن النظام الإدراكي نظامًا لتحديد السرعة والمسافة، ويعمل أيضًا على معرفة معلومات عامة عن الموقع المحيط باستخدام نظام تحديد الموقع العالمي GPS. تخطيط المسار: تبني لنظام السيارة ذاتية القيادة في هذه المرحلة نظامًا داخليًا لرسم الخرائط عالية الجودة، ونظامًا لتحديد أفضل المسارات وأسرعهم للسير فيه مع النظر للظروف الحالية من أجواءٍ وغيرها، كما نُعلِّم النظام كيفية تجنُّب الحواجز من بشرٍ وسياراتٍ أخرى وغيرها من الحواجز. اتخاذ القرارات: نجعل النظام قادرًا على السير في المسار الذي خططه قبلًا، ونزده بنظام توقعٍ لحركات المركبات المجاورة، ونحرص في هذه المرحلة على تطوير منطق اتخاذ القرارات التي تؤدي إلى سلامة وأمان الراكب والسيارة. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال برمجة الروبوتات تشير برمجة الروبوتات Robotics Programming إلى عملية استخدام إحدى لغات برمجة الروبوتات لتطوير النظام الذي يستطيع به جسد الروبوت أن يبدأ في تنفيذ مهامه، وتساعد برمجة الروبوتات الروبوت على أن يدرك بيئته، ويضع خططًا، ويتخذ قراراتٍ، وينفذ مهامًا، فمثلًا عند تطوير روبوت للتنقل الأرضي نحتاج إلى تزويد نظامه بخوارزميات الرؤية الحاسوبية التي تسمح له بالإدراك والتعرف على الأشياء من حوله، كما نحتاج إلى جعل النظام قادرًا على رسم خرائط، ويحتاج أيضًا إلى خوارزميات لتخطيط مسارٍ والسير فيه، وخوارزميات للتحكم في محركاته وأجزائه الفيزيائية، وغيرها. ومن أهم مشاريع برمجة الروبوتات: مشروع تحريك ذراع روبوت في مسار محدد. مشروع مساعدة روبوت على تجنب العقبات. مشروع روبوت يتفاعل مع البيئة ويتعلم ويتطور باستقلالية. وإليك المزيد حول كل مشروع من هذه المشاريع الذكية. 1.مشروع لتحريك ذراع الروبوت في مسار محدد مستوى الصعوبة: سهل يهتم هذا المشروع بتطوير خوارزمية لذراع الروبوت تجعله قادرًا على التحرك في مسار محدد مسبقًا لحمل شيء من مكان إلى آخر، ونرى تطبيقات هذا المشروع بكثرة في المصانع المعتمدة كليًا أو جزئيًا على الآلات في تصنيع منتجاتها، إذ تتواجد فيها أذرع روبوتات تنقل المنتجات وتدخلها وتخرجها من آلات التصنيع، ثم تغلفها وتجعلها جاهزة للبيع. تحتاج أولًا في هذا المشروع إلى ذراع روبوت لتطور الخوارزمية له وتختبرها عليه، فما إن حصلت عليه فابدأ بفحصه وتعرف على مواصفاته وعدد مفاصله والنطاق الحركي لكل مفصل، وتعرف على سائر المستعشرات المدمجة فيه، ثم ابدأ بتحديد المسار المناسب للذراع بناءً على هذه المواصفات، وبعد ذلك ابدأ في تحويل هذا المسار إلى شيفرات برمجية تساعد الذراع على التحرك حركةً بحركة، وحدد سرعة تنفيذ كل حركة في المسار، ثم ثبت النظام على ذراع الروبوت واختبر مدى دقته في التحرك من مكان إلى آخر. 2. مشروع مساعدة روبوت على تجنب العقبات مستوى الصعوبة: متوسط يهدف مشروع تطوير نظام يساعد الروبوت على تجنب العقبات إلى تمكين الروبوت من التحرك الحر في بيئة مع تجاوز العقبات المختلفة وعدم الاصطدام بها. يعتمد هذا المشروع على كتابة خوارزميات لمستشعرات الروبوت، ونمر فيه بثلاث خطوات، أمَّا الأولى فهي تحصيل المستشعرات وبرمجتها بحيث يعرف الروبوت من خلالها ما حوله من مرئيات وماديات، ويتعرف على العقبات المحتملة في طريقه، وأمَّا الخطوة الثانية فهي تحديد الخوارزمية المناسبة للنظام حسب حجم الروبوت والهدف منه وسرعته، وتختار بين الخوارزميات الثلاث: خوارزمية متابعة الحائط Wall-Following أو خوارزمية الميادين المحتملة Potential Fields أو خوارزميات الأخطاء Bug Algorithms، وهذه الخوارزميات مسؤولة عن رسم مسار الروبوت وتجنب العقبات أثناء السير في المسار، وأمَّا الخطوة الثالثة والأخيرة هي اختبار النظام على روبوت حقيقي ومراقبة مدى كفاءته في تجاوز العقبات. 3. مشروع روبوت يتفاعل مع البيئة ويتعلم ويتطور باستقلالية مستوى الصعوبة: متقدم يعد نظام روبوت يتفاعل مع البيئة ويتعلم ويتطور باستقلالية واحدًا من أهم وأصعب مشاريع الذكاء الاصطناعي وبرمجة الروبوتات، وكما يتضح من اسم المشروع فإنَّ الهدف منه هو تطوير نظام روبوت يدرك البيئة المحيطة به ويفهم ماهية الأشياء من حوله، ويستطيع أن يتعامل مع المهام المختلفة في مجال محدد ويعالجها، ويتمكن كذلك من التعلم المستمر عن المجال الخاص به والتطور وزيادة القدرة على تنفيذ المهام المتنوعة. تحتاج أولًا إلى جسد روبوت لتنفيذ هذا المشروع، فإذا ما حصلت عليه فابدأ بتطوير المهام الأساسية للروبوت، بدءًا من التعرف على الأشياء والتقاطها، مرورًا بتخطيط المسارات، وصولًا إلى تخطي العقبات، وغيرها من المهام الأساسية للروبوت، وبعد ذلك طوِّر النظام الحركي للروبوت وطوِّر كذلك النظام الإدراكي له، والذي يساعده على معرفة الأشياء في البيئة حوله والتفاعل معها. ابدأ بعد ذلك في تطوير خوارزميات تعلم الآلة الخاصة بالروبوت، ونقترح عليك تطويرها بنهج التعلم المعزز Rainforcement Learning، وزوِّد الروبوت بمجموعات ضخمة من البيانات التي تضم معلومات عن المجال التي تود من الروبوت فهمه بعمق وإتقانه، وغالبًا ما تأخذ هذه المرحلة من تطوير الروبوت الوقت الأطول، ولكنها ضرورية لتمكين الروبوت من فهم المجال المختار جيدًا وتعلمه دون الحاجة إلى إشراف بشري، فإذا ما أنهيتها فأعطِ الروبوت مهامًا في هذا المجال لاختباره وتحديد مدى دقته ومدى نجاح المشروع. تنفيذ مشاريع الذكاء الاصطناعي بلغة البايثون إذا كنت تتساءل ما هي أفضل لغة برمجة لتنفيذ مشاريع الذكاء الاصطناعي فإننا ننصحك باعتماد لغة بايثون فهي تعد لغة رائدة في مجال الذكاء الاصطناعي وتسهل عليك تنفيذ مشاريعك لما تتضمنه من مكتبات وأطر عمل ذكاء اصطناعي قوية من أبرزها: تنسرفلو (TensorFlow) بايتورش (PyTorch) كيراس (Keras) نومباي (NumPy) سايباي (SciPy) سكيت-ليرن (Scikit-learn) بلوتلي (Plotly) ماتبلوتليب (Matplotlib) وإن أردتَّ التعرف على مزيد من مشاريع الذكاء الاصطناعي غير المذكورة في هذا المقال بلغة بايثون فيمكنك الاطلاع على كتب الذكاء الاصطناعي المتنوعة التي توفرها أكاديمية حسوب مجانًا، وأهمها كتاب عشرة مشاريع عملية عن الذكاء الاصطناعي. وإن كنت مهتمًا بالتأسيس السليم في مجال الذكاء الاصطناعي والتعلم على يد خبراءٍ في المجال، مع التطبيق العملي المستمر على كل مصطلح من مصطلحات الذكاء الاصطناعي ننصحك بمطالعة دورة أكاديمية حسوب في الذكاء الاصطناعي، والتي تُحدَّث دوريًا بالمصطلحات والمفاهيم الجديدة في مجال الذكاء الاصطناعي وتساعدك على تنفيذ العديد من مشاريع الذكاء الاصطناعي العملية المفيدة والتي توائم متطلبات سوق العمل. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن اقرأ أيضًا دليلك الشامل لتعلم الذكاء الاصطناعي تطبيقات الذكاء الاصطناعي اسأل مهندس الذكاء الاصطناعي: أسئلة شائعة حول الذكاء الاصطناعي تطوير تطبيق 'اختبرني' باستخدام ChatGPT ولغة جافاسكربت مع Node.js بناء تطبيق بايثون يجيب على أسئلة ملف PDF باستخدام الذكاء الاصطناعي أهم مصطلحات الذكاء الاصطناعي للمبتدئين

نناقش في مقال اليوم النماذج اللغوية الكبيرة LLMs وهي صاحبة الدور الرئيسي في توليد النصوص، فهي تتكون من نماذج ذكاء اصطناعي كبيرة من نوع المحولات transformer، ومُدَرَّبة مُسبقًا على مهمة التنبؤ بالكلمة التالية أو token التالي من أي مُوجه يعطى لها، فهي إذًا تتنبأ بكلمات فردية بمقدار كلمة واحدة في كل مرة، لذا فإن توليد الجمل الكاملة سيحتاج تقنيةً أوسع تسمى توليد الانحدار الذاتي autoregressive generation. ويُعرَّف توليد الانحدار الذاتي بأنه إجراءٌ استدلالي متكرر مع الزمن، يستدعي نموذج LLM مراتٍ متكررة وفي كل مرة يُمرر له المخرجات التي وَلَّدها في المرة السابقة كمدخلات وهكذا، وبطبيعة الحالة يحتاح إلى مدخلات ابتدائية نقدمها له ليستخدمها في الاستدعاء الأول للنموذج، وتوفر مكتبة المحولات Transformers تابعًا خاصًا لهذا الغرض هو generate()‎، يعمل جميع النماذج ذات الإمكانات التوليدية generative. نسعى في هذا المقال لتحقيق ثلاثة أهداف رئيسية: شرح كيفية توليد نص باستخدام نموذج لغوي كبير LLM الإضاءة على بعض المخاطر الشائعة لتتجنبها اقتراح بعض المصادر التي ستساعدك على تحقيق أقصى استفادة ممكنة من نماذج LLMs تأكد في البداية من تثبيت المكتبات الضرورية للعمل قبل أن نبدأ بالتفاصيل، وذلك وفق التالي: pip install transformers bitsandbytes>=0.39.0 -q توليد النص يأخذ النموذج اللغوي المُدَرَّب على النمذجة اللغوية السببية سلسلة من الرموز النصية كمدخلات inputs ويرجع بناءً عليها التوزع الاحتمالي للرمز التالي المتوقع، ألقِ نظرة على الصورة التوضيحية التالية: أما عن كيفية اختيار الرمز التالي من هذا التوزع الاحتمالي الناتج، فهي تختلف حسب الحالة، فقد تكون بسيطةً تتمثل بانتقاء الرمز الأكثر احتمالية من ضمن رموز التوزع الاحتمالي، أو معقدة لدرجة نحتاج معها لتطبيق عشرات التحويلات قبل الاختيار، وبصرف النظر عن طريقة الاختيار فإننا سنحصل بعد هذه المرحلة على رمز جديد نستخدمه في التكرار التالي أو الاستدعاء التالي للنموذج كما هو موضح في الصورة التالية لتوليد الانحدار الذاتي: تستمر عملية توليد الكلمات حتى نصل إلى أحد شروط التوقف التي يُحددها النموذج، ويتعلم النموذج متى ينبغي أن يرجع رمز نهاية السلسلة (EOS) الذي يُعدّ الإنهاء المثالي لعملية توليد النص، وفي حال لم يرجع النموذج هذا الرمز فسيظل العمل مستمرًا لحين الوصول إلى الحد الأقصى المسموح به من الرموز. إذًا فلديك أمرين مهمين ينبغي أن تهتم بهما ليعمل نموذجك التوليدي بالطريقة المرجوة، الأمر الأول هو كيفية اختيار الرمز التالي من بين رموز التوزع الاحتمالي، والأمر الثاني هو تحديد شرط إنهاء التوليد، تُضبط هذه الإعدادات في ملف إعدادات التوليد GenerationConfig الخاص بكل نموذج توليدي، يُحَمَّل هذا الملف مع النموذج وهو يتضنت معاملاتٍ افتراضية مناسبة له. لنبدأ الآن بالتطبيق العملي، حَمِّل أولًا النموذج كما يلي: >>> from transformers import AutoModelForCausalLM >>> model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained( "mistralai/Mistral-7B-v0.1", device_map="auto", load_in_4bit=True ) استخدمنا في الاستدعاء from_pretrained السابق معاملين device_map و load_in_4bit: يضمن المعامل device_map أن حمل النموذج سيتوزع تلقائيًا على وحدات GPU المتاحة. يساعد المعامل load_in_4bit على تقليل استخدام الموارد الحاسوبية إلى أقصى حد ممكن عبر تطبيق التكميم الديناميكي 4 بت. توجد طرق أخرى عديدة لتهيئة نموذج LLM عند تحميله، عرضنا إحداها في الأمر السابق، وهي أساسية وبسيطة. نحتاج الآن لمعالجة النص معالجةً مسبقة قبل إدخاله للنموذج وذلك باستخدام المُرَمِّز Tokenizer وهو نوع المعالجة المناسب للنصوص كما تعلمنا في مقال المعالجة المُسبقة للبيانات قبل تمريرها لنماذج الذكاء الاصطناعي: >>> from transformers import AutoTokenizer >>> tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("mistralai/Mistral-7B-v0.1", padding_side="left") >>> model_inputs = tokenizer(["A list of colors: red, blue"], return_tensors="pt").to("cuda") سيُخَزَّن خرج المُرَمِّز (وهو عبارة عن النص المُرَمَّز وقناع الانتباه attention mask) في المتغير model_inputs، ويوصى عادةً بتمرير بيانات قناع الانتباه ما أمكن ذلك للحصول على أفضل النتائج، رغم أن التابع generate()‎ سيسعى لتخمين قيمة قناع الانتباه عند عدم تمريره. ملاحظة: قناع الانتباه attention mask هو أداة تساعد النموذج اللغوي على معرفة الأجزاء المهمة في النص الذي يعالجه وتجاهل الأجزاء غير المهمة كرموز الحشو التي تُضاف لجعل طول النصوص موحدًا. يوجه هذا القناع النموذج ليركز فقط على الكلمات الفعلية في النص ويهمل الرموز لا تعني شيئًا للحصول على نتائج دقيقة. بعد انتهاء الترميز يُستدعى التابع generate()‎ الذي سيُرجع الرموز tokens المتنبأ بها، والتي ستتحول إلى نص قبل إظهارها في خرج النموذج. >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0] 'A list of colors: red, blue, green, yellow, orange, purple, pink,' ننوه أخيرًا إلى أنك لست مضطرًا لتمرير مدخلاتك إلى النموذج على شكل جمل مفردة، جملة واحدة في كل مرة، إذ يمكنك تجميع أكثر من جملة وتمريرها بهيئة دفعات batches مع استخدام الحشو padding لجعلها متساوية الطول، كما في المثال التالي، يزيد هذا الأسلوب من إنتاجية النموذج ويقلل الزمن والذاكرة المستهلكين: >>> tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token # لا تملك معظم النماذج اللغوية الكبيرة رمزًا للحشو افتراضيًا >>> model_inputs = tokenizer( ["A list of colors: red, blue", "Portugal is"], return_tensors="pt", padding=True ).to("cuda") >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True) ['A list of colors: red, blue, green, yellow, orange, purple, pink,', 'Portugal is a country in southwestern Europe, on the Iber'] إذًا ببضع أسطر برمجية فقط استفدنا من أحد النماذج اللغوية الكبيرة LLM واستطعنا توليد نصوص مكلمة للجمل التي أعطيناها للنموذج. بعض المشكلات المحتمل وقوعها لا تناسب القيم الافتراضية لمعاملات النماذج التوليدية جميع المهام فلكل مشروع خصوصيته، والاعتماد عليها قد لا يعطينا نتائج مرضية في العديد من حالات الاستخدام، سنعرض لك أشهرها مع طرق تجنبها: لنبدأ أولًا بتحميل النموذج والمُرَمِّز ثم نتابع بقية أجزاء الشيفرة ضمن الأمثلة تباعًا: >>> from transformers import AutoModelForCausalLM, AutoTokenizer >>> tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("mistralai/Mistral-7B-v0.1") >>> tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token # لا تمتلك معظم النماذج اللغوية الكبيرة رمزًا للحشو افتراضيًا >>> model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained( "mistralai/Mistral-7B-v0.1", device_map="auto", load_in_4bit=True ) توليد خرج أطول أو أقصر من اللازم يُرجع التابع generate عشرين tokens كحد أقصى افتراضيًا، طالما أننا لم نحدد ما يخالف ذلك في ملف إعدادات التوليد Generation-config، ولكن ما ينبغي الانتباه له أن نماذج LLMs وخاصة النماذج من نوع decoder models مثل GPT و CTRL تُرجع مُوجَّه الدخل input prompt أيضًا مع كل خرج تعطيه، لذا ننصحك بتحديد الحد الأقصى لعدد الـ tokens الناتجة يدويًا، وعدم الاعتماد على الحد الافتراضي، وذلك ضمن المتغير max_new_tokens المرافق لاستدعاء generate، ألقِ نظرة على المثال التالي ولاحظ الفرق في الخرج بين الحالتين، الحالة الافتراضية، وحالة تحديد العدد الأقصى للرموز الناتجة: >>> model_inputs = tokenizer(["A sequence of numbers: 1, 2"], >>> return_tensors="pt").to("cuda") # الحالة الافتراضية الحد الأقصى لعدد الرموز الناتجة هو 20 رمز >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0] 'A sequence of numbers: 1, 2, 3, 4, 5' # عند ضبط قيمة المتغير الذي سيحدد العدد الأقصى للرموز الناتجة >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs, max_new_tokens=50) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0] 'A sequence of numbers: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,' نمط توليد غير مناسب افتراضيًا يختار التابع generate الرمز الأكثر احتمالية من بين الرموز الناتجة في كل تكرار ما لم نحدد طريقة مغايرة للاختيار في ملف إعدادات التوليد GenerationConfig، يسمى هذا الأسلوب الافتراضي فك التشفير الشره greedy decoding، وهو لا يناسب المهام الإبداعية التي تستفيد من بعض العينات، مثل: بناء روبوت دردشة لمحادثة العملاء أو كتابة مقال متخصص، لكنه من ناحية أخرى يعمل جيدًا مع المهام المستندة إلى المدخلات، نحو: التفريغ الصوتي والترجمة وغيره، لذا اضبط المتغير على القيمة do_sample=True في المهام الإبداعية، كما يبين المثال التالي الذي يتضمن ثلاث حالات: >>> # استخدم هذا السطر إذا رغبت بالتكرار الكامل >>> from transformers import set_seed >>> set_seed(42) >>> model_inputs = tokenizer(["I am a cat."], return_tensors="pt").to("cuda") >>> # LLM + فك التشفير الشره = مخرجات متكررة ومملة >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0] 'I am a cat. I am a cat. I am a cat. I am a cat' >>> # مع تفعيل أخذ العينات، تصبح المخرجات أكثر إبداعًا >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs, do_sample=True) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0] 'I am a cat. Specifically, I am an indoor-only cat. I' الحشو في الجانب الخاطئ ذكرنا سابقًا أنك عندما تقوم بإدخال جمل أو نصوص ذات أطوال مختلفة للنموذج، فقد تحتاج إلى جعل هذه المدخلات بطول موحد ليتمكن النموذج من معالجتها بشكل صحيح من خلال إضافة رموز الحشو (padding tokens) التي تجعل جميع المدخلات بطول متساوٍ. لكن النماذج اللغوية الكبيرة LLMs هي بنى لفك التشفير فقط decoder-only فهي تكرر الإجراءات نفسها على مدخلاتك، لكنها غير مُدَرَّبة على الاستمرار بالتكرار على رموز الحشو، لذا عندما تكون مدخلاتك مختلفة الأطوال وتحتاج للحشو لتصبح بطول موحد، فاحرص على إضافة رموز الحشو على الجانب الأيسر left-padded (أي قبل بداية النص الحقيقي) ليعمل التوليد بطريقة سليمة، وتأكد من تمرير قناع الانتباه attention mask للتابع generate حتى لا تترك الأمر للتخمين: >>> # المُرَمِّز المستخدم هنا يحشو الرموز على الجانب الأيمن افتراضيًا، والسلسلة النصية الأولى هي >>> # السلسلة الأقصر والتي تحتاج لحشو، وعند حشوها على الجانب الأيمن سيفشل النموذج التوليدي في التنبؤ بمنطقية >>> model_inputs = tokenizer( ["1, 2, 3", "A, B, C, D, E"], padding=True, return_tensors="pt" ).to("cuda") >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0] '1, 2, 33333333333' >>> # لاحظ الفرق عند تعديل الحشو ليصبح على الجانب الأيسر >>> tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("mistralai/Mistral-7B-v0.1", padding_side="left") >>> tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token # Most LLMs don't have a pad token by default >>> model_inputs = tokenizer( ["1, 2, 3", "A, B, C, D, E"], padding=True, return_tensors="pt" ).to("cuda") >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs) >>> tokenizer.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0] '1, 2, 3, 4, 5, 6,' مُوجَّهات خاطئة يتراجع أداء بعض النماذج عندما لا نمرر لها مُوجَّهات input prompt بالتنسيق الصحيح الذي يناسبها، يمكنك الحصول على مزيد من المعلومات عن طبيعة الدخل المتوقع للنماذج مع كل مهمة بالاطلاع على دليل المُوجَّهات في نماذج LLMs على منصة Hugging Face، ألقِ نظرة على المثال التالي الذي عن استخدام نموذج LLM للدردشة باستخدام قوالب الدردشة: >>> tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("HuggingFaceH4/zephyr-7b-alpha") >>> model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained( "HuggingFaceH4/zephyr-7b-alpha", device_map="auto", load_in_4bit=True ) >>> set_seed(0) >>> prompt = """How many helicopters can a human eat in one sitting? Reply as a thug.""" >>> model_inputs = tokenizer([prompt], return_tensors="pt").to("cuda") >>> input_length = model_inputs.input_ids.shape[1] >>> generated_ids = model.generate(**model_inputs, max_new_tokens=20) >>> print(tokenizer.batch_decode(generated_ids[:, input_length:], skip_special_tokens=True)[0]) "I'm not a thug, but i can tell you that a human cannot eat" >>> # لم يتبع النموذج تعليماتنا هنا فهو لم يرد على السؤال كما ينبغي أن يرد أي شخص عنيف >>> # سنقدم الآن دخلًا أفضل يناسب النموذج باستخدام قوالب الدردشة، ونرى الفرق النتيجة >>> set_seed(0) >>> messages = [ { "role": "system", "content": "You are a friendly chatbot who always responds in the style of a thug", }, {"role": "user", "content": "How many helicopters can a human eat in one sitting?"}, ] >>> model_inputs = tokenizer.apply_chat_template(messages, add_generation_prompt=True, return_tensors="pt").to("cuda") >>> input_length = model_inputs.shape[1] >>> generated_ids = model.generate(model_inputs, do_sample=True, max_new_tokens=20) >>> print(tokenizer.batch_decode(generated_ids[:, input_length:], skip_special_tokens=True)[0]) 'None, you thug. How bout you try to focus on more useful questions?' >>> # كما تلاحظ فقد تغير أسلوب الرد واتبع تعليماتنا بطريقة أفضل فكان رده أقرب للأسلوب المطلوب مصادر مفيدة للاستفادة من نماذج LLMs ستحتاج لتعميق معرفتك بالنماذج اللغوية الكبيرة (LLMs) إذا رغبت بتحقيق أقصى استفادة منها، وإليك بعض الأدلة المفيدة من منصة Hugging Face المتخصصة في المجال: أدلة الاستخدام المتقدم للتوليد Generating دليل استراتيجيات توليد النصوص باستخدام الذكاء الاصطناعي الذي يساعدك في تعلم كيفية التحكم بتوابع توليد مختلفة، وضبط مخرجاتها، وملفات الإعدادات الخاصة بها. دليل لاستخدام قوالب الدردشة مع نماذج LLMs. دليل LLM prompting يتضمن الأساسيات وأفضل الممارسات في كتابة المُوجَّهات. توثيقات واجهة برمجة التطبيقات API لكل من ملف إعدادات التوليد GenerationConfig و التابع ()generate و الأصناف clasess المرتبطة مع المعالجة المسبقة والعديد من الأمثلة التوضيحية. أشهر نماذج LLMs النماذج مفتوحة المصدر التي تُركِّز على الجودة Open LLM Leaderboard. النماذج التي تهتم بالإنتاجية Open LLM-Perf Leaderboard. أدلة حول تحسين السرعة والإنتاجية وتقليل استخدام الذاكرة دليل تحسين السرعة والذاكرة في نماذج LLMs. دليل التكميم Quantization باستخدام تقنيات مثل bitsandbytes و autogptq، لتخفيض متطلبات استخدام الذواكر. مكتبات مرتبطة بالنماذج اللغوية الكبيرة المكتبة text-generation-inference، وهي بمثابة خادم إنتاج جاهز للعمل مع نماذج LLMs. المكتبة optimum، وهي امتداد لمكتبة المحوّلات Transformers تساعدك في تحسين استخدام مكونات الحاسوب وموارده. كما تساعدك دورة الذكاء الاصطناعي من أكاديمية حسوب في فهم طريقة التعامل مع النماذج اللغوية الكبيرة LLMs وربط الذكاء الاصطناعي مع تطبيقاتك المختلفة، كما يمكنك الحصول على معلومات مفيدة من دروس ومقالات قسم الذكاء الاصطناعي على أكاديمية حسوب. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن الخلاصة وصلنا إلى ختام المقال وقد عرضنا فيه طريقة استخدام النماذج اللغوية الكبيرة LLMs لتوليد النصوص الطويلة تلقائيًا من نص بسيط مُدخل، مع بيان بعض المخاطر الشائعة التي تعترض مستخدميها وكيفية تجنبها، بالإضافة لتعداد أشهر نماذج LLM، وبعض المصادر الموثوقة لمن يريد تعلمها بتعمقٍ أكبر. ترجمة -وبتصرف- لقسم Generation with LLMs من توثيقات Hugging Face. اقرأ أيضًا المقال السابق: استخدام وكلاء مكتبة المحولات Transformers Agents في الذكاء الاصطناعي التوليدي تدريب المًكيَّفات PEFT Adapters بدل تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي بالكامل بناء تطبيق بايثون يجيب على أسئلة ملف PDF باستخدام الذكاء الاصطناعي تطوير تطبيق 'اختبرني' باستخدام ChatGPT ولغة جافاسكربت مع Node.js مصطلحات الذكاء الاصطناعي للمبتدئين

لاشك أن استخدام نماذج الذكاء الاصطناعي المُدَرَّبة مُسبقًا pretrained model يقلل الوقت والجهد والتكاليف اللازمة لتدريب هذه النماذج من الصفر، فضلًا عن إتاحة الفرصة أمامك لاستخدام أحدث النماذج المتوفرة على منصات متخصصة مثل تلك التي توفرها مكتبة المُحوّلات Transformers من منصة Hugging Face، لذا يلجأ مهندسو الذكاء الاصطناعي لاستخدام النماذج المُدَرَّبة مُسبقًا في كثير من الحالات ويعمدون إلى صقلها أو معايرتها Fine Tuning بدقة وتدريبها على بيانات محددة تناسب أهدافهم، إذ يعني صقل النماذج fine-tuning أخذ نموذج تعلم آلي مدرب مسبقًا ومواصلة تدريبه على مجموعة بيانات أصغر وأكثر تخصصًا للحفاظ على قدرات النموذج المدرب وتكييفه ليناسب استخدامات محددة ويعطي تنبؤاتٍ دقيقة، كما سنطرح بعض الأمثلة التوضيحية على تدريب النماذج باستخدام كل من التقنيات التالية: مُدَرِّب مكتبة المحوّلات Transformers Trainer. إطار العمل تنسرفلو TensorFlow مع كيراس Keras. إطار العمل بايتورش PyTorch لوحده. تحضير مجموعة بيانات التدريب قبل أن نبدأ بصقل النموذج fine-tune سنُحَمِّل مجموعة بيانات Dataset ونُحَضِّر بياناتها كما تعلمنا في المقال السابق المعالجة المُسبقة للبيانات قبل تمريرها لنماذج الذكاء الاصطناعي. اخترنا في هذا المقال مجموعة البيانات Yelp Reviews: >>> from datasets import load_dataset >>> dataset = load_dataset("yelp_review_full") >>> dataset["train"][100] {'label': 0, 'text': 'My expectations for McDonalds are t rarely high. But for one to still fail so spectacularly...that takes something special!\\nThe cashier took my friends\'s order, then promptly ignored me. I had to force myself in front of a cashier who opened his register to wait on the person BEHIND me. I waited over five minutes for a gigantic order that included precisely one kid\'s meal. After watching two people who ordered after me be handed their food, I asked where mine was. The manager started yelling at the cashiers for \\"serving off their orders\\" when they didn\'t have their food. But neither cashier was anywhere near those controls, and the manager was the one serving food to customers and clearing the boards.\\nThe manager was rude when giving me my order. She didn\'t make sure that I had everything ON MY RECEIPT, and never even had the decency to apologize that I felt I was getting poor service.\\nI\'ve eaten at various McDonalds restaurants for over 30 years. I\'ve worked at more than one location. I expect bad days, bad moods, and the occasional mistake. But I have yet to have a decent experience at this store. It will remain a place I avoid unless someone in my party needs to avoid illness from low blood sugar.'} وبما أن مجموعة بياناتنا نصية لذا سنحتاج مُرَمِّزًا tokenizer مناسبًا للنموذج لمعالجتها كما تعلمنا في مقالات السلسلة، تتضمن هذه المعالجة أساليب الحشو والاقتطاع لتوحيد أطوال السلاسل النصية، وسنستخدم دالةً تدعى map لتسريع المعالجة التحضيرية للبيانات وتطبيقها على كامل مجموعة البيانات dataset وفق التالي: >>> from transformers import AutoTokenizer >>> tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased") >>> def tokenize_function(examples): return tokenizer(examples["text"], padding="max_length", truncation=True) >>> tokenized_datasets = dataset.map(tokenize_function, batched=True) للسهولة وتسريع العمل يمكنك أخذ جزء من مجموعة البيانات فقط بدلًا من العمل معها كاملةً كما يلي: >>> small_train_dataset = tokenized_datasets["train"].shuffle(seed=42).select(range(1000)) >>> small_eval_dataset = tokenized_datasets["test"].shuffle(seed=42).select(range(1000)) تدريب نموذج ذكاء اصطناعي باستخدام PyTorch Trainer إن المُدَرِّبTrainer هو أحد أصناف مكتبة المحوّلات Transformers حيث يستخدم لتدريب نماذج المكتبة، ويوفر عليك أعباء إنشاء حلقة تدريب خاصة بمشروعك من الصفر، ويتمتع هذا الصنف بواجهة برمجية API متنوعة الخيارات وتؤمن مزايا تدريبية واسعة، مثل: تسجيل الأحداث logging، والتدرج التراكمي gradient accumulation، والدقة المختلطة mixed precision. سنبدأ عملنا بتحميل النموذج وفق الأوامر التالية مع تحديد عدد التسميات التوضيحية labels المتوقعة من البيانات المُدخَلة، وإذا قرأت بطاقة وصف مجموعة البيانات التي حضرناها Yelp Review ستجد أن عدد التسميات labels فيها هو 5: >>> from transformers import AutoModelForSequenceClassification >>> model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased", num_labels=5) ملاحة: عندما تُنَفِذ الأوامر السابقة ستواجه تحذيرًا مفاده أن بعض الأوزان المُدَرَّبة مسبقًا في النموذج لن تُسْتَخْدَمْ، وبعضها ستُعاد تهيئته عشوائيًا، يُعدّ هذا التحذير طبيعيًا ولا يستوجب القلق إذ سيُهمَل رأس النموذج BERT المُدَرَّب مسبقًا ويُستَبْدَل برأس تصنيف لا على التعيين، ثم يٌدَرَّب الرأس الجديد على تصنيف السلاسل وتنتقل إليه تلقائيًا كل المعرفة التي اكتسبها النموذج المدرب مسبقًا فيستفيد منها، علمًا أن رأس النموذج model head هو الجزء المسؤول عن معالجة مهمة معينة مثل التصنيف أو الترجمة ويستخدم لتحديد نتائجها. المعاملات الفائقة للنموذج hyperparameters سننشئ صنفًا لوسطاء التدريب TrainingArguments يتضمن كافة المعاملات الفائقة التي يمكننا ضبطها بالإضافة إلى الرايات flags الخاصة بتفعيل خيارات التدريب المختلفة، سنستعمل هنا المعاملات الافتراضية لكن يمكنك استعراض جميع المعاملات الفائقة وتجريبها لتصل إلى الإعدادات الملائمة لحالتك. ملاحظة: المعاملات الفائقة للنموذج هي المعاملات التي نحددها قبل بدء عملية تدريب النموذج وتتحكم في كيفية تعلم النموذج. لا تنسَ أن تحدد مكان حفظ نقاط التحقق checkpoints الناتجة عن التدريب: >>> from transformers import TrainingArguments >>> training_args = TrainingArguments(output_dir="test_trainer") التقييم لا يعطي المُدَرِّب Trainer في الأحوال الطبيعية مؤشراتٍ عن أداء النماذج في أثناء التدريب، فإذا رغبت بالحصول على تقييمٍ لنموذجك، ينبغي أن تمرر دالة خاصة بهذا الأمر تحسب مؤشرات الأداء وترجع لك تقريرًا بتقييم النموذج، وفي هذا المجال توفر مكتبة التقييم Evaluate دالةً بسيطة تدعى accuracy يمكنك تحميلها باستخدام evaluate.load كما في المثال التالي (طالع هذه الجولة السريعة في مكتبة التقييم لمزيدٍ من المعلومات): >>> import numpy as np >>> import evaluate >>> metric = evaluate.load("accuracy") استدعِ الدالة compute مع metric وفق التالي لحساب دقة التنبؤات الناتجة عن نموذجك، ولأن نماذج مكتبة المحوّلات Transformers تضع مخرجاتها في السمة logits (كما تعلمنا سابقًا في مقال جولة سريعة للبدء مع مكتبة المحوّلات Transformers) فينبغي لنا في البداية تحويل logits الناتجة عن النموذج إلى تنبؤات predictions ثم تمريرها لدالة حساب الدقة: >>> def compute_metrics(eval_pred): logits, labels = eval_pred predictions = np.argmax(logits, axis=-1) return metric.compute(predictions=predictions, references=labels) والآن أعطِ القيمة "epoch" للمعامل evaluation_strategy من وسطاء التدريب TrainingArguments لمراقبة أداء نموذجك أثناء التدريب فهذا الخيار سيعطيك تقييمًا في نهاية كل دورة تدريبية epoch للنموذج: >>> from transformers import TrainingArguments, Trainer >>> training_args = TrainingArguments(output_dir="test_trainer", evaluation_strategy="epoch") المُدَرِّب Trainer لننشئ الآن كائن المُدَرِّب Trainer باستخدام جميع الإعدادات السابقة وهي: النموذج الذي اخترناه، ووسطاء التدريب، ومجموعة بيانات التدريب، ودالة التقييم وذلك وفق الأمر التالي: >>> trainer = Trainer( model=model, args=training_args, train_dataset=small_train_dataset, eval_dataset=small_eval_dataset, compute_metrics=compute_metrics, ) ثم دَرِّب نموذجك باستخدامه كما يلي: >>> trainer.train() تدريب نموذج TensorFlow باستخدام Keras نناقش هنا تدريب نماذج من مكتبة Transformers باستخدام إطار العمل تنسرفلو TensorFlow وكيراس Keras API، حيث أن كيراس هو إطار عمل سهل ومفتوح المصدر يسمح بإنشاء شبكات عصبية معقدة بتعليمات قليلة، بدأ مشروعًا مستقلًا ثم اندمج مع TensorFlow (يمكنك معرفة المزيد بمطالعة قسم الذكاء الاصطناعي على أكاديمية حسوب وخاصةً المقال التعريفي مكتبات وأطر عمل الذكاء الاصطناعي). تحويل البيانات إلى صيغة تناسب كيراس Keras يتطلب تدريب نماذج Transformers باستخدام Keras API تحميل مجموعة بيانات بصيغة تتوافق مع كيراس Keras، وإحدى الطرق السهلة لذلك هي تحويل البيانات التدريبية إلى مصفوفات NumPy ثم تمريرها له، تناسب هذه الطريقة مجموعات البيانات صغيرة الحجم وهي ما سنجربه بدايةً قبل الانتقال إلى طرق أكثر تعقيدًا. لنُحمِّل في البداية مجموعة بيانات، وقد اخترنا هنا المجموعة CoLA dataset من GLUE benchmark وهي مجموعة بيانات بسيطة تناسب تصنيف النصوص الثنائية binary text، وسنأخذ منها القسم المخصص للتدريب فقط: from datasets import load_dataset dataset = load_dataset("glue", "cola") dataset = dataset["train"] # أخذنا من مجموعة البيانات القسم الخاص بالتدريب فقط سنُحَمِّل بعد ذلك مُرمِّزًا tokenizer يناسب النموذج ونستخدمه لترميز بيانات الندريب وتحويلها إلى مصفوفات NumPy، ولكن في مثالنا البيانات ثنائية بسيطة وتسمياتها التوضيحية labels هي مجموعة أصفار وواحدات فيمكننا تحويلها إلى مصفوفة NumPy مباشرةً دون ترميز: from transformers import AutoTokenizer tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased") tokenized_data = tokenizer(dataset["sentence"], return_tensors="np", padding=True) # يرجع المُرَمِّز دفعات مُرَمَّزة من البيانات، حوّلناها هنا إلى قاموس يناسب Keras tokenized_data = dict(tokenized_data) labels = np.array(dataset["label"]) # هذه البيانات في الأساس مصفوفة أصفار وواحدات وفي المرحة الأخيرة سنُحَمِّل النموذج ونخضعه لعملية تصريف compile ثم ملائمة fit، وننوه هنا أن كل نموذج في مكتبة المحوّلات يتضمن دالةً افتراضية لحساب الخسارة loss function تناسب المهمة التي يُستَخدم النموذج لأجلها، فلست بحاجة لضبط أي خيارات بهذا الخصوص: from transformers import TFAutoModelForSequenceClassification from tensorflow.keras.optimizers import Adam # تحميل النموذج وتصريفه model = TFAutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased") # غالبًا ما تكون معدلات التَعَلُّم المنخفضة هي الأنسب لصقل نماذج مكتبة المحوّلات المُدَرَّبة مُسبقًا model.compile(optimizer=Adam(3e-5)) # لاحظ عدم وجود أي وسيط يتعلق بدالة حساب الخسارة فهي افتراضية model.fit(tokenized_data, labels) ملاحظة: تختار نماذج Hugging Face تلقائيًا دوال الخسارة المناسبة لبُنيتها ومهامها، لذا لن تضطر لتمرير الوسيط الخاص بحساب الخسارة عند تصريف نموذجك باستخدام compile()‎ لكن الخيار يبقى لك ففي حال لم ترغب باستخدام دالة الخسارة الافتراضية يمكنك حسابها بنفسك. يعمل أسلوب الترميز السابق جيدًا مع مجموعات البيانات صغيرة الحجم لكنه لا يُعدّ عمليًّا أبدًا مع مجموعات البيانات الكبيرة بل وسيؤدي إلى إبطاء عملية التدريب، يعود ذلك لسببين: الأول أن مصفوفتي الرموز والتسميات التوضيحية ستكونان كبيرتي الحجم وتحميلهما بالكامل إلى الذاكرة يُعدّ مشكلة، والسبب الثاني أن مكتبة Numpy لا تستطيع التعامل مع المصفوفات غير منظمة الأطوال المعروفة باسم jagged arrays يعني ذلك أنك ستضطر إلى حشو العناصر القصيرة في المصفوفة بالأصفار لتصبح جميعها بطول موحد يساوي أطول عنصر في المصفوفة، وهذا أيضًا سيُبَطئ التدريب. تحميل مجموعة بيانات بصيغة tf.data.Dataset يمكنك تحميل مجموعة بياناتك بصيغة tf.data.Dataset بدلًا من اتباع الطريقة السابقة والمخاطرة بإبطاء التدريب، سنقترح عليك طريقتين لإنجاز الأمر، وتستطيع إنشاء خط أنابيبك الخاص tf.data يدويًا إذا رغبت بذلك: prepare_tf_dataset()‎: تعتمد هذه الطريقة على طبيعة نموذجك لذا تُعدّ الطريقة الأنسب والموصى بها في معظم الحالات، فهي تفحص مواصفات النموذج وتتعرف تلقائيًا على أعمدة مجموعة البيانات المتوافقة معه أي التي يمكن استخدامها كمدخلات للنموذج، وتتجاهل الأعمدة غير المتوافقة فتُنشئ بذلك مجموعة بيانات أبسط وأفضل أداءً. to_tf_dataset: طريقة منخفضة المستوى low-level فهي تتحكم بالتفاصيل الدقيقة لطريقة إنشاء مجموعة بيانات التدريب، فتُمَكِّنك من تحديد الأعمدة columns وتسمياتها التوضيحية label_cols التي تود تضمينها في مجموعة البيانات. لنبدأ بالطريقة الأولى prepare_tf_dataset()‎، ولكن قبل تطبيقها ينبغي لنا ترميز البيانات وإدخال مُخرجات المُرَمِّز بهيئة أعمدة إلى مجموعة البيانات dataset كما يلي: def tokenize_dataset(data): # سنُدخِل مفاتيح القاموس الناتج هنا إلى مجموعة البيانات بصفتها أعمدة return tokenizer(data["text"]) dataset = dataset.map(tokenize_dataset) تُخَزَّن مجموعات بيانات Hugging Face على القرص الصلب افتراضيًا، فلن تسبب ضغطًا على استخدام الذاكرة على حاسوبك، وبمجرد إضافة الأعمدة السابقة تستطيع الحصول على الدفعات batches من مجموعة البيانات، وإضافة رموز الحشو إلى كل دفعة وهو ما يقلل عدد رموز الحشو المطلوبة في كل مرة مقارنةً بحشو مجموعة البيانات كاملةً. tf_dataset = model.prepare_tf_dataset(dataset["train"], batch_size=16, shuffle=True, tokenizer=tokenizer) مررنا إلى Preparation_tf_dataset في التعليمات السابقة وسيطًا خاصًا هو tokenizer يحدد المُرَمِّز الذي سنستخدمه لحشو الدفعات المُحَمَّلة بطريقة صحيحة، لكن يمكنك الاستغناء عنه إذا كانت العينات في مجموعة بياناتك متساوية الطول ولا تحتاج لأي حشو، أو استبداله بوسيطٍ آخر نحو Collate_fn إذا كنت ترغب بتدريب النموذج على حالات أعقد، مثل نمذجة اللغة المقنعة masked language modelling أي إخفاء بعض الرموز ليتنبأ النموذج بالكلمات من السياق أو غيرها من الحالات، تستطيع تحدد نوعية المعالجة التحضيرية التي تريدها للدفعات قبل تمريرها للنموذج، يساعدك الاطلاع على بعض الأمثلة والملاحظات المتعلقة بالموضوع من منصة Hugging Face لتطبيق ذلك عمليًّا. والآن بعد إنشاء مجموعة بيانات tf.data.Dataset يتبقى لنا الخطوة الأخيرة وهي تصريف النموذج compile وملائمته fit وفق التالي: model.compile(optimizer=Adam(3e-5)) # No loss argument! model.fit(tf_dataset) تدريب نموذج ذكاء اصطناعي باستخدام Native PyTorch يساعدك المُدَرِّب Trainer على تدريب نموذجك وضبطه بتعليمة واحدة فقط ويغنيك عن إنشاء حلقة التدريب من الصفر، لكن بعض المستخدمين يفضلون عدم الاعتماد على المُدَرِّب وإنشاء حلقات تدريبهم الخاصة بأنفسهم لتدريب نماذج مكتبة المحوّلات Transformers، فإذا كنت أحدهم يمكنك إجراء ذلك باستخدام إطار العمل PyTorch لوحده أي native PyTorch وفق الخطوات التالية، لكن في البداية ننصحك بتفريغ الذاكرة المؤقتة على جهازك أو دفتر ملاحظاتك notebook بإعادة تشغيله أو بتنفيذ هذه الأوامر: del model del trainer torch.cuda.empty_cache() تتضمن الخطوات التالية المعالجة التي سنجريها يدويًا على البيانات المُرَمَّزة tokenized_dataset لتحضيرها للتدريب. 1. تخَلَّص من عمود النص text لأن النموذج لا يقبل النصوص الخام مدخلاتٍ له: >>> tokenized_datasets = tokenized_datasets.remove_columns(["text"]) 2. عَدِّل اسم العمود label إلى labels ليتوافق مع اسم الوسيط الذي يقبله النموذج: >>> tokenized_datasets = tokenized_datasets.rename_column("label", "labels") 3. اضبط تنسيق مجموعة البيانات لتُرجِع PyTorch tensors بدلًا من القوائم المعتادة: >>> tokenized_datasets.set_format("torch") 4. ثم أنشئ مجموعة بيانات مُصَغَّرة من مجموعة البيانات الكاملة كما فعلنا في الفقرات السابقة لتسريع عملية صقل النموذج fine-tuning: >>> small_train_dataset = tokenized_datasets["train"].shuffle(seed=42).select(range(1000)) >>> small_eval_dataset = tokenized_datasets["test"].shuffle(seed=42).select(range(1000)) مُحَمِّل البيانات DataLoader أنشئ مُحَمِّل بيانات DataLoader لمجموعات بيانات التدريب والاختبار لتٌنَفِّذ العمليات التكرارية على دفعات البيانات: >>> from torch.utils.data import DataLoader >>> train_dataloader = DataLoader(small_train_dataset, shuffle=True, batch_size=8) >>> eval_dataloader = DataLoader(small_eval_dataset, batch_size=8) ثم حَمِّل النموذج وحَدِّد عدد التسميات labels المتوقعة له: >>> from transformers import AutoModelForSequenceClassification >>> model = AutoModelForSequenceClassification.from_pretrained("google-bert/bert-base-cased", num_labels=5) المُحَسِّنْ Optimizer ومُجَدّوِل معدل التعلُّم learning rate scheduler سننشئ مُحَسِّنْ Optimizer ومُجَدّوِل معدل التعلُّم learning rate scheduler لتدريب النموذج وضبطه، اخترنا هنا المُحَسِّنْ AdamW من PyTorch: >>> from torch.optim import AdamW >>> optimizer = AdamW(model.parameters(), lr=5e-5) ثم مُجَدّوِل معدل التعلُّم باستخدام المُجَدّوِل الافتراضي للمُدَّرِب Trainer: >>> from transformers import get_scheduler >>> num_epochs = 3 >>> num_training_steps = num_epochs * len(train_dataloader) >>> lr_scheduler = get_scheduler( name="linear", optimizer=optimizer, num_warmup_steps=0, num_training_steps=num_training_steps ) وأخيرًا حَدِّدْ قيمة المعامل device لتكون "cpu" إذا كان لديك وحدة معالجة رسوميات (GPU) ورغبت باستخدامها للتدريب، فمن دونها سيستغرق التدريب مدةً طويلة في حال الاعتماد على وحدة المعالجة المركزية (CPU) لوحدها وقد تصل المدة لساعات بدلًا من بضع دقائق: >>> import torch >>> device = torch.device("cuda") if torch.cuda.is_available() else torch.device("cpu") >>> model.to(device) أصبحنا جاهزين الآن للتدريب. حلقة التدريب Training loop إليك نموذجًا للشيفرة البرمجية الخاصة بحلقة التدريب، ويمكنك استخدام المكتبة tqdm لإضافة شريط خاص bar يعرض لك تقدم مراحل التدريب لتتبع سير العملية: >>> from tqdm.auto import tqdm >>> progress_bar = tqdm(range(num_training_steps)) >>> model.train() for epoch in range(num_epochs): for batch in train_dataloader: batch = {k: v.to(device) for k, v in batch.items()} outputs = model(**batch) loss = outputs.loss loss.backward() optimizer.step() lr_scheduler.step() optimizer.zero_grad() progress_bar.update(1) التقييم Evaluate يختلف أسلوب تقييم أداء النموذج في حلقة التدريب المخصصة عنه في صنف المُدَرِّب Trainer، فبدلًا من حساب مؤشرات الأداء وتصدير التقارير عنها في نهاية كل دورة تدربية epoch سيجري التقييم هنا في نهاية التدريب إذ سنُجَمع كافة الدفعات باستخدم add_batch ونحسب مؤشرات الأداء. >>> import evaluate >>> metric = evaluate.load("accuracy") >>> model.eval() for batch in eval_dataloader: batch = {k: v.to(device) for k, v in batch.items()} with torch.no_grad(): outputs = model(**batch) logits = outputs.logits predictions = torch.argmax(logits, dim=-1) metric.add_batch(predictions=predictions, references=batch["labels"]) >>> metric.compute() الخلاصة تغرفنا في مقال اليوم على تقنية الصقل fine-tuning لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي المُدَرَّبة مسبقًا وتحسين أدائها على مهام معينة باستخدام بيانات محددة، ووضحنا الفوائد الرئيسية لاستخدام نماذج مُدَرَّبة مسبقًا وكيفية تحميل وتحضير البيانات لها وتدريبها وضبطها وتقييم أدائها من خلال استخدام مكتبات وأطر عمل متنوعة تساعدنا في تنفيذ مهام الصقل مثل Transformers و TensorFlow و Keras و PyTorch كي نحسن من كفاءة وأداء هذه النماذج في مشاريعنا الخاصة. ترجمة -وبتصرف- لقسم Fine-tune a pretrained model من توثيقات Hugging Face. اقرأ أيضًا المقال السابق: المعالجة المُسبقة للبيانات قبل تمريرها لنماذج الذكاء الاصطناعي تعرف على إطار عمل باي تورش PyTorch وأهميته لتطبيقات الذكاء الاصطناعي كيفية بناء شبكة عصبية لترجمة لغة الإشارة إلى اللغة الإنجليزية تعرف على أفضل دورات الذكاء الاصطناعي

قدمنا في مقال سابق مدخلًا إلى مفاهيم البرمجة كائنية التوجه في جافا سكريبت، وناقشنا مثالًا عن استخدام مبادئها لنمذجة مدرسين وطلاب في مدرسة. كما تحدثنا أيضًا عن إمكانية استخدام الكائنات المجردة prototype والدوال البانية constructor لتنفيذ نماذج مشابهة، والميزات المرتبطة بمفاهيم البرمجة غرضية التوجه التقليدية التي تقدمها جافا سكريبت. سنتوسع في شرح هذه الميزات في مقالنا، وعليك الانتباه إلى أن الميزات التي نشرحها ليست طريقة جديدة لدمج الكائنات classes، وأن الكائنات ستستخدم دائمًا كائنات prototype خلف الكواليس. وكل ما هنالك أنها وسيلة لتسهيل بناء سلسلة الكائنات prototype. ننصحك قبل أن تبدأ العمل معنا في هذه السلسلة أن تطلع على: أساسيات HTML. أساسيات عمل CSS أساسيات جافاسكريبت كما شرحناها في سلسلة المقالات السابقة. أساسيات البرمجة كائنية التوجه في جافا سكربت كما شرحناها في مقال أساسيات العمل مع الكائنات في جافاسكربت، ومقال الوراثة باستخدام الكائنات في جافاسكربت إضافة إلى مفاهيم أساسية في البرمجة كائنية التوجه. اﻷصناف والدوال البانية يمكن التصريح عن صنف باستخدام الكلمة المحجوزة new، إليك كيفية تعريف الصنف Personالذي تعاملنا معه في مقال سابق: class Person { name; constructor(name) { this.name = name; } introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name}`); } } تُصرّح الشيفرة السابقة صنفًا يُدعى person له: الخاصية name. دالة بانية لها معامل وحيد name ويُستخدم لتهيئة قيمة الخاصية name للكائن الجديد. تابع ()introduceSelf يمكنه اﻹشارة إلى خاصيات الكائن باستخدام التعليمة this. يُعد التصريح ;name في البداية اختياريًا يمكن الاستغناء عنه، إذ يُنشئ السطر ;this.name = name في الدالة البانية الخاصية name قبل تهيئتها. لكن التصريح عمومًا عن الخاصياتن يجعل الشيفرة أسهل قراءة، ويوّضح تمامًا الخاصيات التي يمتلكها الصنف. كما تستطيع أيضًا تهيئة الخاصية بقيمة افتراضية عند التصريح عنها على الشكل ; =name. عّرفت الدالة البانية باستخدام الكلمة المحجوزة constructor، وكما هو الحال عند تعريف الدالة البانية خارج الصنف،سيكون لها المهام التالية: إنشاء كائن جديد. ربط التعليمة this بالكائن الجديد كي تتمكن من استخدام هذه التعليمة في اﻹشارة إلى الكائن ضمن شيفرتها. تنفيذ شيفرة الدالة البانية. إعادة الكائن الجديد. وبالعودة إلى شيفرة التصريح عن الكائن السابق، تستطيع إنشاء واستخدام نسخة جديدة من الكائن Person كالتالي: const giles = new Person("Giles"); giles.introduceSelf(); // Hi! I'm Giles لاحظ كيف نستدعي الدالة البانية باستخدام اسم الصنف، وهو Personفي مثالنا. حذف الدالة البانية إن لم تكن هناك حاجة لتهيئة قيم الخاصيات، تستطيع إهمال الدالة البانية، وعندها ستُولَّد دالة بانية افتراضية: class Animal { sleep() { console.log("zzzzzzz"); } } const spot = new Animal(); spot.sleep(); // 'zzzzzzz' الوراثة Inheritance تسمح الوراثة بإنشاء علاقة تسلسلية بين الكائنات، حيث يمكن للكائنات الفرعية أو الأبناء sub classes وراثة الخاصيات والتوابع من الكائنات الأساسية أو الآباء base classes، وفي نفس الوقت يمكنها تعديلها أو إضافة خصائص جديدة. لنتعرف على كيفية تحقيق مفهوم الوراثة في جافا سكريبت، لذا دعونا نستخدم الصنفPerson السابق في تعريف كائن فرعي أو كائن ابن له باسمprofessor: class Professor extends Person { teaches; constructor(name, teaches) { super(name); this.teaches = teaches; } introduceSelf() { console.log( `My name is ${this.name}, and I will be your ${this.teaches} professor.`, ); } grade(paper) { const grade = Math.floor(Math.random() * (5 - 1) + 1); console.log(grade); } } نستخدم الكلمة المحجوزة extends للدالة إلى أن الصنف الجديد يرث صنفًا آخر. ويضيف الصنف Professor خاصية جديدة هي teaches لهذا نُصرّح عنها. وطالما أننا نريد تهيئة قيمة تلك الخاصية عندما ننشئ كائنًا جديدًا من الصنف Professor، لا بد من تعريف دالة بانية تأخذ معاملين هما name و teaches. وما تفعله الدالة البانية هنا، هو استدعاء الدالة البانية للصنف اﻷب باستخدام التابع ()super ممررة له المعامل name وستتكفل الدالة البانية للصنف اﻷب بضبط قيمة الخاصية name. وبعدها تهيئ الدالة البانية للصنف Professor قيمة الخاصية teaches. ملاحظة: إن كان على الدالة البانية للصنف الابن تهيئة أية قيم خاصة به، عليها أولًا التأكد من تهيئة قيم الصنف الأب لهذا الصنف من خلال استدعاء الدالة ()superوتمرير قيم أية معاملات تحتاجها. كما يتجاوز الكائن الابن التابع ()introduceSelf الخاص بالصنف اﻷب ويقدّم نسخته الخاصة، ويضيف التابع ()grade لتصحيح اﻷوراق (طبعًا في مثالنا يوزّع المدرّس علامات عشوائية على الأوراق). وهكذا سنتمكن اﻵن من إنشاء مدرسين جديد: const walsh = new Professor("Walsh", "Psychology"); walsh.introduceSelf(); // 'My name is Walsh, and I will be your Psychology professor' walsh.grade("my paper"); // some random grade التغليف Encapsulation لنرى أخيرًا كيف ننجز مفهوم التغليف في جافاسكريبت. فقد ناقشنا في مقال سابق كيف أردنا أن تكون الخاصية year للكائن Studentخاصّة، كي نتمكن من تغيير شروط التسجيل في دروس الرماية دون اﻹخلال بالشيفرة التي تستخدم الكائن Student. class Student extends Person { #year; constructor(name, year) { super(name); this.#year = year; } introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name}, and I'm in year ${this.#year}.`); } canStudyArchery() { return this.#year > 1; } } وما فعلناه في التصريح السابق عن الصنف، أننا جعلنا الخاصية year# خاصّة بالصنف، وهكذا سنتمكن من بناء كائن Student يستخدم الخاصية year# داخليًا، وسيعطي المتصفح رسالة خطأ إن حاولت شيفرة خارج الكائن الوصول إليها. const summers = new Student("Summers", 2); summers.introduceSelf(); // Hi! I'm Summers, and I'm in year 2. summers.canStudyArchery(); // true summers.#year; // SyntaxError ملاحظة: يمكن للشيفرة المكتوبة ضمن طرفية جافا سكريبت في المتصفح الوصول إلى الخاصيات الخاصة حتى لو كانت خارج الصنف. وهذا أمر خاص لتحرير أدوات مطوري ويب فقط من قيود الصياغة اللغوية لجافا سكريبت. إذًا ينبغي أن يبدأ اسم الخاصيات الخاصة بالمحرف # ويجب أن يُصرّح عنها داخل الصنف. التوابع الخاصة Private methods بإمكانك تحديد توابع أيضًا لتكون توابع خاصة بالصنف كما في الخاصيات، بحيث تكون تابعة للكائن نفسه ولا يمكن الوصول إليها من خارجه الدالة خاصة بالكائن نفسه، كما في الخاصيات ولا بد في هذه الحالة أن يبدأ اسم التابع بالمحرف # أيضًا، وعندها ستُستدعى فقط من قبل توابع هذا الصنف كما في المثال التالي: class Example { somePublicMethod() { this.#somePrivateMethod(); } #somePrivateMethod() { console.log("You called me?"); } } const myExample = new Example(); myExample.somePublicMethod(); // 'You called me?' myExample.#somePrivateMethod(); // SyntaxError الخلاصة ناقشنا في هذا المقال الأدوات التي تقدمها جافا سكريبت لكتابة الكائنات والتعامل معها في البرامج كائنية التوجه، وتجدر الإشارة إلى أننا لم نغطي كل النقاط المتعلقة بالموضوع في هذا المقال، لكن ما قدمناه سيكون كافيًا في البداية. ترجمة -وبتصرف- لمقال Classes in JavaScript اقرأ أيضًا المقال السابق: مفاهيم أساسية في البرمجة كائنية التوجه وتحقيقها في جافاسكريبت مدخل إلى جافاسكريبت كائنية التوجه (Object-Oriented JavaScript) لغة البرمجة بالكائنات Object-Oriented Programming برمجة الكائنات Objects في جافاسكريبت مختصر البرمجة كائنية التوجه OOP وتطبيقها في بايثون

يشير مصطلح prototype إلى اﻵلية التي ترث فيها الكائنات ميزات من بعضها في جافا سكريبت، ويختلف عملها عن الوراثة في غيرها من اللغات كائنية التوجه، وهذا ما سنشرحه في هذا المقال. ننصحك قبل أن تبدأ العمل معنا في هذه السلسلة أن تطلع على: أساسيات HTML. أساسيات عمل CSS أساسيات جافا سكريبت أساسيات البرمجة كائنية التوجه في جافا سكربت كما شرحناه في مقال أساسيات العمل مع الكائنات في جافا سكريبت. سلسلة من اﻷنماط المجرّدة حاول أن تنشئ في طرفية جافا سكريبت في متصفحك الكائن التالي: const myObject = { city: "Madrid", greet() { console.log(`Greetings from ${this.city}`); }, }; myObject.greet(); // Greetings from Madrid يمتلك الكائن خاصية واحدة لتخزين البيانات هي city وتابعًا واحدًا هو ()greet. فإن كتبت اسم الكائن تليه نقطة في الطرفية مثل .myobject، ستعرض الطرفية قائمة بجميع الخاصيات التي يمتلكها العنصر. وسترى إضافة إلى الخاصية city والتابع ()greet، الكثير من الخاصيات اﻷخرى! __defineGetter__ __defineSetter__ __lookupGetter__ __lookupSetter__ __proto__ city constructor greet hasOwnProperty isPrototypeOf propertyIsEnumerable toLocaleString toString valueOf جرّب الوصول إلى إحداها: myObject.toString(); // "[object Object]" لقد نجح اﻷمر (حتى لو لم يكن واضحًا لك بالضبط ما الذي يفعله التابع ()toString هنا). فما قصة هذه الخاصيات اﻹضافية، ومن أين أتت؟ في الواقع يملك كل كائن في جافا سكريبت خاصية مضمنة تُدعى prototype وهي بحد ذاتها كائن أيضًا ويضم بدوره خاصية أو كائن مجرّد إن صح التعبير، مما يوّلد ما يُدعى سلسلة prototype chain. تنتهي السلسلة عند الوصول إلى كائن قيمة الخاصية prototype له تساوي null. ملاحظة:لا تُدعى الخاصية التي تشير إلى prototype بالاسم prototype، إذ ليس لها اسم معياري لكنها تُكتب بالممارسة العملية بالشكل _proto_. وتُعد الطريقة المعيارية للوصول إلى الخاصية prototype هي استخدام التابع ()Object.getPrototypeOf. عندما تحاول الوصول إلى إحدى خاصيات كائن، ولم يُعثر على الخاصية في الكائن نفسه، يجري البحث عنها ضمن الكائن prototype، وإن لم يُعثر عليها يجري البحث مجددًا ضمن الكائن prototype للكائن prototype حتى نهاية السلسلة، فإن لم يجدها، سيُعيد القيمة undefined. فعندما تُنفّذ التعليمة ()myObject.toString: يبحث المتصفح عن التابع toString ضمن الكائن myObject. إن لم يجده، سيبحث عنه في الكائن prototype للكائن myObject. يجده هناك ويستدعيه. لكن ما هو prototype للكائن myObject؟ لمعرفة ذلك، يمكننا استخدام الأمر: Object.getPrototypeOf(myObject); // Object { } سنجد أن prototype هو كائن يُدعى Object.prototype، وهو أبسط الكائنات prototype، وتمتلكه جميع الكائنات افتراضيًا، والكائن prototype الخاص به هو null. لذا يقع هذا الكائن في نهاية سلسلة كائنات prototype. لكن لا يمثل Object.prototype دائمًا prototype لكل كائن، جرّب ما يلي لترى: const myDate = new Date(); let object = myDate; do { object = Object.getPrototypeOf(object); console.log(object); } while (object); // Date.prototype // Object { } // null تنشئ الشيفرة السابقة كائن من النوع Date، ثم تنتقل ضمن سلسلة كائنات prototype الخاصة به وتسجل أسماء هذه الكائنات. وتظهر أن النوع المجرد للكائن myDate هو Date.prototype وprototype الخاص بهذا اﻷخير هو Object.prototype. وعندما تستدعي توابع مثل ()mydate2.getMonth، فأنت تستدعي في واقع اﻷمر توابع معرّفة ضمن النوع Date.prototype. إخفاء الخاصيات ما الذي يحدث إن عرّفت خاصية في كائن وكانت هناك خاصية معرّفة بنفس الاسم ضمن الكائن prototype له؟ ألق نظرة على الشيفرة التالية: const myDate = new Date(1995, 11, 17); console.log(myDate.getYear()); // 95 myDate.getYear = function () { console.log("something else!"); }; myDate.getYear(); // 'something else!' لا بد أن تكون النتيجة التي حصلت عليها متوقعة. ووفقًا لوصف سلسلة الكائنات المجردة، سيبحث المتصفح عن الخاصية ()getYear ضمن خاصيات myDate التي تحمل هذا الاسم، ولا يتحقق من خاصيات الكائن المجرد إلا في الحالة التي لم نعرّف فيها هذه الخاصية. لهذا عندما أضفنا التابع ()getYear حرفيًا إلى الكائن myDate تُستدعى هذه النسخة مباشرة ويُعرف هذا اﻷمر بإخفاء الخاصية shadowing. إعداد كائنات prototype هناك طرق مختلفة ﻹعداد وضبط هذه الكائنات في جافا سكريبت، و سنناقش هنا طريقتان: الأولى باستخدام ()Object.create والثانية استخدام الدوال البانية constructors. استخدام التابع ()Object.create يُنشئ التابع ()Object.create كائنًا جديدًا ويسمح لك بتخصيص كائن ليصبح prototype الجديد الخاص به، إليك مثالًا: const personPrototype = { greet() { console.log("hello!"); }, }; const carl = Object.create(personPrototype); carl.greet(); // hello! أنشأنا في الشيفرة السابقة كائنًا باسم personPrototype، يمتلك التابع ()greet، ثم أنشأنا كائنًا جديدًا باستخدام التابع ()Object.create وجعلنا personPrototype كائن prototype له. وبالتالي نستطيع اﻵن استدعاء التابع ()greet من خلال الكائن الجديد، لأن كائن prototype قد زوّده به. استخدام الدالة البانية تمتلك جميع الدوال في جافا سكريبت خاصية تًدعى prototype. وعندما تستدعي الدالة على شكل دالة بانية، تُضبط تلك الخاصية لتكون prototype للكائن المبني حديثًا (داخل الخاصية التي تُدعى _proto_ تقليديًا). لهذا، وعندما نضبط القيمة prototype للدالة البانية، نضمن أن الكائنات التي تُنشئها هذه الدالة تمتلك كائن prototype: const personPrototype = { greet() { console.log(`hello, my name is ${this.name}!`); }, }; function Person(name) { this.name = name; } Object.assign(Person.prototype, personPrototype); // or // Person.prototype.greet = personPrototype.greet; لقد أنشأنا هنا: كائنًا بالاسم personPrototype يمتلك التابع ()greet. دالة بانية ()Person تهيئ اسم الشخص الذي نحييه. وضعنا بعد ذلك التوابع المعرّفة ضمن الكائن personPrototype ضمن الكائن prototype للدالة البانية باستخدام التابع Object.assign. وهكذا ستمتلك الكائنات المبنية باستخدام الدالة ()Person prototype Person.prototype الذي يضم تلقائيًا التابع greet. const reuben = new Person("Reuben"); reuben.greet(); // hello, my name is Reuben! يشرح هذا أيضًا ما قلناه سابقًا بأن الكائن prototype للكائن myDate هو Date.prototype، إذ يمثّل الخاصية للبانية Date. الخاصيات المملوكة Own properties يمتلك الكائن الذي أنشأناه باستخدام البانية ()Person خاصيتين: الخاصية name التي ضبطنا قيمتها باستخدام الدالة البانية، لهذا تظهر مباشرة ضم الكائن Person. التابع ()greetالذي ضبُط من خلال الكائن prototype. من الشائع أن تشاهد هذا الأسلوب الذي تُعرّف فيه التوابع ضمن كائنات prototype، وتُعرّف فيه خاصيات البيانات ضمن الدوال البانية. ذلك أن التوابع تبقى نفسها عادة لجميع الكائنات التي ننشئها، لكننا غالبا ما نريد أن يأخذ كل كائن قيم مخصصة لخاصيات البيانات (كأن يكون لكل شخص اسم خاص). تُدعى الخاصيات التي تُعرّف مباشرة ضمن الكائن مثل الخاصية name بالخاصيات المملوكة Own Property، وبإمكانك التحقق من كون الخاصية مملوكة باستخدام التابع الساكن ()Object.hasOwn: const irma = new Person("Irma"); console.log(Object.hasOwn(irma, "name")); // true console.log(Object.hasOwn(irma, "greet")); // false ملاحظة: كما تستطيع استخدام التابع غير الساكن ()Object.hasOwnProperty في هذه الحالة لكننا ننصح باستخدام التابع الساكن ما أمكن. الكائنات prototype والوراثة تُعد كائنات prototype ميزة قوية ومرنة في جافا سكريبت، تسمح لك بإعادة استخدام الشيفرة ودمج الكائنات. وهي بالتحديد تدعم نوعًا من الوراثة inheritance، والتي هي ميزة من ميزات البرمجة كائنية التوجه OOP. إذ تسمح الوراثة للمبرمج التعبير عن فكرة مفادها أن بعض الكائنات هي نسخ أكثر تخصيصًا من كائنات أخرى. فلو كنا نبني نموذجًا عن مدرسة، فقد ننشئ كائنات مثل مدرّس أو طالب وكلاهما أشخاص ويمتلكان بعض الميزات المتشابهة كاﻷسماء مثلًا، لكن قد يكون لكل منهما ميزات إضافية تميّزه عن اﻵخر (كأن يكون للمدرس موّاد يدرّسها)، وقد تنجز نفس الميزات بطريقة مختلفة لكل منهما. لهذا نقول في البرمجة كائنية التوجه OOP بأن الطالب والمدرس كائنان يرثان من كائن آخر يُدعى شخص. أما في جافا سكريبت فيمكن للكائنين Professor و Student أن يمتلكا نفس الكائن المجرد Person، ويرثا الخاصيات التي يمتلكها كائن prototype كما يمكن أن نعرّف خاصيات وتوابع جديدة تناسب كل منهما. سنناقش في مقالات لاحقة مفهوم الوراثة إضافة إلى الميزات الأخرى للبرمجة كائنية التوجه وطريقة دعم جافا سكريبت لها. الخلاصة غطينا في مقالنا كائنات prototype في جافا سكريبت، وآلية تكوين سلاسل كائنات prototype التي تسمح للكائنات أن ترث ميزات من بعضها، كما ناقشنا الخاصية prototype وكيفية استخدامها في إضافة توابع إلى الدوال البانية وغيرها من النقاط التي تتعلق بكائنات prototype. ترجمة -وبتصرف- للمقال Object prototpes اقرأ أيضًا المقال السابق: أساسيات العمل مع الكائنات في جافا سكريبت وراثة الأصناف (Class inheritance) في جافاسكربت كيف أتعلم لغة جافا سكريبت من الصفر حتى الاحتراف لغة البرمجة بالكائنات Object-Oriented Programming

يتساءل كل مبتدئ في البرمجة ما هي برامج البرمجة وما أهم البرمجيات التي أحتاجها لتعلم كتابتها بصورة صحيحة، فإذا كنت في المراحل الأولى من تعلم البرمجة ولا تعلم أين تكتب الشيفرات أو الأكواد البرمجية الخاصة بك ولا كيف تنفذها بعد كتابتها وترى نتائج عملية التنفيذ، ولا تدري كيف تتحقق من أدائها ومدى أمانها، ننصحك بأن تقرأ هذا المقال حيث نستعرض فيه أهم برامج البرمجة المستخدمة بكثرة خلال العمل على تطوير التطبيقات وكتابة الشيفرات بكفاءة وسرعة. ما هي برامج البرمجة؟ تعد برامج البرمجة مجموعةً من الأدوات التي يستعملها المبرمج لتطوير تطبيقات برمجية مختلفة بسرعة وفعالية، ولبرامج البرمجة استخداماتٌ عديدة، فهي تساعد المطور على كتابة الكود البرمجي وتقدم له مميزات وخيارات عديدة لتسريع عمله مثل ميزة الاستكمال التلقائي للشيفرات، وكذلك تساعده على أتمتة المهام المتكررة، مثل أتمتة اختبارات الأمان والأداء، كما تساعده على كشف وإحصاء أخطاء الشيفرات البرمجية وتنقيحها ما توفر عليه الكثير من الوقت والجهد. فوائد برامج البرمجة تعد برامج البرمجة بالغة الأهمية على أصعدة عديدة، من أهمها: توفير وقت المبرمج: لعل توفير الوقت أبرز فائدة من استخدام برامج البرمجة، إذ تساعد هذه البرمجيات المطور على أتمتة مهام عديدة، وتوفر له قوالب جاهزة للوظائف البرمجية المستخدمة بكثرة، وكثيرًا من الخيارات والمميزات الأخرى التي سيلي ذكرها خلال المقال. زيادة القدرة على التوسع: تعمل بعض أنواع برامج البرمجة على مزامنة عمليات معالجة البيانات، وبالتالي تساعد هذه البرمجيات على زيادة كمية البيانات التي يمكن معالجتها في آنٍ واحد، ما يؤدي تبعًا إلى سهولة توسعة المواقع وتطوير البرمجيات وزيادة قدرتها على تحمُّل الأعداد الضخمة من المستخدمين. رفع فرص التوظيف: كلُّ برنامجٍ يتعلم المبرمج التعامل معه سيزيد من كفاءته ويعززفرصه في التوظيف، فهذه البرمجيات تساعد المبرمج على كتابة شيفرات أفضل وتسريع عملية التطوير، وهذا بالضبط ما يحتاجه أصحابُ الأعمال. أنواع البرامج المستخدمة في البرمجة تتفرع البرامج المستخدمة في البرمجة إلى أنواع عديدة، ولكل نوعٍ استخداماته، ومن أهم أنواعها: برامج تعلم البرمجة Programming Studying Programs المترجمات والمفسرات Compiler and Interpreter بيئات التطوير المتكاملة IDEs⁦ منقّحات الأخطاء Debuggers أنظمة التحكم في الإصدارات Version Control Systems برامج البرمجة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي لنتعرف على كل نوع من هذه البرامج بمزيد من التفصيل. برامج تعلم البرمجة Programming Studying Programs لا نعني هنا التطبيقات والبرمجيات المخصصة لتدريس أو تعليم من خلال الدورات التعليمية والتدريب المستمر على كتابة الشيفرات التي تحل مشكلات معينة، ولكن نعني بها الأدوات والبرمجيات التعليمية التي تساعد المبتدئين على دخول تعلم البرمجة وفهم أساسياتها من خلال واجهات رسومية تعتمد على البلوكات أوالكتل التي يمكنك من خلالها تركيب الشيفرات بأسلوب سهل ومبسط وتعلم أساسيات البرمجة من خلالها ومن أبرز هذه البرامج سكراتش Scratch والذي يمكن أن يصنف كلغة برمجة مرئية مصممة بهدف تعلم مفاهيم البرمجة للطلاب في أعمار مبكرة ومساعدتهم في إنشاء ألعاب وقصص ورسوم متحركة ومواضيع تفاعلية تعليمية بطريقة محببة وسهلة وهذه البرامج تناسب المبتدئين بشكل كبير وسنشرح المزيد عنها لاحقًا. المُصرِّفات والمفسرات Compilers and Interpreters تحتاج لغات البرمجة عالية المستوى إلى برنامج حاسوبي لترجمة الشيفرات إلى لغة الآلة machine language كي يفهمها الحاسوب قبل تنفيذها، ويوجد نوعان رئيسيان من هذه البرمجيات: المُصرِّف Compiler: وهو برنامج يترجم الشيفرات أو الأكواد البرمجية كاملةً قبل تنفيذها، وما إذا كان في الشيفرات أخطاء فلن تُنفَّذ، وتتميز لغات البرمجة المُصرَّفة بالسرعة والأمان. المُفسِّر Interpreter: وهو برنامج ينفذ شيفرات البرنامج سطرًا بسطر، ويبدأ تنفيذ البرنامج ولو كان في الشيفرات أخطاء، ولكن سرعان ما يتوقف التنفيذ إذا وصل المُفسِّر إلى شيفرة بها خطأ برمجي. بيئات التطوير المتكاملة IDEs⁦ تعد بيئات التطوير المتكاملة Integrated Development Environments أو IDEs اختصارًا من برامج البرمجة المفيدة التي تساعد المطورين على كتابة الشيفرات البرمجية بسرعة وكفاءة، فهي تحتوي على مميزات عديدة تجعل عمل المطور أسهل، من خواص استكمال تلقائي للشيفرات إلى خواص تصحيح فوري للأخطاء في صيغة الشيفرة، كما تحوي بيئات التطوير المتكاملة عدة أدواتٍ مدمجة مفيدة للمطور، مثل: محرر الأكواد ومُنقِّح الأخطاء ومترجم الشيفرة والأكمال التلقائي للكود، وتوفر كذلك إمكانية تثبيت العديد من الإضافات الخارجية المساعدة في عملية التطوير. تتعدد بيئات التطوير المتكاملة، ومن أشهرها نذكر: فيجوال ستوديو كود Visual Studio Code: ذاع صيت فيجوال ستوديو كود حتى صارت بيئة التطوير الأشهر والأكثر استخدامًا بين المبرمجين، وذلك لتعدد مميزاتها، بدءًا من دعمها لغالب لغات البرمجة الحية وجميع لغات البرمجة الشهيرة، مرورًا بتوفيرها لإضافاتٍ عديدة تجعل من كتابة الشيفرات أمرًا يسيرًا على المطورين، وصولًا إلى بساطة واجهتها وسهولة التعامل معها، وكذلك من أبرز ما يميزها مجانيتها وأنها بيئة تطوير مفتوحة المصدر. بايشارم PyCharm: تُستخدم بيئة التطوير المتكاملة بايشارم من مطوري لغة البرمجة بايثون خاصة، وتعد بيئة تطوير مدفوعة، وتدعم بايشارم بالكاد جميع أطر عمل ومكتبات لغة بايثون، كما توفر أدواتٍ مخصصة لاختبار شيفرات بايثون وتنقيح أخطائها، وتدعم تضمين نظام التحكم في الإصدارات غيت داخل بيئة التطوير لتسريع عملية تتبع النُّسخ المختلفة من الشيفرات. إنتيليج إيديا IntelliJ IDEA: بيئة تطوير مدفوعة مصممة لمطوري تطبيقات الأندرويد، وتدعم لغات البرمجة جافا وكوتلن وسكالا وجروفي، وهي أشهر لغات تطوير تطبيقات الأندرويد وأكثرها استخدامًا، وتتميز بيئة التطوير إنتليج إيديا بالدعم الجزئي لعدة لغات برمجة أخرى، مثل: بايثون Python و php وروبي Ruby وغيرها. بي إتش بي ستورم PhpStorm: تعد بيئة تطوير مدفوعة موجهة خصيصًا لمطوري لغة بي إتش بي، وتدعم جميع أطر العمل الشهيرة للغة بي إتش بي، كما تدعم أشهر قواعد البيانات المستخدمة مع بي إتش بي لتطوير تطبيقات الويب، وتدعم تقنيات بناء الواجهة الأمامية لتطبيقات الويب، مثل: لغة HTML ولغة CSS ولغة جافا سكريبت وتايب سكريبت وغيرها. إكس كود XCode: بيئة تطوير مجانية مخصصة لتطوير التطبيقات الموجهة لجميع أنظمة تشغيل آبل، والتي تتضمن نظام تشغيل هواتف آبل أي أو إس iOS، ونظام تشغيل الأجهزة اللوحية أي باد أو إس iPadOS، ونظام تشغيل الحواسيب المحمولة ماك أو إس MacOS، وكذلك نظام تشغيل الساعات الذكية WatchOS، وسائر أنظمة تشغيل آبل. مُنقِّحات الأخطاء Debuggers تدخل عمليتا الاختبار وتنقيح الأخطاء ضمن المهام الأساسية للمطور، ويعد مُنقِّح الأخطاء أداةً تساعد المطور على اختبار التطبيق وتحديد أماكن الخطأ في الشيفرات ثم تنقيحها، ما يساهم في تأمين التطبيق من الثغرات والاختراق. برامج سطر الأوامر Command Line Interpreters تعد برامج سطر الأوامر من البرامج المفيدة التي تسمح للمطور بإدخال أوامر كتابية وتوجيهها إلى نظام التشغيل لتنفيذها، ومن أشهر برامج سطر الأوامر نذكر: موجه الأوامر CMD.exe: وهو البرنامج الافتراضي لنظام التشغيل ويندوز، ويكون على هيئة نافذةٍ سوداءٍ بسيطة يمكن للمبرمج من خلالها كتابة أوامر لتأدية وظائف عديدة، منها مثلًا إنشاء ملفات جديدة والتعديل عليها وحذفها وتغيير مسارها، والتعرُّف على معلومات النظام والشبكة والتحكم فيهما، ويساعد موجهُ الأوامر المطورَ على توفير الكثير من الوقت المستهلك في تنفيذ نفس المهام يدويًا عبر الواجهة الرسومية. ويندوز باورشيل Windows PowerShell: يعد مفسر سطر أوامر مدمج في نظام تشغيل ويندوز، وهو يتشابه كثيرًا مع موجه الأوامر CMD إلا أنه أكثر تطورًا منه ويحوي بعض الخصائص الإضافية، ومنها مثلًا الوصول إلى البرمجيات السحابية لمايكروسوفت. سيمدر CMDER: مفسر أوامر مجاني ومفتوح المصدر متاحٌ على الإنترنت، ويتميز بالواجهة القابلة للتعديل وإمكانية تغيير أحجام الخطوط وألوانها، كما يسمح بتنفيذ بعض سطور أوامر نظام تشغيل لينكس على نظام تشغيل ويندوز، وكذلك يدعم التحكم مع نظام إدارة الإصدارات غيت، ما يجعله مفسر أوامر قوي ومميز. باش Bash: يعد باش مفسر الأوامر الافتراضي لنظامي تشغيل لينكس وماك أو إس، ويتميز بكفاءته في التحكم في نظام التشغيل وإمكانية الوصول إلى أجزاء منه لا يمكن الوصول لها عبر الواجهة الرسومية، كما يساعد على أتمتة مهام عديدة، مثل: الاختبارات الدورية للخوادم. أنظمة التحكم في الإصدارات Version Control System يشير مفهوم التحكم في الإصدارات إلى عملية إدارة التحديثات والتطويرات المتتابعة لشيفرات البرنامج، أما نظام التحكم في الإصدارات فهو نظامٌ يُستخدم لتسجيل النسخ المختلفة من الشيفرات، حتى يتسنى للمطور العودة لأيِّها شاء وقتما أراد وهو أمر يحتاجه أي مبرمج إذ تتعدد فوائد أنظمة التحكم في الإصدارات، ومنها تحسين تعاون فريق المبرمجين وتنظيم تعديلاتهم المختلفة على الشيفرات، كما تعد نسخ الشيفرات المخزنة في نظام التحكم في الإصدارات بمثابة نسخ احتياطية مستقرة يستطيع المطور العودة إليها ما إذا أطلق تحديثًا للبرنامج ثم اكتشف فيه ثغرةً قد تؤدي به إلى الاختراق. يعد غيت Git أشهر برنامج للتحكم في الإصدارات بالمجتمع التقني، ويتتبع غيت التعديلات على شيفرات كل ملف من ملفات البرنامج، ويمكن الوصول إلى النسخ المختلفة من الملفات المُخزَّنة على غيت عن طريقين؛ إما بسطر الأوامر أو بأداة للتحكم في ملفات غيت، ومن أشهر أدوات التحكم في غيت أداة غيت هاب GitHub وأداة غيت لاب GitLab، وتساعد هذه الأدوات على تخزين ملفات المشروع سحابيًا، ما يجعل الوصول إليها سهلًا بين جميع أعضاء الفريق البرمجي. برامج البرمجة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي لقد ازدادت إمكانيات البرامج المستخدمة في البرمجة من خلال تعزيزها بقدرات الذكاء الاصطناعي مما سهل على المطورين والمبرمجين عملهم بشكل كبير، ومن أبرز هذه البرامج نذكر: أمازون كود ويسبيرر AWS CodeWhisperer فيجوال ستوديو إنتيليكود Visual Studio IntelliCode ديفن Devin لنعلم أكثر عن كل برنامج من هذه البرامج وكيف تستفيد من الذكاء الاصطناعي في مجال البرمجة. أمازون كود ويسبيرر AWS CodeWhisperer يتشابه أمازون كود ويسبيرر في وظيفته مع جيتهاب كوبايلوت، إلا أنَّه يناسب فئة مختلفة من المطورين، إذ يعد أكثر تخصيصًا وتوجهًا لمهندسي الحوسبة السحابة ومستخدمي خدمات AWS، وكذلك يتميز أمازون كود ويسبيرر عن جيتهاب كوبايلوت بتوافر نسخة مجانية منه. فيجوال ستوديو إنتيليكود Visual Studio IntelliCode تعد فيجوال ستوديو إنتيليكود إضافة مجانية لبيئة التطوير فيجوال ستوديو كود، ولا تدعم إلا لغات برمجة محددة، وهي بايثون وجافا سكريبت وتايب سكريبت وجافا، وتقل إمكانيات فيجوال ستوديو إنتيليكود بشكلٍ ملحوظ عن نظائره جيتهاب كوبايلون وأمازون ويسبيرر. ديفن Devin يعد برنامج Devin الذي أنتجته شركة Cognition أحد برامج البرمجة الأحدث فقد أُعلن عنه بكونه أول مهندس برمجيات في العالم يعتمد على الذكاء الاصطناعي وهو قادر على كتابة أكواد البرمجة بنفسه وتصحيح أخطائها ونشرها كما أنه قادر على التفكير المنطقي والتخطيط واتخاذ القرارات وتحسين أدائه باستمرار. برامج البرمجة للمبتدئين إليك مجموعة من أهم برامج البرمجة التي توفر أدوات مفيدة تساعد المبتدئين على الولوج إلى عالم تطوير البرمجيات دون صعوبات وتعقيدات لغات البرمجة: سكراتش Scratch مايكروسوفت ميك كود Microsoft MakeCode تينكر Tynker لنشرح أكثر عن كل برنامج من برامج البرمجة التي ينصح بها للمبتدئين. سكراتش Scratch يعد سكراتش من أشهر برامج تعليم البرمجة للأطفال والمبتدئين فهو يعتمد على تعلم أساسيات البرمجة من خلال واجهة رسومية تتكون من عدة كتل برمجية لاستخدامات متعددة وتعتمد على سحب وإسقاط الكتل البرمجية المطلوبة لبناء المنطق الصحيح لعمل البرنامج، وهو سهل التعامل ويجعل عملية تعلم البرمجة ممتعة ومشوقة. وينصح به لمساعدة الأطفال على تحسين مهاراتهم في حل المشكلات والتفكير المنطقي، وهما مهارتان من أهم مهارات المبرمج المحترف، وكذلك يتيح سكراتش للمستخدمين مشاركة برمجياتهم ومشاريعهم، مما يخلق جوًا من المتعة والتنافسية ويؤدي إلى الرغبة في التحسن الدائم. مايكروسوفت ميك كود Microsoft MakeCode يتبنى برنامج مايكروسوفت ميك كود نهجًا مشابهًا لمنهج سكراتش في تعليم البرمجة، إذ يساعد المبتدئين والأطفال على تعلم البرمجة بتركيب كتل من الشيفرات البرمجية الجاهزة، ولكنه يختلف عنه في ماهية البرامج المُطوَّرة، فيركز مايكروسوفت ميك كود على تطوير الألعاب البسيطة، وكذلك يتدرج برنامج مايكروسوفت ميك كود مع المبرمج في مستويات الصعوبة حتى ينتهي بالمبتدئ إلى أن يكون قادرًا على تعلُّم لغة جافا سكريبت. تينكر Tynker يعد تينكر أحد أهم برامج البرمجة للمبتدئين، ورغم استناده إلى نفس نهج سكراتش ومايكروسوفت ميك كود في تعليم البرمجة، إلا أنه يبرز عنهما بتطوره، إذ يوفر دوراتٍ في مجالاتٍ حديثة، مثل علوم البيانات والذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، كما يتدرج بالمطور المبتدئ إلى مستويات أعلى من نظيريه سكراتش ومايكروسوفت ميك كود. ولكن يتوفر سكراتش ومايكروسوفت ميك كود مجانًا دون الحاجة لدفع أية رسوم، بينما يعد تينكر مدفوعًا، وذلك نظرًا لتقدمه وصعوبة توفير دوراته ومنهاجه المميز في التعليم بشكل مجاني. وأخيرًا تذكر أن تعلُّم البرمجة اليوم لم يعد صعبًا كما كان في السابق، إذ تتوفر اليوم الكثير من البرمجيات التي تُسهِّل عملية التعلُّم يومًا بعد يوم، كل ما عليك هو اتخاد قرار بالبدء في التعلُّم والحرص على الالتزام والمثابرة، وإذا كنت لا تعلم من أين تبدأ في رحلة تعلم البرمجة فيمكنك الاطلاع على دورات أكاديمية حسوب المميزة التي أعدها خبراء في البرمجة والتي تأخذ بيدك في تعلم البرمجة من الصفر وصولًا للاحتراف والحصول على فرصة عمل في أحد مجالات البرمجة المميزة. الخلاصة تعرفنا في هذا المقال على مجموعة متنوعة من برامج البرمجة التي يحتاجها المطورون في مختلف المجالات، سواء برامج تعلم البرمجة أو برامج كتابة وتنقيح الشيفرات ومفسرات سطر الأوامر كما تطرقنا إلى برامج البرمجة الحديثة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي في عملية البرمجة، وختمنا المقال بذكر أهم برامج البرمجة الموجهة للمبتدئين في عالم البرمجة، هل هناك برنامج مفيد في عملية البرمجة تجده مفيدًا في رحلة تعلم البرمجة يسرنا أن تشاركنا تجربتك في التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا أسهل لغات البرمجة فوائد تعلم البرمجة ما هي مدة تعلم البرمجة؟ اكتشف ما هي البرمجة وما أهمية تعلمها برمجة الحاسوب للمبتدئين لماذا يجب أن تعلم طفلك البرمجة؟

يعد مجال هندسة الحاسوب Computer Engineering واحدًا من أهم المجالات التقنية وأعرقها، كما تلعب هندسة الحاسوب دورًا رئيسيًا في تطوير أنظمة حاسوبية متكاملة تُستخدم في مختلف المجالات والتخصصات. ويوفر لك هذا المقال لمحة شاملة عن هندسة الحاسوب، بدءًا من تعريفها وأقسامها، مرورًا بموادها ويوضح أبرز الفروق بين تخصص هندسة الحاسوب وبين تخصصات مشابهة مثل هندسة البرمجيات وعلوم الحاسوب، ويختتم بتعريفك على أهم مهارات مهندس الحاسوب والوظائف التي تتاح لك عند دراسة هندسة الحاسوب. ما هي هندسة الحاسوب؟ تعد هندسة الحاسوب أحد فروع الهندسة وهي تخصص شامل وواسع يجمع بين علوم متعددة مثل تصميم الأجهزة وعلم الإلكترونيات وتطوير البرمجيات، إذ تعتمد هندسة الحاسوب على مبادئ من علوم الحاسوب وهندسة الإلكترونيات لتطوير أنظمة حاسوبية مدمجة ومتكاملة تُستخدم في مختلف المجالات، مثل: الصناعة والطب والاتصالات والنقل. يبدأ عمل مهندسي الحاسوب من تصميم الدوائر الإلكترونية والشرائح الإلكترونية للحاسوب، ثم كتابة البرمجيات منخفضة المستوى لتشغيل هذه الدوائر والشرائح وتشغيل عتاد الحاسوب عامة، ثم تطوير أنظمة التشغيل لإدارة موارد الحاسوب، وأخيرًا تطوير البرمجيات الملائمة لاحتياجات المستخدم لتثبيتها على الحاسوب. وتدخل هندسة الحاسوب كما ذكرنا للتو في كثيرٍ من المجالات المختلفة، ما يجعلها إحدى أهم المجالات المعاصرة، ومن هذه المجالات: الصناعة: يساعد مهندسو الحاسوب على تطوير الآلات وتسهيل أتمتة العمليات، ما يزيد إنتاجية المصانع وبالتالي زيادة دخلها وتحسين جودة المنتجات. الطب والخدمات الصحية: يعمل مهندسو الحاسوب على بناء أجهزة طبية متطورة وتطوير برمجياتها وتحديثها باستمرار لزيادة دقتها في تشخيص المريض وتحديد حالته والدواء المناسب له. الاتصالات: يساهم مهندسو الحاسوب في تصميم وتطوير بنية الشبكات التي تدعم اتصالات البيانات بين الأجهزة المختلفة وتطوير برمجيات ت وتطبيقات تسهل عمليات الاتصال ونقل البيانات عبر الشبكات. الاقتصاد: تعزز هندسة الحاسوب من النمو الاقتصادي من خلال تطوير حلول رقمية ومنصات تجارة إلكترونية توسع الوصول إلى الأسواق وتسهل العمليات التجارية. ما أقسام هندسة الحاسوب؟ تتعدد أقسام هندسة الحاسوب وتتفرع، ومن أشهر أقسامها: قسم هندسة البرمجيات Software Engineering قسم هندسة الشبكات Networks Engineering قسم الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence قسم أمن المعلومات Information Technology لنشرح بتفصيلٍ أكبر كل قسم من هذه الأقسام. قسم هندسة البرمجيات Software Engineering يعد قسم هندسة البرمجيات أحد أشهر أقسام هندسة الحاسوب وأكثرها انتشارًا، ويعمل مهندسو البرمجيات على توظيف التقنيات البرمجية من لغات برمجة وأطر عمل وقواعد بيانات وغيرها من التقنيات لتطوير برامج للمستخدمين. وتتعدد المجالات الفرعية من مجال هندسة البرمجيات، ومن أشهرها مجال تطوير الويب، والذي يهتم بتطوير تطبيقات الويب التي يتصفحها المستخدمون عبر متصفحات الويب، وكذا يعد تطوير تطبيقات الجوال أحد المجالات الفرعية من هندسة البرمجيات، وهو المجال المختص في تطوير تطبيقات موجهة إلى أنظمة تشغيل الهواتف الجوالة، مثل: أندرويد وأي أو إس iOS، وكذلك مجال تطوير تطبيقات سطح المكتب الذي يُعنى بتطوير تطبيقات لأنظمة تشغيل الحواسيب، ومنها ويندوز ولينكس وماك أو إس MacOS. قسم هندسة الشبكات Networks Engineering يعمل مهندسو الشبكات على تصميم الشبكات وبنائها وصيانتها دوريًا، والشبكة هي نظامٌ رقميٌّ يسمحُ للأجهزة الإلكترونية بالتواصل وتناقل البيانات، ولا يكاد مجالٌ تقنيٌّ أن يظهر إلا بالاعتماد على الشبكات، ما يجعل من هندسة الشبكات أحد أهم أقسام هندسة الحاسوب. قسم الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence يظفر قسم الذكاء الاصطناعي برواج واسعٍ في الآونة الأخيرة سواءً بين المبرمجين أو غيرهم، وذلك نظرًا للتقدم السريع والكبير في هذا المجال، ويعد الذكاء الاصطناعي قسمًا من أقسام هندسة الحاسوب، ويجمع مهندسو الذكاء الاصطناعي بين مجالات تعلم الآلة وتحليل البيانات ومجالات أخرى لتطوير برمجيات لأتمتة المهام الروتينية، ما يزيد من إنتاجية الشركات ويقلل التكاليف ويرفع الأرباح. قسم أمن المعلومات Information Technology يهتم قسم أمن المعلومات بإدارة أنظمة التشغيل وتنظيم العمليات عليها وحمايتها، كما يهتم بإدارة قواعد البيانات، ما يجعله مجالًا واسعًا يحتاج متخصصوه مهاراتٍ عديدة، منها: إدارة أنظمة التشغيل وإدارة الشبكات وإدارة قواعد البيانات والاختبار وتنقيح الأخطاء وتأمين التطبيقات وغيرها من المهارات. ما هي مواد هندسة الحاسوب؟ يدرس مهندسو الحاسوب مواد عديدة، منها: أساسيات الهندسة الكهربائية Electrical Engineering أساسيات علوم الحاسوب Computer Science أنظمة التشغيل Operating Systems الشبكات Networking التصميم والتحليل الهندسي Engineering Design and Analysis لنتعرف بعمقٍ عن ماهية كل مادة وأهميتها. أساسيات الهندسة الكهربائية تتفرع الهندسة الكهربية من مجال الهندسة، وتهتم الهندسة الكهربية بدراسة التطبيقات الكهربية في الأجهزة الحديثة، ولا سيما الدوائر الإلكترونية المتكاملة Integrated Circuits والترانزستورات Trasistors، واللذان يُعدَّان من القطع الأساسية في عتاد أي حاسوب، كما تهتم الهندسة الكهربية أيضًا بدراسة الإشارات ومعالجتها Signal Processing، وكذلك يدرس الإلكترونيات الدقيقة وأشباه الموصلات Microelectronics and Semiconductors. أساسيات علوم الحاسوب تشير علوم الحاسوب إلى دراسة الحاسوب والأنظمة الحاسوبية وطريقة عملها، ويتضمن ذلك دراسة البرمجة ولغاتها، ودراسة الخوارزميات وهياكل البيانات وتحليل البيانات وتأمين التطبيقات البرمجية، كما يتضمن دراسة أساسيات معمارية الحاسوب، والتي تهتم بمكونات الحاسوب الداخلية من معالج إلى الذاكرة العشوائية والذاكرة الصلبة وكيفية عمل هذه القطع معًا. أنظمة التشغيل يهتم مهندس الحاسوب بدراسة نظام التشغيل ومكوناته وطريقة عمله، ويتعرف على طريقة تطوير وظائف نظام التشغيل، مثل: إدارة الموارد وإدارة العمليات وإدارة الشبكات وغيرها، ويعلم أيضًا عوامل أمان نظام التشغيل وكيفية تطبيقها أثناء تطوير نظام تشغيل ومن ضمن ذلك اختبار النظام وتنقيح أخطائه، كما يدرس كيفية ارتباط هذا النظام بعتاد الحاسوب والتوافق معه. الشبكات تدخل دراسة الشبكات الحاسوبية ضمن مواد هندسة الحاسوب، إذ يدرس مهندس الحاسوب ماهية الشبكة ومكوناتها من حواسيب وخوادم وحواسيب مركزية وأجهزة أخرى، وطريقة عمل الشبكة وبروتوكولات تبادل المعلومات والبيانات والموارد والخدمات عبر الشبكة، ويعرف أنواع الشبكات المختلفة ومعايير اختيار النوع المناسب من الشبكات حسب احتياجات العمل، كما يتعلم بناء الشبكة ومبادئ تأمينها وحمايتها من الاختراق. التصميم والتحليل الهندسي يشير التصميم الهندسي في هندسة الحاسوب إلى عملية تصميم هيكل حاسوب أو جهاز إلكتروني وتحديد مواصفاته وإمكانياته، وتصميم نظام تشغيله وعمليات نظام التشغيل أيضًا، أما عملية التحليل الهندسي في هندسة الحاسوب فهي إحدى خطوات عملية التصميم الهندسي، ويشير التحليل الهندسي إلى عملية تحديد المشكلات التي يواجهها المهندس أثناء عملية التصميم وتفكيكها إلى مشكلات صغيرة وحل هذه المشكلات الصغيرة واحدة تلو الأخرى حتى يصل إلى حل للمشكلات الكبيرة في التصميم. ما الفرق بين علوم الحاسوب وهندسة الحاسوب وهندسة البرمجيات؟ تركز هندسة البرمجيات أساسيًا على دراسة البرمجيات ومكوناتها وطريقة عملها، ودراسة لغات البرمجة والنظريات البرمجية وطريقة تطوير برنامج ذي أداء سريعٍ وأمانٍ عالٍ، بينما تدرس هندسة الحاسوب عتاد الأجهزة الإلكترونية وكيفية بناء جهاز إلكتروني والمكونات الدقيقة للأجهزة، كما تدرس البرمجيات أيضًا ولا سيما التطبيقات منخفضة المستوى المستخدمة لتشغيل قطع العتاد المختلفة داخل الحاسوب. تتشابه علوم الحاسوب مع هندسة البرمجيات تشابهًا كبيرًا، ولكنها تختلف معها في دراسة العتاد، إذ يدرس طلاب علوم الحاسوب أمورًا عن عتاد الحاسب وكيفية عملها، ولكنها تختلف عن هندسة الحاسوب في مدى التعمق في دراسة العتاد، إذ يدرس مهندسو الحواسيب العتاد بعمق، حتى يدرسوا أدق أنواع العتاد، مثل: الدوائر الإلكترونية المتكاملة والترانزستورات، بينما لا يدرس طلاب علوم الحاسوب عن العتاد إلا علومًا نظريةً قليلة. ما هي أهم مهارات مهندس الحاسوب الناجح؟ تعد مهارات مهندس الحاسوب الناجح عديدة، ولعل أهمها: الشهادة التفكير المنطقي التفكير النقدي حل المشكلات المهارات الناعمة لنأخذ لمحة سريعة عن كل مهارة من هذه المهارات وأهميتها لمهندس الحاسوب. الشهادة لا شك أن الشهادة الجامعية في مجال هندسة الحاسوب مفيدة، فالتعليم الجامعي يساعدك على التعلُّم المنظم ويضمن وجود رقيب يتابع تطور مستواك، ولكنها كذلك ليست ضرورية للنجاح في تخصص هندسة الحاسوب وقد تعدلها الدراسة الذاتية والتطبيق العملي والخبرة في المجال فكثير من جهات العمل اليوم تشترط الخبرة في المجال أكثر من اشتراط الشهادات. فمصادر التعلم الذاتي كثيرة ومنوعة ومن بين مصادر التعلم البارزة عربيًا أكاديمية حسوب التي توفر لك من خلال دوراتها البرمجية في مختلف المجالات التقنية مميزات التعليم الأكاديمي من منهجية واضحة في التعلم وشهادة تثبت ما تعلمته ورقابة من خبير في هندسة الحاسوب، كما تمنحك مميزات التعليم الذاتي من مرونة التعلُّم وسهولته وسرعته وغيرها مما لا توفره الجامعة. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن التفكير المنطقي لا يستطيع مهندس الحاسوب مزاولة مهنته دون مهارات التفكير المنطقي فهو الذي يجعلك تكر بشكل منظم يساعدك علة فهم عتاد وبرمجيات الحواسيب ويوفر له مهارة التخطيط الجيد ويمنحك القدرة على اتباع خطواتٍ متسلسلة مرتبة مفصلة للوصول إلى أفضل حل للمشكلات التي تواجهها. التفكير النقدي يحتاج كل مهندس حواسيب إلى عقلٍ نقديٍّ يساعده على تحديد مواطن الضعف في برنامجه أو جهازه، فنقاط الضعف في البرنامج الرقمي ينتج عنها وصول المخترقين والمحتالين إلى بيانات المستخدمين، ما يؤدي إلى فقد الموثوقية والمصداقية، أما مواطن الضعف في الأجهزة سواءً حواسيب أو هواتف جوالة أو غيرها فإنَّها تؤدي إلى سوء تجربة المستخدم، مما يؤدي أيضًا إلى خسارة الموثوقية والمصداقية من العملاء. حل المشكلات تواجه مهندس الحاسوب مشكلاتٌ كثيرةٌ أثناء بناء الأجهزة والتطبيقات، مما يُحتِّم عليه تعلُّم مهارة حل المشكلات، وهذه المهارة مرتبطةٌ ارتباطًا وثيقًا بمهارة التفكير المنطقي، إذ يساعد التفكير المنطقي على وضع خطوات متسلسلة للوصول إلى أفضل حلٍّ للمشكلة؛ سواءً كانت هذه المشكلة برمجية أو مشكلة في تصميم الجهاز وتحديد الموارد والخامات أو غيرها. المهارات الناعمة عادةً ما يعمل مهندسو الحاسوب ضمن فرق عمل، فلا يستطيع مهندس حاسوب واحد تنفيذ جميع مهام من بناء جهاز إلكتروني إلى تطوير نظام تشغيل له ثم تطوير برمجيات موجهة لهذا الجهاز، وذلك يجعل تعلُّم مهارات التعامل مع الأصدقاء في فريق العمل أمرًا ضروريًا. ما وظائف هندسة الحاسوب؟ تفتح لك هندسة الحاسوب أبوابًا عديدة أمام وظائفٍ كثيرة، ومنها: متخصص دعم تقني مهندس DevOps خبير أمن معلومات خبير ذكاء اصطناعي مطور تطبيقات لنعرف مزيدًا من المعلومات عن كل وظيفة على حدة. متخصص دعم تقني يعمل متخصص الدعم التقني على تكوين النظام التقني للشركة، بدءًا من تنصيب الخوادم والشبكات، مرورًا باختبار النظام واستخراج نقاط ضعفه وحلها، وصولًا إلى صيانة النظام وترقيته دوريًا لضمان استمرار عمله على أفضل وجه. مهندس DevOps ينتشر مجال ديف أوبس DevOps بسرعة شديدة رغم حداثته، وذلك لما له من فوائد في تسريع عملية تطوير البرمجيات، ولتصبح مهندس DevOps عليك تعلُّم مجموعة من المهارات، أهمها: كتابة الشيفرات البرمجية لأتمتة المهام وإدارة أنظمة التشغيل والشبكات والخوادم، والتعامل مع الحاويات Containers وأشهرها دوكر Docker، وتنفيذ مهام الحوسبة السحابية ومنهجية التكامل المستمر والنشر المستمر CI|CD، وتأمين البنية التحتية اللازمة لتشغيل التطبيقات والخدمات وإدارة السجلات Logs ومراقبة حالة النظام Monitoring للكشف أي أخطاء فور وقوعها. خبير أمن معلومات يشرف خبير أمن المعلومات على اسكتشاف والثغرات الأمنية سواءً في عتاد الحواسيب أو في برمجياتها وحل هذه الثغرات ويعد أمن المعلومات أحد أهم وظائف هندسة الحاسوب، ويجب أن يكون خبير أمن المعلومات على دراية واسعة بأمن الشبكات ونظم التشغيل وقواعد البيانات، ويكون خبيرًا في الأمن السيبراني واختبار التطبيقات وتنقيح أخطائها. خبير ذكاء اصطناعي يعد الذكاء الاصطناعي واحدًا من وظائف البرمجة الحديثة الأكثر طلبًا في سوق العمل اليوم، وتتفرع منه مجالاتٌ عديدة، مثل: تعلم الآلة والتعلم العميق ومعالجة اللغة الطبيعية وغيرها، ويحتاج خبير الذكاء الاصطناعي إلى إتقان لغة برمجة، وتشتهر لغة البرمجة بايثون بشدة في هذا المجال، كما يحتاج إلى معرفة بأطر عمل الذكاء الاصطناعي وتعلُّم الآلة وأشهرها إطار عمل باي تورش PyTorch وتنسر فلو TensorFlow، وأن يتعرف أيضًا على مبادئ الإحصاء والرياضيات وتحليل البيانات، وكذا ينبغي عليه المعرفة بماهية الرؤية الحاسوبية Computer Vision والحوسبة السحابية Cloud Computing. مطور تطبيقات يتعلم مهندس الحاسوب العديد من لغات البرمجة والتقنيات خلال دراسته وتمكنه هذه المعرفة التقنية من تطوير العديد من أنواع التطبيقات ما بين تطبيقات ويب وتطبيقات هاتف وتطبيقات سطح مكتب، فلكلٍّ منها لغات برمجة وأطر عمل ومهارات خاصة به، لذا يشترك مطورو التطبيقات بجميع أنواعها في حاجتهم لدراسة لغة برمجة وإطار عمل وقاعدة بيانات ونظام تحكم في الإصدارات، بينما تختلف نوعية اللغات وأطر العمل بين التطبيقات المختلفة، فمثلًا يحتاج مطورو الويب لمعرفة إحدى لغات الويب، مثل: جافا سكريبت أو PHP أو روبي أو بايثون وغيرها، بينما يحتاج مطورو تطبيقات الهاتف إلى معرفة بلغة البرمجة جافا أو كوتلن لتطبيقات أندرويد وسويفت لتطبيقات أي أو إس iOS، أما مطورو تطبيقات سطح المكتب فيحتاج لمعرفة لغة البرمجة جافا Java أو سي بلس بلس ⁦C++⁧⁧⁧ الخاتمة إلى هنا نكون قد وصلنا لنهاية مقالنا الشامل الذي شرحنا فيه كل ما يخص هندسة الحاسوب التي تعد مجالًا واسعًا يوفر لدارسيه فرصًا وظيفية مميزة ذات رواتب مجزية ويفتح لمن يتقن مهاراته الواسعة الكثير من المجالات والتخصصات، وهو مجالٌ ذو مستقبلٍ مميز ولا سيما مجالاته المتعلقة بالذكاء الاصطناعي لذا ننصحك بالبدء بتعلم مهاراته من الآن واللحاق بركب التطور التقني الحاصل في شتى المجالات. اقرأ أيضًا تعرف على تخصص هندسة البرمجيات تعرف على وظائف البرمجة الأعلى أجرًا مدخل إلى تطوير البرمجيات Software Development الأخطاء السبع القاتلة لأيّ مشروع برمجيات شهادات البرمجة: أهميتها وسبل الحصول عليها ما هي مدة تعلم البرمجة؟

ربما كوّنت فكرة بعد قراءتك للمقالات السابقة حول أساسيات جافا سكريبت عما يمكن لهذه اللغة فعله، وكيفية استعمالها مع بقية تقنيات الويب، وكيف تبدو ميزاتها من منظور عام. لهذا نحاول في هذا المقال الاقتراب قليلًا من اﻷساسيات ونتعلم المزيد حول العمل مع المتغيرات وهي الكتل البرمجية اﻷبسط في جافا سكريبت. ننصحك قبل المتابعة في قراءة هذا المقال بالاطلاع على بعض المقالات السابقة مثل: أساسيات علوم الحاسوب. أساسيات HTML. أساسيات عمل CSS. الأدوات التي تحتاجها سنطلب إليك مع تقدم مقالنا كتابة بعض أسطر الشيفرة لنختر فهمك لما شرحناه. فإن كنت تستخدم متصفح حاسوب مكتبي، ستجد أن أفضل مكان لكتابة الشيفرة هو طرفية جافا سكريبت في المتصفح Web Console التي تمكّنك من التفاعل مع صفحة الويب عن طريق تنفيذ تعبيرات جافا سكريبت في سياق الصفحة (اضغط اﻷزرار "Ctrl" + "Shift" + "K" معًا لفتحها في متصفح فايرفوكس). المتغيّرات في جافا سكريبت يُعرّف المتغير بأنه حاوية تضم قيمة قد تكون عددًا يمكن أن نستخدمه لاحقًا في عملية جمع، أو سلسلة نصية يمكن أن نستخدمها كجزء من جملة. أمثلة عن المتغيرات لنلق نظرة على هذا المثال البسيط: <button id="button_A">Press me</button> <h3 id="heading_A"></h3> const buttonA = document.querySelector("#button_A"); const headingA = document.querySelector("#heading_A"); buttonA.onclick = () => { const name = prompt("What is your name?"); alert(`Hello ${name}, nice to see you!`); headingA.textContent = `Welcome ${name}`; }; See the Pen js-variables 1 by Hsoub Academy (@HsoubAcademy) on CodePen. عند النقر على الزر في هذا المثال سينفذ المتصفح بعض الشيفرة. إذ يعرض السطر اﻷول صندوقًا على الشاشة يطلب من المستخدم إدخال اسمه ومن ثم يخزّن الاسم كقيمة ضمن متغيّر. ويعرض السطر الثاني رسالة ترحيب تتضمن اسم المستخدم وقد أُخذ من المتغيّر في السطر السابق. أما السطر الثالث فيعرض الاسم على الصفحة. كيف سيكون الوضع دون متغيّرات؟ لكي نفهم الفائدة الكبيرة من استخدام المتغيرات، دعونا نفكّر بطريقة لكتابة شيفرة المثال السابق دون استعمال المتغيرات. سينتهي بنا اﻷمر إلى شيفرة من هذا القبيل: <button id="button_B">Press me</button> <h3 id="heading_B"></h3> const buttonB = document.querySelector("#button_B"); const headingB = document.querySelector("#heading_B"); buttonB.onclick = () => { alert(`Hello ${prompt("What is your name?")}, nice to see you!`); headingB.textContent = `Welcome ${prompt("What is your name?")}`; }; See the Pen js-variables 2 by Hsoub Academy (@HsoubAcademy) on CodePen. ربما لن تدرك جيدًا الصياغة التي استخدمناها حاليًا، لكن لا بد وأن تكون قد استوعبت الفكرة. فإن لم يكن لديك متغيرات، ستسأل المستخدم كل مرة عن اسمه إن احتجته في الشيفرة. إذًا من المنطقي استخدام المتغيرات، وستألفها مع تقدمك في تعلم جافا سكريبت. ومن المهم أن تعرف أنك قادر على تخزين أي شيء تقريبًا في المتغيرات وليس فقط النصوص والأرقام. فقد تضم المتغيرات بنى مركّبة من البيانات وحتى دالة بأكملها، وهذا ما ستتعلمه خلال تعلم لغة جافا سكريبت. ملاحظة: لقد أشرنا أن المتغيرات تضم قيمًا أي أن المتغيرات ليست قيمًا بحد ذاتها بل حاويات للقيم. يمكن أن تشبهها بعلبة من الكرتون تضع اﻷغراض بداخلها. التصريح عن المتغيرات لا بد من إنشاء المتغير قبل استخدامه، ندعو هذه العملية "تصريحًا عن المتغيّر". وكي نفعل ذلك في جافا سكريبت، نكتب الكلمة let يليها الاسم الذي تريده للمتغير كما يلي: let myName; let myAge; أنشأنا في الشيفرة السابقة متغيرين وأسميناهما myName و myAge. جرّب أن تكتب هذين السطرين في طرفية المتصفح ثم صرّح عن متغير أو أكثر وسمِّهما بالاسم الذي تريده. ملاحظة: يجب أن تنتهي جميع التعليمات في جافا سكريبت بفاصلة منقوطة (;)، فقد تعمل شيفرتك إن أهملتها سطرًا واحدًا لكنها لن تعمل إن حاولت كتابة عدة أسطر من الشيفرة دونها. لهذا تعود على استخدامها في نهاية كل تعليمة. بإمكانك اختبار وجود المتغيّر في بيئة التنفيذ أم لا بكتابة اسمه: myName; myAge; لا قيم حاليًا للمتغيرين السابقين، بل يمثلان حاويتان فارغتان. وعندما تضغط الزر "Enter" في الطرفية ستحصل على النتيجة undefined، لكن إن لم يكن المتغير موجودًا فستحصل على رسالة خطأ. جرّب أن تكتب: name; ملاحظة: لا تخلط بين متغيّر مصرّح عنه ولم تُسند له قيمة، ومتغير غير موجود أصلًا فهما أمران مختلفان تمامًا. فلو عدنا لمثال الصندوق، سيكون عدم وجود المتغير عدم وجود الصندوق، أما التصريح عن المتغير وعدم إسناد قيمة له فيعني أن الصندوق موجود لكنه فارغ. تهيئة المتغيّر حالما تصرح عن المتغير يمكنك تهيئته بإسناد قيمة له. نفّذ ذلك بكتابة اسم المتغيّر تليه إشارة المساواة (=) ثم القيمة التي تريدها. إليك مثالًا: myName = "Chris"; myAge = 37; جرّب أن تعود إلى طرفية المتصفح واكتب الشيفرة السابقة، ومن المفترض أن ترى بعدها كيف تعيد الطرفية القيمة التي أسندتها إلى المتغير. ونذكرّك بإمكانية عرض قيمة المتغير بمجرد كتابة اسمه في الطرفية. جرّب مجددًا الشيفرة التالية: myName; myAge; باﻹمكان أيضًا التصريح عن المتغير وتهيئته في نفس الوقت كالتالي: let myDog = "Rover"; وهذا ما ستفعله غالبًا لأنها طريقة أسرع. ملاحظة حول المتغيرات قد تصادف أيضًا طريقة مختلفة في التصريح عن المتغيرات وذلك باستخدام التعليمة var كما يلي: var myName; var myAge; لقد كانت هذه الطريقة هي الطريقة الوحيدة للتصريح عن المتغيرات في بدايات جافا سكريبت، وقد وجدت أنها طريقة مربكة أثناء الممارسة لهذا استبدلت لاحقًا بالتعليمة letفي النسخ الأحدث من جافا سكريبت، وهي تعليمة ﻹنشاء المتغيرات بشكل مختلف نوعًا ما عن var وتحل بعض المشاكل التي نتجت عنها. سنشرح تاليًا بعض نقاط الاختلاف بين التعليمتين لكننا لن نخوض بها جميعًا في الوقت الراهن، بل ستكتشف ذلك أثناء تقدمك في تعلم جافا سكريبت. لو كتبنا برنامج جافا سكريبت مكوّن من عدة أسطر تصرّح وتهيئ متغيرًا، بإمكانك استخدام التعليمة var للتصريح عن المتغيّر حتى بعد تهيئته وسيعمل! إليك مثالًا: myName = "Chris"; //تصريح وتهيئة متحول function logName() { console.log(myName); } logName(); var myName; //التصريح عن نفس المتحول من جديد ملاحظة: لن يعمل هذا المثال إن كتبت اﻷسطر السابقة سطرًا سطرًا في الطرفية، بل فقط إن نفذتها معًا في صفحة ويب. تعمل الشيفرة السابقة بسبب عملية تقديم أو رفع الكائن hoisting، لكنها لن تنفع مع التعليمة let. جرّب تبديل var بالتعليمة let في الشيفرة السابقة وستخفق العملية مع رسالة خطأ، وهذا أمر جيد، لأن تصريح متغير بعد تهيئته سابقًا مربك كثيرًا ويولد شيفرة صعبة الفهم. ومن ناحية ثانية، يمكن التصريح عن المتحول نفسه عدة مرات باستخدام var لكنك لن تستطيع ذلك مع let.ستعمل مثلًا الشيفرة التالية: var myName = "Chris"; var myName = "Bob"; لكن الشيفرة التالية ستعطي خطأً في السطر الثاني: let myName = "Chris"; let myName = "Bob"; وعليك أن تعيد كتابة الشيفرة لتصبح بالشكل: let myName = "Chris"; myName = "Bob"; ونؤكد أن وجود letهو قرار لغوي معقول، فلا معنى لتعريف المتغيرات مرة أخرى لأنها تربك القارئ. لهذه اﻷسباب وغيرها ننصحك باستخدام let في الشيفرة إلا إن كنت ستكتب صراحة شيفرة تدعم المتصفحات القديمة لأن جميع المتصفحات الحديثة تدعمها منذ عام 2015. ملاحظة: إن كنت ستجرّب الشيفرة التالية ضمن طرفية المتصفح فانسخها والصقها ككتلة واحدة. وفي متصفح كروم هنالك ميزة تسمح لك بإعادة تصريح المتغيرات باستخدام let وconst. > let myName = "Chris"; let myName = "Bob"; // SyntaxError: Identifier 'myName' has already been declared إن أدخلت الشيفرة سطرًا سطرًا: ستحصل على الخطأ > let myName = "Chris"; > let myName = "Bob"; // As two inputs: both succeed إن أدخلتهما معًا ستنجح العملية تحديث متغيّر بمجرّد أن تهيئ المتغير يمكنك تغيير قيمته مجددًا (تحديثها) بإسناد قيمة أخرى له. جرّب إدخال الأسطر التالية في طرفية المتصفح: Name = "Bob"; myAge = 40; نظرة إلى قواعد تسمية المتغيرات يمكنك أن تسمي متغيرك بأي اسم تريد مع وجود بعض القيود. وعمومًا التزم باستخدام المحارف اللاتينية (0-9, a-z, A-Z) ومحرف الشرطة السفلية (_). لا تستخدم محارف أخرى لأنها قد تسبب أخطاءً أو تجعل الشيفرة صعبة الفهم للقارئين حول العالم. لا تستخدم الشرطة السفلية في بداية اسم المتغيّر لأنه أسلوب مستخدم في بعض بنى جافا سكريبت وله دلالة خاصة. لا تستخدم أرقامًا في بداية الاسم، فهذا غير مسموح ويسبب خطأ. من العادات الآمنة أن تلتزم بحرف صغير في بداية الاسم، وإن أردت ضم عدة كلمات لتعيين اسم المتغير اكتب أحرف الكلمة اﻷولى جمعها بأحرف صغيرة ثم اجعل بدايات الكلمات التالية بأحرف كبيرة. وهذا ما استخدمناه في مقالنا حتى اﻵن. اجعل أسماء المتغيرات واضحة وتصف البيانات التي تخزّنها، ولا تستخدم أحرفًا مفردة أو عبارات طويلة. انتبه إلى أن المتغيرات حساسة لحالة اﻷحرف فالمتغير myAge مختلف عن myage. نقطة أخيرة: تجنب استخدام كلمات جافا سكريبت المحجوزة (التعليمات) كأسماء متغيرات مثل var و function و letو for، فلن يميزها المتصفح كمتغيرات وستظهر اﻷخطاء مباشرة. ملاحظة: إليك قائمة بالكلمات المحجوزة التي لا ينبغي استخدامها كأسماء متغيرات. وإليك بعض اﻷمثلة عن التسمية الجيدة للمتغيرات: age myAge init initialColor finalOutputValue audio1 audio2 وأمثلة عن التسمية السيئة: 1 a _12 myage MYAGE var Document skjfndskjfnbdskjfb thisisareallylongvariablenameman جرّب أن تسمي بعض المتغيرات وفقًا للنقاط التي ناقشناها سابقًا. أنواع المتغيرات توجد عدة أنواع للبيانات التي يمكن أن نخزنها ضمن المتغيرات، وسنناقشها باختصار في هذا القسم ونتعمق بها في مقالات لاحقة. لهذا سنلقي نظرة على أول نوعين. اﻷعداد بإمكانك تخزين اﻷعداد ضمن المتغيرات كاﻷعداد الصحيحة مثل (30) أو الأعداد العشرية مثل (2.234) وتُدعى أيضًا (أعداد عائمة float أو أعداد ذات فاصلة عائمة). ولا حاجة للتصريح عن نوع المتغير في جافا سكريبت على عكس العديد من لغات البرمجة اﻷخرى. وعندما تُخزّن أعدادًا ضمن المتغير لا داعي لإحاطة العدد بعلامتي تنصيص. let myAge = 17; النصوص (السلاسل النصية) السلاسل النصية هي مقاطع من نصوص، وعندما تخزّنها ضمن متغيّر لا بد من إحاطتها بعلامتي تنصيص مفردتين '' أو مزدوجتين "". فإن لم تفعل ذلك، تحاول جافا سكريبت تفسيرها كأسماء لمتغيرات أخرى. let dolphinGoodbye = "So long and thanks for all the fish"; القيم المنطقية وهي إحدى القيمتين true أو false( صحيح أو خاطئ). وتستخدمان عادة في اختبار تحقق شرط ما، ثم تنفيذ شيفرة بناءً على نتيجة الشرط. إليك مثالًا: let iAmAlive = true; لكن ما ستراه في الواقع شيفرة كهذه: let test = 6 < 3; وقد استخدم العامل (<) لاختبار إن كان الرقم 6 أصغر من 3 ثم خُزنت النتيجة false في المتغيّر. سترى ذلك بتفاصيل أكثر لاحقًا. المصفوفات تُعرّف المصفوفة بأنها كائن في جافا سكريبت يضم عدة قيم تفصل بينها فاصلة , ضمن قوسين مرّبعين []. جرّب إدخال الأسطر التالية في الطرفية: let myNameArray = ["Chris", "Bob", "Jim"]; let myNumberArray = [10, 15, 40]; بمجرّد أن تعرّف المصفوفات، تستطيع الوصول إلى أي قيمة من القيم المخزنة ضمنها باﻹشارة إلى موقعها. جرّب ما يلي: myNameArray[0]; //'Chris' تعيد myNumberArray[2]; // 40 تعيد تحدد اﻷقواس المربعة بعد اسم المصفوفة ترتيب القيمة الموافق لموقعها في المصفوفة، وانتبه إلى أن المصفوفات في جافا سكريبت تبدأ من الصفر. الكائنات تمثل الكائنات في لغات البرمجة بنية من الشيفرة تنمذج شيئًا في الواقع. فقد تنمذج كائنًا بسيطًا مثل صندوق يتضمن معلومات مثل طوله وعرضه وارتفاعه، أو قد يمثل الكائن شخصًا ويتضمن اسمه وطوله ووزنه واللغات التي يتكلمها وكيف ستقول "مرحبًا" له وهكذا. جرّب الشيفرة التالية في الطرفية: let dog = { name: "Spot", breed: "Dalmatian" }; وكي تسترجع المعلومات المخزنة في كائن، يمكنك استخدام الصياغة التالية: dog.name; لن نشرح أكثر عن الكائنات هنا، بل سنترك اﻷمر لمقالات أخرى. التحديد التلقائي للنوع تُحدد جافا سكريبت النوع تلقائيًا dynamically typed language ويعني ذلك أنك لن تحتاج إلى تحديد نوع البيانات التي تخزنها (أعداد، سلاسل نصية، مصفوفات) في متغير على عكس لغات أخرى. فإن صرحت عن متغير وأسندت إليه قيمة ضمن إشارتي تنصيص سيفهم المتصفح أن المتغير هو سلسلة نصية. let myString = "Hello"; وحتى لو كان ما داخل إشارتي التنصيص مجرد أرقام سيبقى نوع المتغير نصيًا فانتبه إلى ذلك: let myNumber = "500"; // المتغير من النوع النصي هنا typeof myNumber; myNumber = 500; // اﻵن يصبح المتغير عددًا typeof myNumber; جرّب أن تدخل الأسطر اﻷربعة السابقة في الطرفية سطرًا تلو اﻵخر وراقب النتيجة. لاحظ أننا نستخدم عامل خاص هو typeofيعيد نوع المتغيّر الذي تذكره بعده. فعندما استُدعي لأول مرة أعاد القيمة string لأن المتغير myNumber حتى لحظة كتابته كان نصيًا، لكن عندما استدعيته في المرة الثانية إعادة القيمة number. الثوابت في جافا سكريبت يمكن التصريح عن الثوابت constants في جافا سكريبت كما تصرّح عن المتغيرات لكن باستخدام التعليمة const مع بعض الاستثناءات: عليك تهيئة الثابت عندما تعرّفه. لا يمكن أن تسند لها قيمة أخرى بعد تهيئتها. إذ يمكنك مثلًا التصريح عن المتغير باستخدام letدون أن تهيئه: let count; لكن إن حاولت أن تفعل ذلك باستخدام const سترى رسالة خطأ: const count; يمكنك بعد التصريح عن متغير باستخدام let أن تهيئه في خطوة منفصلة (تُدعى بعملية إعادة اﻹسناد re-assigning): let count = 1; count = 2; لكن إن حاولت ذلك عند استخدام const سترى رسالة خطأ أيضًا: const count = 1; count = 2; وعلى الرغم من أن الثوابت في جافا سكريبت تشير دائمًا إلى نفس القيمة إلا أنه يمكن تغيير محتوى هذه الثوابت في بعض اﻷنواع مثل الكائنات. إليك مثالًا: const bird = { species: "Kestrel" }; console.log(bird.species); // "Kestrel" بإمكانك تحديث أو إضافة أو إزالة خاصيات من كائن حتى لو كان مصرّحًا عنه باستخدام const، فحتى لو تغير المحتوى في هذه الحالة، فسوف يشير الثابت دائمًا إلى نفس الكائن. bird.species = "Striated Caracara"; console.log(bird.species); // "Striated Caracara" متى نستخدم الثوابت والمتغيرات؟ لماذا نستخدم const إن لم تكن تفعل الكثير موازنة بالتعليمة let؟ لأن الواقع يقول أنها ذات فائدة كبيرة. فلو اطلع أي قارئ على شيفرة عُرّف فيها ثابت باستخدام const سيعرف بالتأكيد أن هذه القيمة لن تتغير لاحقًا وسيرتبط اسم هذا الثابت بقيمة ثابتة دائمًا. نتبنى في سلسلة مقالاتنا القاعدة التالية بخصوص let و const وهي كالتالي: استخدم const عندما تستطيع و let عندما يجب عليك ذلك. أي إن كنت تستطيع إسناد قيمة للمتغير عند التصريح عنه ولن تحتاج لتغييرها فصرّح عنه كثابت وإلا صرّح عنه كمتغير. الخلاصة تعرفنا في هذا المقال على المتغيرات والثوابت في لغة جافا سكريبت وأصبحت تمتلك معرفة لا بأس بها حول إنشائها واستخدامها، وسنكمل في مقالات أخرى تفصيل أنواع هذه المتغيرات وطرق استخدامها والتعامل معها. ترجمة -وبتصرف- لمقال Storing the information you need-Variables اقرأ أيضًا المقال السابق: الدوال وإعادة استخدام الشيفرة في جافا سكريبت تجربتك اﻷولى مع جافا سكريبت تعلم لغة جافا سكريبت من الصفر حتى الاحتراف أساسيات لغة جافاسكربت

نعرفك في مقال اليوم على لغة جافا Java إحدى لغات البرمجة العريقة عامة الأغراض وذائعة الصيت بين أوساط المطورين، ونكتشف أبرز مميزاتها وعيوبها ومجالات استخداماتها، ونختم المقال بمجموعة من النصائح والخطوات التي تسهل عليك تعلم الجافا من الصفر حتى الاحتراف. ما هي لغة جافا لغة جافا Java هي لغة برمجة عامة الأغراض أطلقتها شركة صن ميكروسيستمز Sun Microsystems عام 1995، وكان الهدف من تطويرها في الأساس إنشاء لغة برمجة محمولة ومستقلة عن نظام التشغيل فخرجوا لنا بلغة البرمجة جافا Java التي اقتبس اسمها من جزيرة جافا المشهورة بإنتاج القهوة وهي كما تعرف المشروب المفضل لدى معشر المبرمجين، كما أن شعار اللغة يأخذ شكل فنجان من القهوة. وفي عام 2009 استحوذت شركة أوراكل Oracle على شركة Sun Microsystems فأصبحت هي المالك الفعلي للغة البرمجة جافا. وعملت على تطوير إصدارات مختلفة من اللغة وأحدث إصدار من جافا عند كتابة هذا المقال هو Java SE 21 الصادر في سبتمبر عام 2023، وهو إصدار طويل الدعم LTS (سينتهي دعمه الرسمي في سبتمبر 2028) وقد فرضت لغة جافا نفسها اليوم كإحدى أشهر وأقوى لغات البرمجة في العالم، كما أنها من لغات البرمجة الأعلى طلبًا في سوق العمل وهي تستخدم في العديد من المجالات والتطبيقات التي سنتعرف عليها في فقرات لاحقة. ما أهمية آلة جافا الوهمية JVM للغة البرمجة جافا؟ تعتمد لغة جافا في تصميمها على مبدأ الكتابة مرة واحدة والتشغيل في أي مكان "write once, run anywhere" مستعينة بما يسمى آلة جافا الوهمية Java Virtual Machine أو ما يعرف اختصارًا JVM، فأي نظام تشغيل مثبت عليه JVM يمكنه تشغيل تطبيقات جافا دون أي تغيير في الكود، وآلة جافا الوهمية أو الافتراضية هي عبارة عن برنامج موجود ضمن نظام التشغيل مهمته تفسير كود البايت لجافا Java bytecode كي يتمكن من العمل على أجهزة مختلفة وأنظمة مختلفة سواء ويندوز أو لينكس أو ماك أو أندرويد …إلخ فهي بمثلة المحرك الذي يحول كود البايت إلى لغة الآلة الخاص بكل نظام. لم تكن هذه الآلية في العمل متاحة في لغات البرمجة الأخرى والتي كانت تتطلب إعادة كتابة التعليمات البرمجية لكل نظام تشغيل على حدا. ولعل هذه الميزة هي أبرز ما ميز لغة جافا عن باقي لغات البرمجة، ولا تقتصر أهمية آلة جافا الوهمية على تمكين برنامج جافا من العمل في أي بيئة تشغيل، بل تساهم الآلة الوهمية كذلك في الحفاظ على ذاكرة برامج جافا وتحسينها فهي تتضمن ميزة تراقب البرنامج بشكل مستمر وتبحث عن أي بيانات مهملة وغير مستخدمة في الذاكرة وإزالتها ما يساهم في زيادة أداء البرامج وسرعتها. مميزات لغة جافا تتميز لغة جافا بالعديد من الجوانب الإيجابية ومن أبرزها: تعد واحدة من لغات البرمجة عالية المستوى وسهلة التعلم. لغة عامة الأغراض ومتعددة الاستخدامات وتصلح لتطوير العديد من التطبيقات. لغة مشهورة وذائعة الصيت وتملك مجتمع دعم كبير ونشيط يضم الكثير من المطورين المحترفين. يمكن تشغيل أكواد جافا على أي نظام تشغيل بفضل آلة جافا الوهمية JVM. توفر ميزات تعزز أداء البرامج مثل ميزة تجميع للبيانات المهملة في الذاكرة ومسحها تلقائيًا. لغة برمجة آمنة وتوفر العديد من المميزات لحماية التطبيقات. تدعم البرمجة الموزعة أي يمكن بسهولة توزيع تطبيقات Java عبر أجهزة متعددة. سلبيات لغة جافا بالرغم من أن لغة جافا تعد واحدة من لغات البرمجة سهلة التعلم لكنها أصعب من لغات أخرى أحدث مثل بايثون وروبي والتي تناسب المبتدئين أكثر. تعد لغة جافا أبطأ من بعض لغات البرمجة الأخرى مثل C وC++‎. لا توفر الكثير من الأدوات القوية فيما يتعلق بإنشاء واجهات المستخدم الرسومية GUI مقارنة بلغات أخرى مثل بايثون أو C#‎. استخدام لغة جافا مجاني للاستخدامات الشخصية والتطويرية، لكن شركة أوراكل تفرض رسومًا مالية للاستخدام التجاري لإصدارات جافا من الإصدار 11 والإصدارات الأحدث. استخدامات جافا تتميز لغة جافا Java بكونها لغة عامة الأغراض وهي تصلح للاستخدام في مجموعة واسعة من التطبيقات ومن أبرز استخدامات جافا نذكر: تطوير تطبيقات الجوال (تطبيقات أندرويد Android) تطوير الويب تطوير تطبيقات سطح المكتب برمجة ألعاب الفيديو والألعاب الإلكترونية برمجة تطبيقات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء لنناقش كل استخدام من هذه الاستخدامات وأهمية استخدام لغة البرمجة جافا فيه. تطوير تطبيقات الجوال (تطبيقات أندرويد Android) كانت لغة جافا Java اللغة الافتراضية المعتمدة من قبل جوجل من أجل برمجة تطبيقات الأندرويد وهي توفر العديد من المكتبات والأدوات المساعدة في تطوير تطبيقات جوال أصيلة Native سريعة وعالية الأداء وقادرة على الوصول بسهولة إلى كافة موارد ومميزات الجوال. وبالرغم من أن جوجل طورت فيما بعد لغة كوتلن Kotlin واعتبرتها اللغة البرمجية الجديدة المعتمدة لتطوير تطبيقات أندرويد عام 2019 إلا أن لغة جافا لا تزال مستخدمة بشكل كبير في برمجة تطبيقات الجوال. تطوير الويب تصلح لغة جافا أيضًا للاستخدام في مجال تطوير الويب، فهي توفر مجموعة كبيرة من المكتبات وأطر العمل وواجهات برمجة التطبيقات APIs التي تسهل عليك تطوير تطبيقات الويب نذكر من بينها: Spring وMicroNaut و Google Web Toolkit أو اختصارًا GWT، كما أنها لغة برمجة آمنة وتوفر العديد من الميزات المدمجة التي يحتاجها مطورو الويب لتطوير تطبيقات آمنة وموثوقة مثل ميزة التحكم في الوصول Access control والمصادقة Authentication. تطوير تطبيقات سطح المكتب تساعد لغة جافا على برمجة تطبيقات سطح مكتب متوافقة مع كافة أنظمة التشغيل وذات واجهات مستخدم أنيقة وقادرة على تخزين ومعالجة البيانات بكفاءة، وتوفر العديد من الأدوات المساعدة لتطوير تطبيقات سطح المكتب وأشهرها Java Swing و JavaFX وهي عبارة عن مجموعة أدوات توفر لك ما تحتاجه لبناء واجهات المستخدم الرسومية GUI لتطبيقات سطح المكتب. برمجة الألعاب الإلكترونية تعد لغة جافا Java واحدة من أشهر لغات برمجة الألعاب الإلكترونية وبشكل خاص ألعاب الجوال فهي تدعم ميزة تعدد الخيوط threads والمعالجة على التوازي، وتوفر محركات ألعاب ومكتبات وأطر عمل مساعدة في مجال تطوير الألعاب ثنائية وثلاثية الأبعاد متعددة المنصات مثل jMonkeyEngine و libGDX وLWJGL. ومن أشهر الألعاب المطورة باستخدام لغة البرمجة جافا نذكر: لعبة ماين كرافت Minecraft لعبة Asphalt 6 لعبة Star Wars Galaxies برمجة تطبيقات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء تناسب لغة البرمجة جافا Java تطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة وتطوير تطبيقات مضمنة لإنترنت الأشياء IoT فهي توفر العديد من مكتبات تعلم الآلة، كما توفر واجهات برمجة التطبيقات APIs مفيدة في هذا المجال مثل مكتبة TensorFlow و Scikit learn و JML و Weka والتي يمكن الاعتماد عليها لتطوير تطبيقات ذكاء اصطناعي متوافقة مع مختلف المنصات، كما أنها لغة برمجة قوية قادرة على التعامل بكفاءة مع البيانات الضخمة Big Data وتحليلها بسرعة وفعالية. ما الفرق بين جافا و جافا سكريبت بالرغم من تشابه اسمي اللغتين، إلا أن لغة جافا ولغة جافا سكريبت هما لغتا برمجة مختلفتان تمامًا، ولكل منهم صياغة وطريقة مختلفة في كتابة التعليمات والأكواد البرمجية لكنهما تشتركان في بعض الجوانب وتختلفان في جوانب أخرى. تتشابه هاتان اللغتان بكونهما من لغات البرمجة عالية المستوى والشائعة بين معشر المطورين، لكن لغة البرمجة جافا هي لغة برمجة مصرفة compiled عامة الأغراض تستخدم لإنشاء مختلف أنواع التطبيقات التي تعمل ضمن آلة جافا الافتراضية JVM، أو ضمن متصفح يدعم جافا من خلال ما يعرف باسم بريمجات جافا Java applet وتعتمد لغة جافا بشكل أساسي على نموذج البرمجة كائنية التوجه OOP . أما لغة جافا سكريبت فهي لغة برمجة نصية مفسرة interpreted طورتها شركة Netscape Communications عام 1995 وكان الغرض الأساسي منها هو جعل صفحات الويب تفاعلية وديناميكية تعمل ضمن المتصفح أو من طرف العميل كما أنها أصبحت فيما بعد قادرة على العمل خارج المتصفح والعمل من جانب الخادم بفضل بيئة التشغيل نود جي إس Node.js وتدعم لغة جافا سكريبت كل من نموذج البرمجة الإجرائية ونموذج البرمجة كائنية التوجه بنفس الوقت. ما الفرق بين جافا وكوتلن لغة كوتلن Kotlin هي لغة برمجة منبثقة عن لغة جافا Java وهي تعد كذلك من لغات البرمجة القوية والتي تتشابه مع لغة جافا في كونها لغة كائنية التوجه OOP وتعمل ضمن آلة جافا الافتراضية JVM وتتوافق مع العديد من المنصات والأنظمة، كما أنها لغة عامة الأغراض وتستخدم لتطوير مختلف التطبيقات مثل تطبيقات الجوال والويب. ورغم تشابه اللغتين في عدة جوانب إلا أن لغة كوتلن Kotlin أحدث من لغة جافا، وتضيف عدة تحسينات عليها، إذ توفر كوتلن نظامًا صارمًا للتحقق من الأنواع يسهل على المطورين كشف الأخطاء وصيانة الكود البرمجي، وتوفر ميزات لتعزيز أمان التطبيقات مثل أمان القيم الفارغة Null Safety التي تمنع المبرمج من تعيين قيمة فارغة لمتغير ما، فضلًا عن كون شيفراتها البرمجية أكثر اختصارًا وأسهل مقروئيةً، وتستهلك موارد وذاكرة أقل من نظيرتها المكتوبة بلغة جافا Java، وهي كذلك تمكنك من كتابة توابع برمجية جديدة لتوسيع الأصناف البرمجية classes دون الحاجة إلى تعديل الأصناف نفسها. خطوات تعلم جافا إذا كنت ترغب في تعلم جافا Java ولكنك مشتت ولا تعرف من أين تبدأ، فإليك قائمة بأبرز الخطوات التي تساعدك على تعلم لغة جافا من الصفر حتى الاحتراف: قبل البدء بخطوات تعلم لغة جافا أسس نفسك في الخوارزميات والتفكير المنطقي فهي خطوة أساسية لتعلم أي لغة برمجة وفهمها بصورة أسرع. حدد هدفك من تعلم جافا ونوع التطبيقات الذي تهدف لتطويرها باستخدامها، فهذا يساعدك على التركيز على دراسة المواضيع التي تهمك أكثر من غيرها. تعلم كيفية تثبيت لغة جافا على جهازك وكيفية استخدام أحدد محررات الأكواد أو بيئات التطوير المتكاملة IDE الخاصة بها كي تتمكن من كتابة وتنفيذ أكواد جافا وجرب كتابة أول برنامج لك في جافا. تعلم أساسيات البرمجة بلغة جافا مثل أسلوب كتابة شيفرات جافا ومفاهيم المتغيرات وأنواع البيانات الأساسية وهياكل البيانات في جافا واستخداماتها وكيفيه كتابة تعليمات التحكم كالشروط وحلقات التكرار واستخدام الدوال البرمجية. طبق ما تتعلمه من أساسيات على برامج بسيطة مثل برامج حل المعادلات أو ترتيب مجموعة من البيانات بطرق مختلفة، وتدرب على اكتشاف ومعالجة الأخطاء البرمجية فهذه مهارة أساسية لأي مبرمج. بعد أن تتقن الأساسيات انتقل لتعلم مفاهيم متقدمة في جافا وأهمها مبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP ومفاهيم الأصناف والكائنات وتعدد الخيوط Java Multi-threading، والحزم والواجهات، وآلية التعامل مع استثناءات جافا Exceptions، وعمليات الإدخال والإخراج، وغيرها من التقنيات التي تساعدك على بناء تطبيقات متكاملة بلغة جافا. تعلم أهم المكتبات وأطر العمل المفيدة لتطوير التطبيقات التي تهتم بها وفق الهدف أو المجال الذي حددته في الخطوة الأولى، وابدأ بتطوير تطبيقات متكاملة تعزز خبرتك في هذا المجال وطور عدة مشاريع تعزز خبرتك في هذا المجال. ابحث عن فرصة عمل مناسبة للعمل كمطور جافا وبناء مشاريع فعلية لعملاء حقيقين، فالعمل الفعلي هو ما يعزز خبرتك الحقيقة ويساعدك على معرفة متطلبات سوق العمل بشكل أفضل. لا تتوقف عن التعلم أبدًا، فالبرمجة مجال متجدد ومتطور بشكل مستمر وعليك التعلم بصورة مستمرة لتتمكن من الحفاظ على الصدارة ولا تتقادم معلومات. ستجد الكثير من مصادر التعلم المنوعة عبر الانترنت التي تساعدك على تعلم برمجة جافا بصورة ذاتية من دروس ومقالات لتعلم جافا ومقاطع فيديو وكتب ودورات تدريبية وغيرها، لكن من المهم أن تنظم وقتك في التعلم وتختار مصادر تعلم موثوقة تناسب أسلوبك في التعلم ولا تشتت نفسك بكثرة المصادر. كما يمكنك الاطلاع على دورس ومقالات لغة جافا التي تنشرها أكاديمية حسوب بصورة دورية، وإذا واجهت أي تساؤل حول لغة جافا يمكن طرحه في قسم أسئلة البرمجة في الأكاديمية أو في مجتمع حسوب IO ليجيبك عليك نخبة من المبرمجين والمطورين المحترفين. الخلاصة تعرفنا اليوم على لغة البرمجة جافا التي تعد واحدة من لغات البرمجة المشهورة ومتعددة الاستخدامات والتي تصلح لإنشاء مجموعة متنوعة من التطبيقات بدءًا من تطبيقات الهاتف الجوال والألعاب البسيطة وحتى البرامج المتطورة كبرامج المحاسبة وتطبيقات الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات الضخمة، ومهما كان التخصص أو المجال البرمجي الذي تهتم به فإن قرار تعلم الجافا سيكون ملائمًا للعمل بهذا التخصص. اقرأ أيضًا الدليل السريع للغة البرمجة Java تعرف على ماهية جافا Java مدخل إلى أساسيات البرمجة بلغة Java: ما هي البرمجة؟ كيفية كتابة برامج صحيحة باستخدام لغة جافا Kotlin هو جافا الجديد

نعرفك في مقال اليوم ما هي لغة الآلة أو لغة الأصفار والوحدات والتي تقع في أدنى مستويات لغات البرمجة، وتستخدم للتخاطب والتفاعل المباشر مع أجهزة الحواسيب، ونكتشف معًا ما هي مميزات لغة الآلة، وما الفرق بين لغة الآلة ولغة التجميع، ونستعرض أمثلة على لغة الآلة واستخداماتها، وطريقة تنفيذ تعليماتها من قبل الحواسيب المختلفة. مستويات لغات البرمجة قبل أن نتعرف ما هي لغة الآلة لنوضح ما هي لغة البرمجة؟ وما هي المستويات التي مرت بها لغات البرمجة خلال تطورها قبل أن تتطور وتنبثق منها العديد من الأنواع والتسميات. إن لغة البرمجة هي الأسلوب الذي يعتمده البشر للتخاطب مع الحواسيب وغيرها من الأجهزة القابلة للبرمجة وطلب تنفيذ الأوامر منها، وهي تكتب أو تصاغ على شكل سلسلة من الأوامر المتتالية، وتحفظ على هيئة برامج حاسوبية أو تطبيقات ثم تمرر حاسوب لتنفيذها والحصول على النتائج المطلوبة. وقد مرت لغات البرمجة خلال تطويرها بعدة مراحل أو مستويات ومن أبرزها: لغات منخفضة المستوى Low-Level Languages لغة الآلة Machine Language لغة التجميع Assembly Language لغات متوسطة المستوى Mid-Level Languages لغات عالية المستوى High-Level Languages لنتعرف على مميزات وسمات كل لغة من هذه اللغات. لغات منخفضة المستوى Low-Level Languages كانت لغات الجيل الأول للحواسيب لغات منخفضة المستوى مكونة من مجموعة من التعليمات التي تدخل إلى الحاسوب في شكل قابل للتنفيذ مباشرة بواسطة معالج الحاسوب حيث كانت التعليمات البرمجية مكونة من أرقام مكتوبة بالنظام الثنائي binary system وهو نظام أساسه العدد 2، أو النظام الست عشري hexadecimal وهو نظام أساسه العدد 16وكان من الممكن تنفيذ هذه البرامج مباشرة. على سبيل المثال تسلسل الأرقام التالي ليس سوى مثال على جزء من كود برمجي مكتوب بلغة الآلة لبرنامج حاسوبي يجمع عددين: 11101100, 11011010, 10100001, 11011101, 01011111, 10111110, 11101110, 00101101, 11010111, 11101100, 11011011, 11101110, 11101110, 11011101, 00001010, 10101011, 11101110, 11101110, 11001110, 10111010, 10101010, 10101101, 11101010, 11101111, 00011010, 11010010, 11101110, 00011010, 10101011, 11101110, 11101110, 10101110, 11101010, 11101011, 11101010, 00001000, 00001010, 11101110, 11001010 إن تعليمات البرنامج السابق مكتوبة بالنظام الثنائي Binary System، وفي حال استخدامنا النظام الست عشري hexadecimal لكتابة التعليمات سيكون البرنامج على النحو التالي: 0xEC, 0xDA, 0xA1, 0xDD, 0x5F, 0xBE, 0xEE, 0x2D, 0xD7, 0xEC, 0xDB, 0xEE, 0xEE, 0xDD, 0x0A, 0xAB, 0xEE, 0xEE, 0xCE, 0xBA, 0xAA, 0xAD, 0xEA, 0xEF, 0x1A, 0xD2, 0xEE, 0x1A, 0xAB, 0xEE, 0xEE, 0xAE, 0xEA, 0xEB, 0xEA, 0x08, 0x0A, 0xEE, 0xCA وكما تلاحظ فقد كانت كتابة وقراءة لغة الآلة صعبة ومعقدة للغاية، لهذا السبب ظهرت لغات الجيل الثاني أو ما يعرف بلغات التجميع assembly languages وهي عبارة عن لغات ذات مستوى منخفض أيضًا لكن كودها البرمجي أسهل في الفهم نوعًا ما، فقد ابتكر علماء الحاسوب لغة التجميع لتكون بمثابة لغة وسيطة أسهل في الفهم والقراءة، وهي تتضمن مجموعة محدودة من التعليمات الخاصة بالتعامل المباشر مع العتاد الصلب والتجهيزات الإلكترونية القابلة للبرمجة، وهي تختلف بحسب ببنية كل معالج فكل جيل من المعالجات له لغة التجميع الخاصة به. على سبيل المثال، يوضح الكود التالي برنامجًا مكتوبًا بلغة التجميع لجمع عددين وهو مخصص للعمل على معالج Intel x86 ويجمع العددين 5 و 7 assembly section .data num1 dd 5 num2 dd 7 result dd 0 section .text global _start _start: mov eax, [num1] add eax, [num2] mov [result], eax ; Exit the program mov eax, 1 ; System call number for exit xor ebx, ebx ; Exit status 0 int 0x80 ; Make system call إذا قرأت الكود السابق فستنتج أن أول قسم منه Section .data يعرَف العددين num1 و num2 وهي المدخلات المطلوب جمعهما، كما يعرف متغير result لحفظ نتيجة الجمع، أما القسم _start فهو يشير لبداية البرنامج. وبعدها تبدأ التعليمات الفعلية حيث تنقل التعليمة mov eax, [num1] القيمة المخزنة في num1 إلى المُسجَّل eax وتنقل التعليمة add eax, [num2] القيمة المخزنة في عنوان num2 إلى هذا المُسجَّل، وبعدها تُنقَل قيمة المُسجَّل إلى المتغير result الذي يخزن نتيجة الجمع النهائية، وتستخدم التعليمات الثلاثة الأخيرة للخروج من البرنامج وإنهاء تنفيذه. كما تلاحظ هذه اللغة مفهومة أكثر من لغة الآلة المليئة بالأصفار والوحدات لكنها لا تزال صعبة ومربكة، وتحتاج من المبرمج لأن يهتم بتفصيل دقيقة مثل تحديد المسجلات التي سيتم استخدامها ونقل البيانات إليها أو منها أثناء تنفيذ البرنامج، كما أنها لا تصلح لتطوير البرامج والخوارزميات المتقدمة وستنتج قدرًا كبيرًا من الكود لتنفيذ كل عمليلة. لغات متوسطة المستوى Mid-Level Languages بعد لغة التجميع، طورت لغات برمجة أخرى مثل بيزك BASIC وفورتران FORTRAN وباسكال Pascal وسي C و C++‎ سميت بلغات البرمجة متوسطة المستوى، وهي لغات تقع في مكان وسطي بين لغات البرمجة منخفضة المستوى ولغات البرمجة ذات عالية المستوى مثل بايثون Python أو جافا Java، وهي تتيح للمبرمجين التحكم في التفاصيل الدقيقة للعتاد، وتوفر في نفس الوقت مستوى أعلى من المرونة في التعامل. على سبيل المثال لجمع عددين بلغة البرمجة C سيكون الكود بالشكل التالي: #include <stdio.h> int main() { // تعريف المتغيرات int num1 = 5; int num2 = 7; int result; // جمع الأرقام result = num1 + num2; // طباعة النتيجة printf("النتيجة هي: %d\n", result); return 0; } لغات عالية المستوى High-Level Languages أخيرًا ظهرت لغات الجيل الثالث أو لغات البرمجة عالية المستوى مثل بايثون Python وروبي Ruby وجافا سكريبت JavaScript لتبسيط البرمجة على المطورين والمبرمجين، فهذه اللغات تعد من أسهل لغات البرمجة وتكتب تعليماتها بمفردات قريبة من مفردات اللغة الانجليزية المحكية، وهي سهلة القراءة والفهم من قبل البشر، ولا تضطرنا للتعامل مع التفاصيل الدقيقة المتعلقة بالعتاد. لكن هذه اللغات تحتاج إلى ترجمتها أو تفسيرها ليفهمها معالج الحاسوب ثم يتمكن من تنفيذها بالشكل الصحيح. وهذه اللغات ليست مرتبطة بنوع جهاز معين حيث يمكن تحويل أوامرها إلى تعليمات مختلفة بلغة الآلة حسب كل جهاز كي يتمكن من تفسيرها وتنفيذها. على سبيل المثال يحقق الكود التالي بلغة بايثون نفس وظيفة الكود السابق لجمع عددين، ويمكنك أن تلاحظ بساطة وسهولة اللغة ومدى قربها من كلامنا المحكي مقارنة بالأكواد السابقة: # تعريف المتغيرات num1 = 5 num2 = 7 # جمع الأرقام result = num1 + num2 # طباعة النتيجة print("النتيجة هي:", result) ما هي لغة الآلة وكيف تعمل لغة الآلة أو لغة الأصفار والواحدات هي لغة برمجة تتكون من أوامر وتعليمات مكتوبة بطريقة يستطيع الحاسوب فهمها ومعالجتها، فالحاسوب يفهم في الواقع فقط الأصفار والواحدات حيث أن الرقم 1 يعني وجود تيار أو جهد كهربائي، والرقم 0 يعني عدم وجود تيار أو جهد كهربائي. وفي بدايات ظهور الحواسيب كانت هذه الأرقام تحول إلى أوامر، ومن ثم تنفذ مباشرة بواسطة وحدة المعالجة المركزية CPU. ويكون كل أمر عبارة عن رمز رقمي أو سلسلة من الرموز الرقمية الممثلة بالنظام الثنائي أو الست عشري كما شرحنا سابقًا، وتجدر الإشارة الأن هذه الرموز الرقمية خاصة بكل جهاز حيث تطور لكل بنية معالجات لغة آلة خاصة به. وقد كانت الطريقة الوحيدة لإدخال هذه التعليمات إلى الحواسيب في بدايات ظهورها هي من خلال البطاقات المثقبة فإجهزة الحواسيب الأولى لم تكن أجهزة قادرة بعد على تخزين البيانات في ملفات لذا إذا أردت كتابة برنامج بلغة الآلة وإدخاله للحاسوب فإن الطريقة الوحيدة هي استخدام هذه البطاقات المثقبة. تحتوي كل بطاقة على ثقوب تُعبر عن تعليمات محددة للكمبيوتر حول المهام التي نريد تنفيذها، فإذا كان الثقب موجودًا سيمثل القيمة 1، وإذا لم يكن هناك ثقب يمثل القيمة 0، وكان لهذه البطاقات أشكال عديدة لكن أشهرها كان البطاقة المكونة من 80 عمودًا التي طورتها شركة IBM في عام 1928 كما هو موضح في الصورة التالية. مصدر الصورة تخيل أنك ستحتاج إلى بطاقة واحدة مشابهة من أجل كتابة كل سطر من التعليمات البرمجية! لذا كانت كتابة برنامج كامل باستخدام هذه البطاقات أمرًا في غاية الصعوبة ويتطلب مجموعة هائلة من البطاقات، وكانت هذه البطاقات تمرر إلى الحاسوب بشكل تسلسلي إلى جهاز مخصص يسمى قارئ البطاقات ليقوم بقراءة تعليماتها عمودًا عمودًا ويحول تسلسل الثقوب إلى معلومات رقمية، ثم يحملها في ذاكرة الحاسوب، وبعد اكتمال قراءة وتحميل كل البطاقات في الذاكرة ينفذ تعليماتها البرمجية ثم يخرج النتائج على شكل بطاقات مثقبة أيضًا. ولك أن تتخيل كم كان المبرمجون الأوائل يبذلون جهدًا في عملية البرمجة والتواصل مع الحاسوب، وقد استمر العمل بهذه الآلية ظهرت الأقراص المغناطيسية والأجهزة الطرفية peripherals لتخزين وإدخال البيانات وظهرت أجهزة الحواسيب الشخصية التي ألغت استخدام البطاقات المثقوبة ووجعلتها جزءًا من تاريخ لغات البرمجة. مميزات لغة الآلة بالرغم من أن لغة الآلة صعبة ومعقدة على البشر، إلا أنها تتمتع بمجموعة من المميزات والخصائص من أهما: تستخدام لغة الآلة الأرقام الثنائية 0 1 التي يفهمهما الحاسوب وينفذها مباشرة دون الحاجة إلى مترجم لتفسيرها. تسمح لغة الآلة للمبرمجين بالتحكم في عتاد الحاسوب مثل المعالج والذاكرة بشكل مباشر. تتميز لغة الآلة بالسرعة والكفاءة مقارنة مع اللغات عالية المستوى. تصلح لغات المستوى المنخفض لتطوير برامج النظام الأساسية للحواسيب. عيوب لغة الآلة من أبرز العيوب التي تعاني منها لغة الآلة ما يلي: من الصعب كتابة البرامج والخوارزميات المعقدة وتنفيذها باستخدام لغة الآلة. تتطلب كتابة الكثير من أسطر التعليمات البرمجية لبرنامج بسيط يتطلب تعديل البرامج الكثير من الوقت والجهد من الصعب تحديد وتصحيح الأخطاء البرمجية للبرامج المكتوبة بلغة الآلة تكون لغة الآلة خاصة بالأجهزة أي أنها تعتمد على نوع أو عائلة معالج الجهاز الذي ستعمل عليه لذا تختلف من جهاز لآخر الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على لغة الآلة التي تقع في أدنى مستويات لغات البرمجة والتي يفهمها الحاسوب بشكل مباشر وينفذها بواسطة وحدة المعالجة المركزية CPU، وتعرفنا على طريقة التعامل معها وأبرز مميزاتها وعيوبها. واليوم لم تعد لغة الآلة أو لغات المستوى المنخفض تستخدم من قبل المبرمجين إلا في مجالات وتطبيقات محدودة للغاية تحتاج للتعامل مع عتاد الحاسوب مباشرة، فقد أصبحت لغات البرمجة عالية المستوى أسهل بكثير ولكن تذكر أن جميع لغات البرمجة تحول في نهاية المطاف إلى برامج بلغة الآلة كي تنفذ من قبل الحاسوب. اقرأ أيضًا مستويات لغات البرمجة دليلك إلى أنواع لغات البرمجة قواعد البرمجة ببساطة للمبتدئين تعلم أساسيات البرمجة

يتساءل كثير من المُقبلين على تعلم البرمجة: هل شهادات البرمجة ضرورية؟ هل يجب على المرء أن يدرس في الجامعة حتى يحصل على شهادة برمجة معتمدة؟ كيف يمكن أن يحصل المرء على شهادات احترافية في البرمجة؟ وكيف يمكن أن يتعلمها بنفسه أصلًا؟ هل يمكن الحصول على شهادات برمجة من الإنترنت؟ يجيبك هذا المقال على كافة هذه التساؤلات. ما هي شهادات البرمجة؟ الشهادة توثيق وتأكيد وكفالة تصدرها جهة موثوقة وتضمن بها معرفة شخصٍ ما بمجموعة من المعارف. لا تخرج شهادات البرمجة عن هذا التعريف، فهي شهادات تصدرها جهات موثوقة (من جامعات أو أكاديميات أو منصات تعليمية إلخ)، تكون دليلًا على معرفة حامل الشهادة بمجموعة من المعارف البرمجية. تقدّم المنصات التعليمية على الإنترنت عادةً شهادات برمجة تشهد على إتمام دورة في مجال معين، أما شهادات البرمجة الجامعية فتشهد على أن الطالب قد أتم جميع مواده الدراسية ونجح فيها. هل يجب الحصول شهادة جامعية حتى تكون مبرمجًا؟ لعلك تتساءل هل يجب على كل من يريد تعلم البرمجة أو الحصول على شهادات برمجة معتمدة أن يدرس في الجامعة؟ قبل الإجابة على هذا السؤال تجدر الإشارة لأن إحصائيات موقع statista تشير بأن قرابة 25% من مطوري البرمجيات غير حاصلين على شهادة جامعية في البرمجة! أي إن ربع مطوري البرمجيات عالميًّا لم يتمّوا أو لم يبدؤوا أي تعليم جامعي، وتتوزع النسبة الباقية بين الحاصلين على شهادة بكلوريوس والحاصلين على شهادات أعلى. فكيف يمكن أن نفهم هذه الإحصائيات؟ لا شكّ أن الشهادة الجامعية مفيدة في مجال البرمجة كما في غيره من المجالات. إذ تسهّل الشهادة الجامعية حياتك المهنية لا سيما في بدايتها، حين تكون هي الإثبات الوحيد على معرفتك في المجال. لكن حتى إن كنت حاصلًا على شهادة جامعية، فإن تطورك المهني سيبلغ بك مرحلة تصبح بها خبراتك وأعمالك السابقة أهم من شهادتك الجامعية، إذ تصبح هي الدليل الأقوى على معرفتك ومهارتك. فإذا كنت قبل التقدّم إلى أول وظيفة تملك أعمالًا تشهد على مهارتك، أو تحمل شهادات غير جامعية تضمن معرفتك، فإن هذا سيكون كافيًا لإثبات معرفتك ومهارتك. يمكنك الاستعاضة عن شهادة البرمجة الجامعية بالتعلم الذاتي من جهة موثوقة تمنحك شهادات برمجة تعكس خبراتك. تقدم منصات التعلم على الإنترنت تعليمًا يركّز على الجانب العملي أكثر من الجانب النظري، ويختصر في الوقت نفسه كثيرًا من الوقت على المتعلم. لقد صنع كثير من المطورين أنفسهم في مدة لا تتجاوز عامًا واحدًا من التعلم الذاتي. كيف تتعلم البرمجة ذاتيًّا تتميز البرمجة على غيرها من المجالات بسهولة تعلّمها ذاتيًّا على الإنترنت. فبالإضافة إلى توفر دورات تقدم شهادات معتمدة في البرمجة على الإنترنت (المزيد عنها في الفقرة التالية)، يفيض الإنترنت بمصادر متنوعة لتعلم البرمجة ذاتيًّا. ولا تكاد تخلو لغة برمجة من كتاب رسمي أصدره مجتمعها ليساعد المبرمجين على تعلمها ذاتيًّا. وفي العالم العربي، يلمع نجم أكاديمية حسوب في مساعدة المبرمجين على التعلم الذاتي والحصول على شهادات برمجة، إذ تقدّم الأكاديمية 19 كتابًا في شتى مجالات البرمجة، تناسب مختلف مستويات المتعلمين، منها: تعلم البرمجة للمبتدئين: يأخذك هذا الكتاب في رحلة لتعلم البرمجة من الصفر، يمرّ فيها على محطّات مختلفة، منها أنواع البيانات، وبناء الواجهات الرسومية، وكتابة تطبيقات الويب، وغير ذلك. البرمجة بلغة بايثون: يقدم هذا الكتاب مجموعة من المقالات الكفيلة بإعطاء القارئ فهمًا شاملًا وكاملًا للغة بايثون، وهو، كالكتاب السابق، مناسب للمبتدئين. البرمجة بلغة جافاسكربت: هل فكرت من قبل في استخدام البرمجة لبناء رجل آلي؟ أو في بناء لغة برمجة خاصة بك؟ يمرّ هذا الكتاب على مختلف المفاهيم في لغة جافاسكريبت، ويختم بمشروع بناء موقع باستخدام بيئة نود جي إس Node.js. دورات عربية تقدم شهادات معتمدة في البرمجة بالإضافة إلى كتب تعلم البرمجة، توفر أكاديمية حسوب دورات تعليمية باللغة العربية تقدم شهادات معتمدة في البرمجة. تتنوع مواضيع الدورات ومجالاتها، وتناسب المبتدئين في تعلم البرمجة والذين لا يمتلكون أي خبرة سابقة أو الذين يريدون الحصول على شهادات برمجة. من أبرز هذه الدورات نذكر: دورة علوم الحاسوب: تناسب هذه الدورة المبتدئ الذي يريد تعلم البرمجة ولا يعرف من أين يبدأ. تأخذ الدورة بيد الطالب حتى يصل إلى مستوًى متقدم في علوم الحاسوب (مثل أنظمة التشغيل وقواعد البيانات وتقنيات الويب). دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python: تساعدك هذه الدورة على احتراف لغة بايثون دون أي معرفة سابقة بها، لتستطيع بعدها بناء مختلف أنواع التطبيقات باستخدام هذه اللغة. ستحصل في نهاية الدورة على شهادة برمجة معتمدة في لغة بايثون. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة JavaScript: تعلمك هذه الدورة بناء تطبيقات الويب والحاسوب والجوال باستخدام لغة جافاسكريبت JavaScript، وهي مناسبة لمن ليس له خبرة سابقة في البرمجة. تقدم الأكاديمية للذين أتمّوا هذه الدورة شهادة برمجة معتمدة في لغة البرمجة جافا سكريبت JavaScript. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP: للمهتمين بمجال الويب والواجهات الخلفية، تقدم هذه الدورة طريقًا نحو احتراف لغة PHP وإطار عمل Laravel، كما تعلّمك تطوير قوالب ووردبريس WordPress. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة Ruby: تتعلم في هذه الدورة لغة Ruby وإطار العمل Ruby on Rails، كما ستتعلم التعامل مع قواعد البيانات وتطوير شبكة اجتماعية مثل تويتر. دورة الذكاء الاصطناعي: دورة جديدة تقدمها أكاديمية حسوب لتعلم الذكاء الصنعي وتحليل البيانات من الصفر. تناسب هذه الدورة من يعرف لغةً من لغات البرمجة ويريد تطوير مهاراته في الذكاء الصنعي. دورة تطوير واجهات المستخدم: تقدم هذه الدورة للمتعلم معارف متنوعة متعلقة بتطوير واجهات المستخدم، وتعرّفه على تقنيات ويب كثيرة، كما يتعلم فيها بناء صفحات الهبوط وواجهات مواقع الويب. تناسب هذه الدورة كل مستويات المتعلمين. نصائح لاحتراف البرمجة دون شهادة جامعية إليك بعض النصائح التي تساعدك على أن تصبح مبرمجًا دون الحاجة إلى شهادات برمجة أكاديمية: تعلم الخوارزميات وأسس التفكير المنطقي قبل تعلّم البرمجة. ابدأ بمواد مناسبة للمبتدئين (راجع الفقرتين السابقتين). استكشف مجالات البرمجة وأنواعها المختلفة وحدد المجال الذي تريد التخصص فيه مثلًا: برمجة تطبيقات الجوال، أو برمجة مواقع الويب، أو الذكاء الاصطناعي. ابحث عن مشاريع مفتوحة المصدر في المجال الذي اخترته وشارك في تطويرها. انضم إلى مجتمعات برمجية وتشارك خبراتك ومهاراتك مع غيرك من المطورين. ابنِ مشروعًا صغيرًا مفتوح المصدر لتستعمله فيما بعد دليلًا على مهاراتك وخبراتك السابقة. لا تقتصر على لغة برمجة واحدة أو إطار عمل واحد، كلما ازدادت معارفك ازدادت فرص نجاحك في سوق العمل. خاتمة تتنوع الطرق إلى تعلم البرمجة واحترافها من شخص لآخر، وهي لا تقتصر على التعليم الجامعي وحده أو التعلم الذاتي وحده.، وكذلك تتنوع شهادات البرمجة ومصادر الحصول عليها، بين الشهادات الجامعية والشهادات التي تقدمها منصات التعلم الإلكتروني المختلفة ولك أن تختار ما يناسبك من بين هذه الطرق المختلفة. أرجو أن يكون هذا المقال قد أفادك ودلّك على محطة الانطلاق في رحلة تعلم البرمجة والحصول على شهادات برمجة معتمدة. اقرأ أيضًا دليلك الشامل لتعلم البرمجة والتعرف على أهميتها أهمية البرمجة وأهم لغات البرمجة ما هي مدة تعلم البرمجة كيف تصبح مبرمجًا محترفًا تعرف على تخصص هندسة البرمجيات

تتكون الحواسيب والأجهزة الحديثة من شطرين أساسيين هما العتاد Hardware والبرمجيات Software، وتقع أنظمةُ التشغيل Operating System في رأس البرمجيات الضرورية لتشغيل الأجهزة الحديثة، إذ يعد نظام التشغيل البرنامج الأساسي الذي يساعد على تثبيت برمجيات فرعية على الجهاز واستخدامها واستخدام العتاد بالشكل المطلوب، فما هي أنظمة التشغيل، وما مكوناتها؟ ما هي أنظمة التشغيل؟ يشير نظام التشغيل إلى الطبقة الفاصلة بين المستخدم وعتاد الجهاز، ويضم نظام التشغيل مجموعة من البرمجيات المستخدمة في إدارة عتاد الجهاز وموارده، من معالج إلى ذاكرة الوصول العشوائي RAM والذاكرة الصلبة HDD وغيرها من العتاد، وكذلك يوفر نظام التشغيل خدمات إضافية للمستخدم، منها تثبيت التطبيقات الرقمية وتشغيلها وإغلاقها وحذفها. ويعد الهدف الأهم لأنظمة التشغيل هو تسهيل التعامل مع التطبيقات وجعلها جذابة وإضافة واجهة أمامية لها، فبدون نظام تشغيل كانت إدارة التطبيقات ستقتصر على واجهة الأوامر البدائية البسيطة، وبالتالي لم تكن التطبيقات الإلكترونية لتتطور وتمتلئ بالخصائص كما تطورت، ما يجعل أنظمة التشغيل شطرًا أساسيًا من أي تطور تقني حديث. وليس الهدف الأوحد لأنظمة التشغيل هو تسهيل التعامل مع التطبيقات، وإنما لأنظمة التشغيل وظائف عديدة، فمنها مثلًا إدارة موارد الجهاز، وكذلك يساعد نظام التشغيل على تنظيم ومزامنة العمليات على الجهاز، كما يعمل على تنظيم البيانات، فلا تتداخل بيانات أحد التطبيقات مع بيانات تطبيق آخر فتحدث مشكلات أمنية أو فقدان للبيانات. تتعدد أنظمة التشغيل وتكثر، ومن أشهر أنظمة تشغيل الحواسيب نظام ويندوز Windows ونظام لينكس Linux ونظام ماك أو إس MacOS لأجهزة أبل، بينما يشتهر بين أنظمة تشغيل الهواتف نظاما تشغيل أندرويد Android وأي أو إس iOS. ما مكونات نظام التشغيل؟ تتنوع مكونات نظام التشغيل وتختلف من نظام لآخر، لكن تشترك أنظمة التشغيل في مجموعة من المكونات أو البرمجيات التي تؤدي إجراءاتٍ ووظائف محددة، وهي تشمل: استدعاءات النظام System Calls مدير العمليات Processes Manager الإشارات Signals مدير الملفات Files Manager مدير الشبكات Networks Manager مدير الأمن Security Manager مدير أجهزة الإدخال والإخراج I\O Devices Manager مدير الذاكرة الرئيسية Main Memory Manager مدير الذاكرة الثانوية Secondary Memory Manager مترجم الأوامر Commands Interpreter لنشرح كل مكون ووظائفه بمزيدٍ من التفاصيل. استدعاءات النظام System Calls يعد نظام التشغيل وسيطًا بين المستخدم وعتاد الجهاز، وكذلك تعد استدعاءات النظام وسيطًا بين برامج المستخدم ونواة نظام التشغيل، فلو كان الوصول من البرمجيات إلى نظام التشغيل مباشرًا دون وسيط لكان اختراق هذا النظام سهلًا يسيرًا. تدخل استدعاءات النظام في كثيرٍ من عمليات نظام التشغيل، مثل: إدارة الملفات وإدارة العمليات وإدارة الذاكرة الرئيسية والذاكرة الثانوية وإدارة أجهزة الإدخال والإخراج، ما يجعل هذه الاستدعاءات شديدة الأهمية في نظم التشغيل. مدير العمليات Processes Manager تشير العملية Process إلى برنامج قيد التنفيذ، وتتكون العملية من عناصر عديدة أهمها بيانات البرنامج وشيفراته، ويجب أن تكون شيفرات البرنامج قابلة للتنفيذ؛ أي لا تحوي أخطاءً برمجية تمنع من تنفيذها. ويعمل مدير العمليات على إجراء استدعاءات للنظام لإنشاء عملية جديدة أو إنهاء عملية حالية، ويساعد مدير العمليات على مزامنة تنفيذ البرامج المختلفة على الجهاز، حتى لا تتداخل بيانات البرمجيات المختلفة في بعضها بعضًا؛ ما يؤدي إلى حفظ هذه البيانات من التلف، وكذلك يؤدي تنظيم العمليات إلى تقليل احتمالية حدوث خرق أمني نتاج تداخل البرمجيات وبياناتها. الإشارات Signals تُستخدم الإشارات لتنبيه المستخدم إلى حدث محدد متعلق بالعملية، سواءً انتهاء العملية بنجاح أو حدث خطأ أثناء تنفيذها، وتعمل الإشارات على تعليق العملية حتى يتخذ المستخدم الإجراء المناسب بناءً على الإشعار الظاهر له. مدير الملفات Files Manager يعمل مدير الملفات على تنظيم الملفات على الجهاز، فيُجرِي استدعاءاتٍ للنظام للتحكُّم في الملفات، مثل: استدعاء النظام لإنشاء ملف جديد في مُجلَّد محدد أو استدعاء النظام لقراءة بيانات من ملف أو استدعاء للكتابة في ملف أو استدعاء لحذف ملف. مدير الشبكات Networks Manager يوفر مدير الشبكات مجموعة من العمليات والإجراءات التي تساعد على تحديد الوصول إلى الشبكة وتأمينها، كما يساعد مدير الشبكات مسؤولي الشبكات على تحصيل معلومات متقدمة ومتقدمة عن شبكاتهم ومكوناتها، وكذلك يفحص العمليات المتوالية على الشبكة، ما يساعد مسؤولي الشبكات على تطوير الشبكة وتحسينها واختبارها وسد ثغراتها. مدير الأمن Security Manager يعد مدير الأمن أحد أهم أجزاء نظام التشغيل، إذ يعمل على تنظيم الوصول إلى جوهر النظام وتحديد الوصول إلى العتاد، فيسمح للبرمجيات الموثوقة بالتحكم في الجهاز والوصول إلى موارده، بينما يمنع البرمجيات الخارجية وغير الموثوقة من الوصول للموارد حتى يأذن لها المستخدم بنفسه. مدير أجهزة الإدخال والإخراج I\O Devices Manager يعمل مدير أجهزة الإدخال والإخراج على تنظيم عمليات إدخال البيانات عبر أجهزة الإدخال، مثل: لوحة المفاتيح والفأرة، وكذلك يعمل على تنظيم عمليات عرض البيانات وإخراجها عبر أجهزة الإخراج والتي تتضمن شاشة العرض والطابعة وغيرهما، ويعمل مدير أجهزة الإدخال والإخراج على تنظيم العمليات حسب الأولوية، فمثلًا عندما يضغط المستخدم ضغطتين بالفأرة على أحد التطبيقات لتشغيله؛ يقطع مدير أجهزة الإدخال والإخراج جميع العمليات الأخرى لتنفيذ هذه العملية العاجلة. مدير الذاكرة الرئيسية Main Memory Manager تشير الذاكرة الرئيسية إلى الذاكرة العشوائية RAM، وهي ذاكرة مؤقتة تُستخدم لتخزين بيانات البرنامج أثناء تنفيذه، ثم تنتقل هذه البيانات إلى الذاكرة الثانوية أو الدائمة إذا أراد المستخدم أن يحتفظ بها. يعمل مدير الذاكرة الرئيسية على حجز الكمية المناسبة من الذاكرة العشوائية للبرنامج دون تفريط لكيلا تحدث مشكلات بالجهاز، ودون اختزال حتى لا يكون البرنامج المُنفَّذ بطيئًا. مدير الذاكرة الثانوية Secondary Memory Manager تشير الذاكرة الثانوية إلى الذاكرة الدائمة أو قرص التخزين الصلب Hard Disk Storage، ويعمل مدير الذاكرة الثانوية على حجز المساحة المناسبة للبرنامج وبياناته على القرص الصلب، وكذلك يعمل على فصل وتنظيم الملفات والبيانات المُخزَّنة فيها حتى لا يحدث تداخل بينها. مترجم الأوامر Commands Interpreter تعد واجهة سطر الأوامر إحدى الطرق الكلاسيكية في التعامل مع الأجهزة الإلكترونية ولا سيما الحواسيب، ولا تزال ضرورية لكل مبرمج حتى عصرنا هذا، ويسمح مترجم سطرالأوامر للمستخدم بكتابة أوامر متنوعة، مثل: إنشاء ملف أو نسخ ملف أو حذف ملفات أو قراءة معلومات عن النظام وغيرها، ثم يعمل المترجم على ترجمة أوامر المستخدم إلى لغة الآلة ثم تنفيذها، ويشتهر كل من cmd.exe و PowerShell بين مترجمات أوامر نظام تشغيل ويندوز، في حين يبرز مترجم الأوامر Bash لنظام لينكس، بينما يذيع صيت مترجم الأوامر Terminal لنظام تشغيل ماك أو إس. ما الفرق بين مكونات نظم التشغيل؟ تتفرع أنواع أنظمة التشغيل، وتختلف مكونات كل نظام تشغيل عن نظيره اختلافًا طفيفًا، ومن أشهر أنظمة التشغيل: ويندوز Windows لينكس Linux ماك أو إس MacOS أندرويد Android أي أو إس iOS لنستعرض أبرز المكونات الفريدة لكل نظام تشغيل بمزيد من التفصيل. ويندوز Windows يعد ويندوز نظام تشغيل حاسوبي تابع لشركة مايكروسوفت Microsoft، ويتميز بواجهته الرسومية الجذابة وسهلة الاستخدام، ويتكون ويندوز من عدد ضخم من العناصر،ومن أبرزها: لوحة التحكم Control Panel: والتي تساعد المستخدم على تخصيص عناصر نظام التشغيل لملائمة احتياجاته. أداة Windows Update لتثبيت التحديثات الأمنية مركز التحكم Action Center: للتحكم في الشبكات الحاسوبية وأصوات النظام وغيرها. مستكشف الملفات والمجلدات File Explorer. نافذة أوامر Command Prompt، البرمجيات الأساسية لعمل النظام مثل برنامج Svchost.exe لإدارة العمليات ونواة ويندوز Ntoskrnl.exe لإدارة عتاد الجهاز وخدمات نظام التشغيل. لينكس Linux يشتهر نظام تشغيل لينكس بشدة بين المبرمجين ومطوري البرمجيات، ويعد نظام تشغيل حاسوبي، ويتميز في إدارة الشبكات وإدارة عتاد الجهاز، ويتكون نظام التشغيل لينكس من خمسة طبقات رئيسية، وهي: طبقة العتاد Hardware Layer: مسؤولة عن إدارة مكونات عتاد الحاسوب جميعًا، بدءًا من المعالج، مرورًا بالذاكرة الصلبة والعشوائية، وصولًا إلى أجهزة الإدخال والإخراج. النواة kernel: الطبقة الأساسية في نظام تشغيل لينكس، وهي المسؤولة عن بدء العمليات ومزامنتها وتنظيمها وتنفيذها، وتعمل النواة أيضًا على إدارة الموارد والسماح لكل عملية باستهلاك القدر المناسب لها من الموارد. القشرة Shell: الفاصل بين المستخدم والنواة، ويوجه المستخدم أوامره للنواة عبر القشرة، ويوجد نوعان من القشرة، أولاهما واجهة المستخدم الرسومية وتتميز بسهولة الاستخدام والجاذبية، والأخرى واجهة الأوامر والتي يكتب فيها المستخدمُ أوامرَه التي يريد من النواة تنفيذها. مكتبات النظام System Libraries: مجموعة من الوظائف المُبرمَجَة مسبقًا، والتي تسمح لأي برنامج خارجي بالوصول إلى مميزات النواة، وهي أساس بناء أي تطبيق رقمي موجه لنظام تشغيل لينكس. خدمات النظام System Utilities: الوظائف الإدارية بنظام التشغيل، والتي تسمح للمستخدم بإدارة الملفات والشبكات، وإدارة سائر أجزاء نظام التشغيل. ماك أو إس MacOS يعد ماك أو إس نظامًا حاسوبيًا لأجهزة أبل Apple، ويتكون من واجهة أمامية سلسة وجذابة وفعالة تُسمَّى أكوا Aqua، ويحظى بتطبيقات مخصصة مطورة بلغات برمجة، مثل: جافا وسويفت، وكذلك يتميز نظام ماك أو إس برسوم Graphics جذابة مبنية على إطاري عمل Quartz وQuickTime ومكتبة OpenGL، وتعد النواة الأساسية لنظام التشغيل ماك أو إس هي داروين Darwin، والذي يعد نظام تشغيل مبني على نظام تشغيل UNIX، ويعد نظام ماك أو إس بالكامل مبنيًا على نظام تشغيل داروين. أندرويد Android يعد أندرويد نظام تشغيل للهواتف المحمولة، ويعد مبنيًا على نظام لينكس، ويحوي خمسة مكونات رئيسية، وهي: نواة لينكس Linux Kernel: يعد المكون المسؤول عن إدارة عتاد الهاتف بأكمله وإدارة العمليات والشبكات والذاكرة الدائمة والذاكرة العشوائية وغيرها. مكتبات المنصة Platform Libraries: تحتوي هذه الطبقة على بعض المكتبات المساعدة على إدارة النظام، مثل: مكتبات لدعم تشغيل الوسائط، ومكتبات لدعم عرض الرسوم، ومكتبات لدعم التخزين في قواعد بيانات مختلفة، وغيرها. وقت تشغيل أندرويد Android Runtime: توفر هذه الطبقة بيئة تشغيل تحتوي على الخدمات الضرورية لتشغيل التطبيقات المُثبَّتة على الهاتف. أطر عمل التطبيقات Application Frameworks: الطبقة المسؤولة عن إدارة تطبيقات الهاتف، وكذلك تعد مسؤولة عن إدارة الإشعارات وإدارة الواجهة الأمامية للهاتف وأسلوب عرض التطبيقات. التطبيقات Applications: تشير إلى التطبيقات المثبتة على الهاتف، سواءً كانت تطبيقات داخلية، مثل: الكاميرا ومتصفح الصور، أو تطبيقات خارجية مثبتة من المتجر، وتعمل التطبيقات في طبقة وقت تشغيل أندرويد بمساعدة الخدمات المُقدَّمة من طبقة أطر عمل التطبيقات. أي أو إس iOS يعد أي أو إس نظام تشغيل للأجهزة الجوالة التابعة لشركة أبل، مثل: هاتف أيفون iPhone وأي باد iPad وغيرهما، ويتكون نظام تشغيل أي أو إس من أربعة طبقات رئيسية، وهي: نواة نظام التشغيل OS Core: تحوي أطر العمل المسؤولة عن الوظائف الأساسية للنظام، مثل: البلوتوث والأمن والتفويض المحلي. الخدمات الأساسية Core Services: تضم أطر العمل المسؤولة عن وظائف أخرى متعددة، مثل: التخزين السحابي وإدارة البيانات. الوسائط Media: تعد الطبقة الثالثة من مكونات أي أو إس، وهي المسؤولة عن تشغيل الصور والمقاطع الرسومية، طبقة Cocoa Touch: تجعل المستخدم قادرًا على تنفيذ عمليات اللمس والتحريك لاستخدام التطبيقات. ما مراحل إنشاء مكونات نظام التشغيل؟ تمر مكونات نظام التشغيل على مراحل عديدة قبل تجميعها وإطلاق نظام التشغيل، وهي: هيكلة النظام: قبل البدء في تطوير النظام يجب التخطيط له بتحديد الهيكل الأولي له والمميزات التي سيحويها، وتحديد الهدف من تطوير النظام. اختيار محمِّل الإقلاع Boot-loader: يعد محمِّل الإقلاع هو الجزء المسؤول عن تشغيل نظام التشغيل بنقله للذاكرة العشوائية للجهاز، ويمكن تطوير محمل إقلاع خاص كما يمكن استخدام محمل إقلاع موجود بالفعل، مثل: محمل الإقلاع GRUB. اختيار تصميم النواة: تتعدد تصاميم نواة نظام التشغيل kernel، فمنها مثلًا النويات المتجانسة Monolithic Kernels والتي تتميز بالسرعة والأداء المرتفع وتجعل نظام التشغيل سلسًا، ومنها النويات الصغيرة Micro Kernels والتي تتميز بتجريد أفضل لنظام التشغيل عن عتاد الجهاز. تطوير البرمجيات الخدمية: يعمل المطور في هذه المرحلة على تطوير كل برنامج من برامج نظام التشغيل على حدة، فيطور مدير الملفات ويختبره، ويطور مدير الشبكات ويختبره، ويطور بقية البرامج ثم يجمعها معًا في نظام التشغيل. اختبار نظام التشغيل: يختبر المطور نظام التشغيل لاستخراج المشكلات الأمنية ومعرفة الثغرات وحلها قبل إصداره. الخاتمة تعرفنا في مقال اليوم على مكونات أنظمة التشغيل التي تعد جزءًا أساسيًا من جميع الأجهزة الحديثة القابلة للبرمجة، واستعرضنا بإيجاز المكونات الأساسية لكل نظام تشغيل، ونذكر ختامًا أن هذه الأنظمة في تطورٍ دائمٍ وتحديثاتٍ متوالية، لذا ينبغي أن تحرص على تحديث نظام التشغيل لجهازك باستمرار لتضمن له أداءً مستقرًا وآمنًا. اقرأ أيضًا تعرف على نظام لينكس Linux وأبرز مميزاته وعيوبه تثبيت لينكس مع نظام ويندوز كيفية تثبيت توزيعة أوبنتو من لينكس بأبسط طريقة مدخل إلى نظام التشغيل ويندوز 11 وطريقة تثبيته

نعرفك في مقال اليوم على مطور البرمجيات Software Developer ونكتشف مهامه ومسؤولياته المختلفة، وأهمية العمل في هذا المنصب والطلب المرتفع عليه في سوق العمل، كما نتعرف على صفات مطوري البرمجيات وأهم الخطوات التي عليك اتباعها لتتمكن من العمل كمطور برامج، وفي الختام نورد مجموعة من مصادر التعلم المفيدة باللغة العربية لتساعدك على تعلم تطوير البرمجيات من الصفر حتى الاحتراف. من هو مطور البرمجيات مطور البرمجيات هو المبرمج المسؤول عن عملية تطوير التطبيقات والبرامج بمختلف أنواعها سواء برامج سطح المكتب أو الألعاب الإلكترونية أو تطبيقات الويب أو تطبيقات الجوال أو أنظمة التشغيل أو التطبيقات المضمنة أو غيرها من أنواع التطبيقات التي تلبي احتياجات المستخدمين وتحل مشكلاتهم المختلفة. ويستخدم مطور البرمجيات عادة تقنيات ولغات برمجة مختلفة لكتابة الشيفرات والأكواد البرمجية لعمل هذه التطبيقات وتنفيذ وظائفها المختلفة ومن أشهر اللغات التي يستخدمها مطوروا البرمجيات عادة لغة بايثون Python أو جافا سكريبت JavaScript أو C++‎ أو PHP أو غيرها من لغات البرمجة المعروفة، كما يستخدمون مكتبات وأطر عمل frameworks وأدوات مساعدة تُسرع عملهم، وتزيد إنتاجيتهم، وتحسن من جودة برمجياتهم. مهام مطور البرمجيات عند العمل في وظيفة مطور برمجيات لن تكون مسؤولًا فقط عن كتابة الشيفرات البرمجية وتطوير البرامج والتطبيقات المختلفة، فقد يطلب منك القيام بعدة مهام أخرى حسب طبيعة المكان الذي تعمل به، ومن بين المهام التي قد توكل لك كمطور برمجيات نذكر: تخطيط وتحليل متطلبات البرنامج أو التطبيق المطلوب تطويره. تعديل الشيفرات أو الأكواد البرمجية لبرامج ما من أجل تحسينه أو تغيير طريقة عمله. التأكد من جودة الشيفرات البرمجية واتباعها لقواعد البرمجة الصحيحة. اختيار هياكل البيانات المناسبة لحل المشكلات البرمجية. كشف أخطاء البرامج وتقديم مقترحات فعالة لحلها. التأكد من أمان المواقع والتطبيقات وسلامتها من الثغرات الأمنية. اختبار البرمجيات والتأكد من خلوها من أي مشكلات أو أعطال وحلها فور اكتشافها. نشر البرمجيات والتطبيقات وتثبيتها على بيئة الإنتاج التي سيتعامل معها المستخدمون. إعداد وثائق استخدام البرمجيات، وتدريب المستخدمين على استعمالها. وتذكر أن مطور البرمجيات قد لا يتحمل وحده مسؤولية القيام بكافة هذه المهام لاسيما في شركات التطوير الكبيرة التي تضم تخصصات برمجية مختلفة، ففي هذه الحالة يعمل مطور البرمجيات كجزء من فريق عمل متكامل يضم إلى جانب مطوري البرامج محللين ومختبري برمجيات ومهندسي DevOps ومهندسي ضمان الجودة ...إلخ. بحيث يتولى كل مهمة شخص متخصص وخبير بها. الفرق بين مطور البرمجيات ومهندس البرمجيات كثيرًا ما تتشابه المهام المطلوبة من مطوري البرمجيات ومهندسي البرمجيات في سوق العمل وقد يستخدم هذان المصطلحان بالتبادل مع بعضهما البعض إذ يعمل كل من مطوري البرمجيات ومهندسي البرمجيات على تطوير البرامج والتطبيقات. لكن كما وضحنا سابقًا يتضح الفرق بين التخصصات البرمجية في شركات التطوير الكبيرة حيث تكون مهام تطوير البرمجيات أقل من مهام هندسة البرمجيات، بحيث يركز مطور البرمجيات على كتابة أكواد برامج تؤدي وظائف محددة وتعديلها وتصحيحها لتوافق المتطلبات، بينما يتولى مهندس البرمجيات الإشراف على عملية التطوير الشاملة وتوجيه المطورين للتأكد من تطبيق مبادئ الهندسة على البرمجيات واتباع أفضل الممارسات وتصميم ميزات جديدة والتعاون مع فرق متعددة في شركة التطوير لضمان الحصول على برامج وتطبيقات عالية الجودة، وبالتالي يحتاج مهندس البرمجيات لمهارات أعلى من مهارات مطور البرمجيات. لذا إذا وجدت فرصة للعمل كمهندس برمجيات أو مطور برمجيات في جهة ما، فمن الأفضل أن تتأكد أولًا من الوصف الوظيفي لهذا العمل، وتعرف ما هي المهام والمسؤوليات المطلوبة منك بشكل دقيق لتعرف إن كانت هذه الوظيفة تناسبك أم لا قبل التقدم لها. كيف تصبح مطور برمجيات إذا كنت مهتمًا بتصميم وإنشاء البرامج والتطبيقات فعليك اتباع مجموعة من الخطوات وتعلم مجموعة متنوعة من المهارات الضرورية، وإليك أهم 10 خطوات لتصبح مطور برمجيات محترف: حدد هدفك، فمجال تطوير البرمجيات متنوع ومتشعب التخصصات لذا من الضروري أن تحدد من البداية المجال الذي تود العمل فيه والتطبيقات التي تهتم بتطويرها هل هي الألعاب الإلكترونية، أم مواقع الويب، أم تطبيقات الجوال، أم برمجة الروبوتات أم غير ذلك والتركيز على تعلمه. عزز مهاراتك في التفكير المنطقي وأسس نفسك في الخوارزميات وتعرف على هياكل البيانات الأساسية فهذه المهارات تعزز قدرتك على تعلم البرمجة وتساعدك على تطوير البرمجيات وحل مشكلاتها بشكل أفضل. تعلم دورة حياة تطوير البرمجيات والمراحل الأساسية التي تمر بها الأنظمة البرمجية كالتخطيط planning والتحليل analysis والتصميم design والتنفيذ implementation والمهام المطلوبة في كل مرحلة. ركز على تعلم لغات البرمجة والتقنيات الضرورية لتحقيق هدفك والمجال الذي تنوي التخصص فيه، على سبيل المثال إذا قررت تطوير تطبيقات الويب يمكنك اختيار لغة PHP أو بايثون، وإذا كنت مهتمًا بتطوير تطبيقات الجوال فيمكنك تعلم لغة جافا سكريبت. تعلم تقنيات تحسين الشيفرات البرمجية وجعلها نظيفة ومنظمة باتباع قواعد البرمجة الأساسية مثل وضع تعليقات ومسافات بادئة وأقواس صحيحة عند كتابة الشيفرات فهذا الأمر يميزك كمطور برمجيات. تعرف على أنواع قواعد البيانات المختلفة ومتى تستخدم كل نوع منها من أجل تخزين البيانات ومعالجتها ضمن برامجك وتطبيقاتك. تعلم مهارات وأدوات إضافية مساعدة لأي مطور برمجيات مثل استخدام أطر العمل البرمجية frameworks، وبرامج التحكم بالإصدارات مثل Git فهذه الأدوات ضرورية ومطلوبة في سوق العمل لاسيما عند العمل ضمن فريق عمل. تعرف على طرق اختبار وفحص البرمجيات والتأكد من سلامة الشيفرات البرمجية المكتوبة من الأخطاء البرمجية والتعامل مع هذه الأخطاء وحلها بالشكل الصحيح. احرص على بناء معرض أعمال يتضمن مجموعة متنوعة من التطبيقات والبرامج فهذا يعزز ما تعلمته من مهارات وتقنيات ويثبت مستوى خبراتك للجهة التي ترغب بتوظيفك ويساعدك في الحصول على فرصة عمل. بإتمامك لكل الخطوات السابقة ستكون قد امتلكت المؤهلات الكافية وعليك البحث عن فرصة عمل مناسبة في شركة تطوير برمجيات أو العمل عن بعد عبر الإنترنت كموظف مستقل وعرض خدماتك المدفوعة على مواقع العمل الحر المختلفة مثل موقع بعيد أو مستقل أو خمسات. صفات مطور البرمجيات رغم أهمية المهارات التقنيات التي ذكرناها سابقًا إلا أنها لا تكفي وحدها لتكون مطور برمجيات ناجح في سوق العمل، بل يجب أن تتمتع بمجموعة من السمات الشخصية والمهارات الناعمة كي تتمكن من إنجاز مشاريعك البرمجية بنجاح وضمن الوقت المحدد لها ومن أبرز هذه السمات نذكر: مهارات جيدة في التواصل مع العملاء من أجل فهم المتطلبات بشكل جيد وتنفيذها بالشكل المطلوب، كما يحتاج للتواصل الفعال مع بقية أعضاء الفريق البرمجي وتنسيق العمل معهم لضمان نجاح المشروع. القدرة على العمل الجماعي، لاسيما عند العمل على مشاريع كبيرة وضمن فريق برمجي متكامل من مطورين ومحللين ومتخصصي تقنية معلومات. مهارات في تنظيم وإدارة الوقت والتعامل مع ضغوطات العمل، والمرونة في التعامل مع تغيير المتطلبات والتحسينات المستمرة المطلوب إجراؤها على البرمجيات، ودمج المتطلبات الجديدة بسرعة وضمن الوقت المحدد. معرفة بمنهجيات إدارة المشاريع البرمجية وآليات تطبيقها مثل منهجية أجايل Agile التي تعزز العمل الجماعي ومهارات الاتصال. القدرة على التعلم والتطور المستمر، فتطوير البرمجيات مجال يتطور بوتيرة هائلة وهذا يتطلب من مطور البرمجيات متابعة التعلم والاطلاع على كل جديد في مجاله. ولمعرفة المزيد من المهارات الشخصية التي تحتاجها كمطور برمجيات أنصحك بمطالعة الفيديو التالي: تعلم تطوير البرمجيات يمكنك تعلم تطوير البرمجيات والبدء بدراسة التقنيات المطلوبة بطريقتين، إما من خلال الدراسة الأكاديمية في إحدى الجامعات وهذا الطريق قد يكون طويلًا ومليئًا بالمواد النظرية المملة التي لن تفيدك في حياتك المهنية ويمتد لفترة لا تقل أربع لخمس سنوات. أو دراستها ذاتيًا من خلال مصادر التعلم الكثيرة المتاحة عبر الإنترنت وهذا الطريق مختصر ويساعدك على التركيز على التقنيات التي تفيدك دون سواها وتسرع دخول لسوق العمل. توفر لك أكاديمية حسوب العديد من المصادر المفيدة لتعلم تطوير البرمجيات من دروس ومقالات متنوعة تنشر بصورة دورية، كما توفر موسوعة حسوب توثيقات برمجية شاملة لأهم لغات البرمجة والتقنيات التي يحتاج أي مطور برمجيات لتعلمها وإذا كنت تفضل التعلم من كتب البرمجة لما توفره من طريقة مفصلة ومفهرسة في طرح المعلومات فستجد كذلك في قسم الكتب في الأكاديمية العديد من كتب البرمجة التي تناسب اهتمامك. إضافة لما سبق توفر أكاديمية حسوب العديد من الدورات الشاملة التخصصية التي تساعدك في رحلة تعلم تطوير البرمجيات ومن بين هذه الدورات: دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة بايثون Python: سيتعلم مطور البرمجيات في هذه الدورة كل ما يحتاجه لتطوير تطبيقات ومواقع الويب والمتاجر الإلكترونية إلى جانب تطبيقات تحليل البيانات والذكاء الاصطناعي. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة جافا سكريبت JavaScript: هذه الدورة موجه للمطورين المهتمين بتطوير تطبيقات الجوال أو تطبيقات سطح المكتب باستخدام لغة جافا سكريبت وأطر عملها القوية المختلفة. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP: تفيدك هذه الدورة إذا كنت مهتمًا بتطوير مواقع تطبيقات الويب المختلفة والمتاجر الإلكترونية كما ستتعلم فيها كيفية تطوير قوالب نظام إدارة المحتوى الشهير والمطلوب بشدة في سوق العمل ووردبريس. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة Ruby: تساعدك هذه الدورة على إتقان التعامل مع لغة البرمجة روبي وإطار عملها الشهير روبي أون ريلز Ruby On Reals لتطوير مواقع وتطبيقات الويب. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على وظيفة مطور البرمجيات ووضحنا أهم المهام والمسؤوليات التي يتولى مطور البرمجيات القيام بها، والفرق بين مطور البرمجيات ومهندس البرمجيات، كما تعرفنا على أبرز التقنيات والمهارات والصفات التي يجب أن يتمتع بها مطور البرمجيات وما الخطوات التي يمكنه اتباعها لتعلم هذه الوظيفة البرمجية المهمة في سوق العمل. هل تجد أنك تملك صفات تؤهلك للعمل كمطور برامج؟ وما هو نوع البرامج الذي تفضل تطويرها؟ وهل بدأت فعلًا بالعمل في هذا التخصص أم أنك لا زلت في طور التعلم. شاركنا رأيك وتجربتك في التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا دليلك الشامل لتعلم البرمجة تعرف على تخصص هندسة البرمجيات الطريقة الأمثل لدراسة تخصص هندسة البرمجيات دليلك الشامل إلى برمجة التطبيقات تطوير التطبيقات

أدَّى التطور البرمجي المذهل في السنوات الأخيرة إلى تيسير الكثير من المهام وتسهيل تنفيذها، وبدأ التحول الرقمي يدخل في شتى المجالات عامًا بعد عامٍ، وهذا جعل البرمجة إحدى الوظائف الضرورية في عصرنا الحاضر، فما هي البرمجة ومن هو المبرمج؟ وما السبيل لتصبح مبرمجًا محترفًا بسهولة، هذا ما سنجيبك عليه في مقال اليوم؟ ما هي البرمجة ومن هو المبرمج المحترف؟ تشير البرمجة إلى عملية كتابة الشيفرات أو الأكواد البرمجية التي تخبر الحواسيب أو غيرها من الآلات الذكية ما الذي يجب عليها فعله، وتعد البرمجة جزءًا من عملية أكبر وهي تطوير البرمجيات، أما المبرمج فهو الشخص المسؤول عن توظيف كافة الأدوات البرمجية المختلفة ولا سيما لغات البرمجة وأطر العمل لتحويل أي فكرة أو مهمة يود تنفيذه إلى تطبيق أو برنامج حاسوبي فعلي يمكن للمستخدمين استعماله والاستفادة منه في تأدية مهامهم. ونقول عن المبرمج أنه مبرمج محترف إذا كان لا يقتصر على كتابة البرامج وتطوير التطبيقات التي تؤدي المطلوب فحسب، بل إذا تمكَّن من كتابة أكواد هذه التطبيقات بشيفرات برمجية منظمة وخالية من الثغرات الأمنية واتبع في كتابتها كافة قواعد البرمجة الصحيحة للحصول على أداء مثالي وفعال. كما يكون المبرمج محترفًا كلما كان قادرًا على التعامل مع المشكلات البرمجية الحاسوبية بسرعة وكفاءة، وكلما استطاع كتابة برمجيات تحلُّ مشكلاتٍ عديدة من مشكلات المستخدمين، واستطاع تقديم فائدة حقيقية في سوق البرمجيات كما سنشرح المزيد من السمات لاحقًا بمزيد من التفصيل في فقرة ممارسات المبرمج المحترف. أشهر وظائف البرمجة تتعدد فرص العمل في مجالات البرمجة نظرًا لتعدد أنواع البرمجيات التي يمكن تطويرها، ولعل أكثر الوظائف البرمجية انتشارًا ما يلي: مبرمج تطبيقات الويب Web Applications Programmer مبرمج تطبيقات الجوال Mobile Applications Programmer مبرمج تطبيقات سطح المكتب Desktop Applications Programmer مبرمج تطبيقات ذكاء اصطناعي Artificial Intelligence Programmer مطور ألعاب إلكترونية Game Developer مبرمج تطبيقات الأمن السيبراني Cyber Security Applications Programmer ما الفرق بين المبرمج المحترف ومهندس البرمجيات؟ تتعدد الفروق بين المبرمج ومهندس البرمجيات، ومنها: المسؤوليات: يعد مهندس البرمجيات مسؤولًا عن صناعة التطبيق البرمجي بالكامل، ويعد مسؤولًا عن التواصل مع العميل وفهم احتياجاته جيدًا، ثم تحويل هذه الاحتياجات إلى تصميم أولي للتطبيق، ثم تحسين هذا النموذج الأولي، ثم كتابة شيفرات التطبيق، ثم اختبارها وتنقيح أخطائها، وأخيرًا إطلاق التطبيق والإشراف على تحديثاته، أما المبرمج فليس مسؤولًا عادة إلا عن تحويل تصميم التطبيق إلى شيفرات تفهمها الآلة. المهمة في دورة تطوير البرنامج: يشرف مهندس البرمجيات على جميع مراحل تطوير البرنامج، بدءًا من النمذجة أو التصميم الأولي، انتهاءً بالاختبار ومعالجة الأخطاء وإصدار التطبيق، أما المبرمج فلا يقع عمله إلا في مرحلة واحدة من مراحل تطوير التطبيق وهي مرحلة كتابة الشيفرات واختبارها وتنقيح أخطائها. المهارات: يحتاج مهندس البرمجيات مجموعة واسعة من المهارات، والتي تتضمن معرفة قوية بالرياضيات وخبرة في البرمجة وقدرة على التعامل مع الأدوات السحابية، بينما لا يحتاج المبرمج إلا معرفة قوية بلغة برمجة والتعمُّق فيها والتدرُّب على كتابة الخوارزميات باستخدامها. هل أحتاج للدراسة الأكاديمية لأصبح مبرمجًا محترفًا؟ تعد الدراسة الأكاديمية مهمة ومفيدة وتختصر كثيرًا من الوقت والجهد، ولا سيما في مجالات تطوير البرمجيات، فالجامعة أو الجهة الأكاديمية تضع منهجًا واضحًا وخطة طريق من اليوم الدراسي الأول إلى اليوم الدراسي الأخير، مما ينقذ الطالب من التشتت بين المصادر الكثيرة التي لا حصر لها على الإنترنت. لكن بالرغم من هذه الأهمية البالغة للدراسة الأكاديمية إلا أنَّ الخبر الجيد أن مجال البرمجة لا يعد محصورًا على الأكاديميين، ويسهل الحصول على وظيفة مرموقة في المجال إذا امتلكت المهارات المطلوبة، وقد أسفرت إحصائية ستاك أوفر فلو لعام 2023 عن نتائج مذهلة تتعلق بالدراسة الأكاديمية، إذ صرَّح ثمانون بالمائة من المشتركين في الإحصائية عن تعلُّمهم للبرمجة من الدورات عبر الإنترنت وهناك أمثلة عديدة على مبرمجين بارزين تعلموا البرمجة بصورة ذاتية وبرعوا بها! فإذا كنت مهتمًا لتصبح مبرمجًا محترفًا خلال فترة زمنية قصيرة وترغب في مصدر موثوق للتعلم يمكنك الاطلاع على دورات أكاديمية حسوب للجمع بين مزايا التعلُّم الأكاديمي من منهج مميز وخطة طريق واضحة، ومزايا التعلم عبر الإنترنت من حرية في تنظيم الوقت وسهولة الوصول للمعلومات، وتضمن لك أكاديمية حسوب استرداد استثمارك إذا ما لم تحصل على وظيفة في مجال البرمجة خلال ستة أشهر من إنهاء الدورة، كما توفر الأكاديمية مجموعة من المصادر المجانية لتعلُّم البرمجة، بدءًا من الكتب المميزة في المجالات البرمجية المختلفة، مرورًا بالمقالات الكثيرة والمميزة، وصولًا إلى قسم الأسئلة والأجوبة الذي يساعدك فيه المبرمجون المحترفون على حل المشكلات التي تواجهك في البرمجة. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن ما هي المهارات المطلوبة لتصبح مبرمجًا محترفًا؟ يمتلك المبرمج المحترف مجموعة من الأدوات والتقنيات البرمجية التي تجعله مميزًا عن المبرمج العادي، ومنها: الخوارزميات: تساعد الخوارزميات المبرمج المحترف على التفكير بمنطقية، وهي مهارة ضرورية لكل مبرمج، إذ إن الحواسيب والأجهزة الرقمية تعمل بتسلسل ومنطقية شديدة وبالتالي يجب أن يكون المبرمج منطقيًا أثناء التعامل معها، وكذلك تساعد الخوارزميات على تحسين أداء التطبيق وجعله فعالًا. أساسيات الحاسوب: يعد التعرُّف على أساسيات الحاسوب من مكونات وطريقة عمل أمرًا ضروريًا للمبرمج المحترف، إذ يجعلك قادرًا على فهم الآلة مما يؤدي إلى تسهيل التعامل معها وكتابة برامج تتعامل مع موارد الآلة بكفاءة. أساسيات البرمجة: يحظى المبرمج المحترف بتأسيس برمجي سليم وقوي يساعده على التوغُّل في أي مجال كان ، إذ إنَّ أساسيات البرمجة تجمع لك أهم المفاهيم المشتركة بين لغات البرمجة، واستيعاب هذه المفاهيم البرمجية المجردة يجعلك قادرًا على تعلُّم أي لغة برمجة بسهولة فيما بعد. التركيز على مجال برمجي محدد: يختار المبرمج المحترف مجالًا برمجيًا محددًا ليتوغل فيه ويتعلَّم جميع أدواته ومهاراته المطلوبة، بدءًا من لغة البرمجة المفضلة في المجال، مرورًا بإطار العمل المناسب، وصولًا إلى النموذج البرمجي الأمثل لكتابة هذا النوع من البرمجيات، وغيرها من مهارات المجال. هياكل البيانات: يهتم كل مبرمج محترف بفهم هياكل البيانات جيدًا لما لها من أهمية في تحسين استغلال الموارد وفي تحسين الوصول إلى البيانات، كما تساعدك هياكل البياننات على تصميم خوارزميات فعَّالة وقوية. أنماط التصميم: تعد أنماط التصميم Design Patterns مجموعة من الحلول الموضوعة مسبقًا لحل مشكلات برمجية شائعة، وتعلم أنماط التصميم أمر اختياري لكنه يساعد المبرمج على شيفرات منظمة وقابلة للاختبار والصيانة وتتسم بالكفاءة والأمن، ما يجعل شيفراته أكثر احترافية ويوفر عليه الكثير من الوقت والجهد. قواعد البيانات: لا يستغني أي مبرمجٌ عن استخدام قواعد البيانات، وذلك لما لها من أهمية قصوى في تنظيم بيانات التطبيق وتأمينها، وجعل الوصول إليها سهلًا يسيرًا سريعًا، والمبرمج المحترف هو القادر على اختيار نوع قواعد البيانات الأنسب لتطبيقه. الشبكات: تهدف الشبكة إلى تسهيل مشاركة البيانات ومشاركة الموارد، كما تهدف أيضًا إلى تمكين مستخدمي التطبيق من التواصل، وتختلف أهمية تعلُّم الشبكات من مجال إلى آخر، فهي شديدة الأهمية للمبرمج الذي يعمل على برمجة التطبيقات من جانب الخادم، لكنها ليست كذلك للمبرمج المختص في تطوير تطبيقات سطح مكتب تعمل على الحاسوب المحلي مثلًا. واجهة برمجة التطبيقات: تساعد واجهات برمجة التطبيقات Application User Interface أو اختصارًا API على توفير الكثير من وقت وجهد المبرمج،وتمكنه من تضمين مميزات جاهزة للتطبيق دون الحاجة إلى إعادة برمجتها، مثل تضمين الخرائط في تطبيق استئجار سيارات، أو تضمين بوابة دفع في متجر إلكتروني وهي ميزات يحتاجها أي مبرمج محترف في برمجة التطبيقات. أمن المعلومات: لا يخفى على أي مبرمج محترف أهمية تعلُّم مبادئ تأمين الشيفرات، فالتطبيق غير الآمن المُعرَّض للاختراق لن يثق به المستخدمون والعملاء، وبالتالي لن يحقق أهدافه سواءً البيعية أو غيرها، وكذلك سيكون عرضة لمشكلات قضائية إذا ما تسربت بيانات المستخدمين، ولذلك ينبغي على كل مبرمج تعلُّم أساسيات تأمين البيانات والتطبيقات والشبكات. ما أهم الأدوات التي تساعدك لتصبح مبرمجًا محترفًا؟ تعد الأدوات التي تساعد المبرمج على الاحتراف وإتقان البرمجة كثيرة وعديدة، ومنها: بيئات التطوير المتكاملة IDEs‎. أنظمة التحكم في الإصدارات Version Control Systems. الطرفية أو سطر الأوامر Command Line. أدوات الاختبار وتنقيح الأخطاء Testing and Debugging Tools. أدوات تحديد الأداء Performance Profiling Tools. لنعرف أكثر عن كل أداة واستخدامها وأهميتها. بيئات التطوير المتكاملة IDEs تعد بيئات التطوير Integrated Development Environments أو IDEs اختصارًا تطبيقات برمجية مهيئة لكتابة الشيفرات واختبارها وتنقيح أخطائها، وتكون بيئات التطوير المتكاملة مزودة بخواص مميزة تجعل عمل المبرمج أسهل، مثل: الإكمال التلقائي للشيفرات Auto-Completion، وتظليل صيغ لغة البرمجة Syntax Highlighting، وغيرها من المميزات التي توفر على المبرمج كثيرًا من الوقت والجهد، وتعد بيئة تطوير فيجوال ستوديو Visual Studio أشهر بيئة تطوير في الأوساط البرمجية. نظام تحكم في الإصدارات Version Control System أصبحت أنظمة التحكُّم في الإصدارات جزءًا ضروريًا من عمل كل فريق برمجي، إذ تسمح للمبرمجين بتتبع التحديثات المتتالية لشيفرات البرنامج، كما تسمح باستعادة نسخة محددة من الشيفرات، وكذلك تساعد على تنظيم التعديلات المختلفة لشيفرات البرنامج من كل مبرمج في فريق البرمجة، ويترأس نظام التحكم في الإصدارات جيت Git أنظمة التحكُّم الحديثة. الطرفية أو سطر الأوامر Command Line تعد الطرفية أو واجهة الأوامر من الأدوات المساعدة لأي مبرمج إذ يمكنه من خلالها تنفيذ مهام كثيرة في وقتٍ قصير، فهي تسمح له مثلًا بإنشاء أعدادٍ ضخمة من الملفات بأمر واحد، كما تسمح بتعديل محتوى هذه الملفات، فضلًا عن أهميتها في إدارة الشبكات وإدارة أنظمة التشغيل والوصول إلى عناصر جوهرية لا يمكن الوصول لها عبر الواجهة الرسومية. أدوات الاختبار وتنقيح الأخطاء Testing and Debugging Tools تساعد أدواتُ الاختبار المبرمجَ على استخراج أخطاء الشيفرات وثغراتها ومناقب ضعفها، ثم تساعده أدوات تنقيح الأخطاء على سد هذه الثغرات، وتوفر بيئة تطوير فيجوال ستوديو أداة Visual Studio Debugger لتنقيح أخطاء غالبية لغات البرمجة، كما توفر معظم المتصفحات أدوات تطوير DevTools تساعد مبرمجي الويب في عملية تصحيح الأخطاء البرمجية. أدوات تحليل أداء البرمجيات Performance Profiling Tools يجب اختبار أداء التطبيق كما يجب اختبار أمانه، فالأداء واحدٌ من أهم معايير تجربة المستخدم، وتساعد أدوات تحديد الأداء، مثل: Chrome Performance Tab و Apache JMeter المبرمج المحترف على تحليل أسباب ضعف الأداء وتنقيحها والوصول بالبرنامج إلى أسرع مستوياته. ما أهم ممارسات المبرمج المحترف؟ يتميز أي مبرمج محترف باتباع مجموعة من الممارسات كعاداتٍ دائمة، وتساعده هذه الممارسات على كتابة شيفرات متقنة لا تشوبها شائبة، ومن هذه الممارسات: حل المشكلات: احرص على حل مشكلات برمجية يوميًا، فما البرمجة إلا بضع مشكلات عليك الوصول إلى أفضل حل لها، وتوجد مواقع مختصة للتدرُّب على مهارة حل المشكلات، وأشهرها موقع هاكر رانك HackerRank الذي يوفر مسائلًا برمجيةً لكثيرٍ من لغات البرمجة على مستوياتٍ مختلفة. التفكير المنطقي: اقرأ كتبًا في المنطق، وتعلَّم الخوازميات، وفكِّر بمنطقية وتسلسل، وحُلَّ كثيرًا من الألغاز والأحاجي التي تتطلب تفكيرًا منطقيًا لحلها، فالحاسوب شديد المنطقية وهو ينفذ الشيفرات بالتسلسل واحدة تلو الأخرى، ولا يستطيع تخطي شيفرة بها مشكلة لاستكمال تنفيذ البرنامج، فعليك أن تحاكي بدورك أسلوبه في العمل لكتابة خوارزميات قادرة على حل المشكلات بأفضل هيئة ممكنة. التفكير النقدي: سَل نفسك دائمًا قبل كتابة كل شيفرة؛ لماذا أكتب هذه الشيفرة في هذا المكان بالضبط؟ هل ستؤثر هذه الشيفرة على أداء وأمان التطبيق سلبًا أم إيجابًا؟ يساعدك التفكير النقدي على تجنُّب المشكلات قبل ظهورها، كما يساعدك على حلِّها ما إذا ظهرت، وكذلك يساعدك على تحسين أداء وأمان التطبيق باستمرار. الاختبار وتنقيح الأخطاء: اختبر برنامجك باستمرار، ولا تكتفِ باختبارٍ واحد وإنما اختبره دوريًا، إذ تتكشف لك أخطاءٌ جديدة في كل اختبار، فتعمل على تنقيحها حتى تصل بتطبيقك إلى أفضل مستوى من الأداء والأمان. التطبيق الدائم: طبِّق ما تتعلمه في مشاريع عملية باستمرار، ويمكنك البحث عبر الإنترنت عن أفكار مشاريع مناسبة لمستواك ومعارفك، فالتطبيق الدائم يجعلك قادرًا على استذكار المعارف القديمة وربطها بحديث الدراسة، ويكشف لك عن الاستخدامات العملية للعلم الخام الذي تدرسه. المهارات الناعمة: لا تهمل دور المهارات الناعمة في طريقك لاحتراف البرمجة، وابنِ علاقاتٍ جيدة مع المبرمجين الآخرين، فهذا يوفر لك فرصًا عظيمة للتوظيف، كما يساعدك على تطوير مهاراتك البرمجية ومستواك البرمجي، وهذه العلاقات لن تنجح دون المهارات الناعمة، بدءًا من مهارات تكوين العلاقات، مرورًا بمهارات التواصل، وصولًا إلى مهارات العمل ضمن فريق وغيرها. قواعد كتابة الشيفرات النظيفة: تعلَّم مبادئ وقواعد كتابة الشيفرات النظيفة Clean Codes، وهي الشيفرات سهلة القراءة والاختبار والتنقيح، وتكمُن أهمية مبادئ كتابة الشيفرات النظيفة في توفير وقت وتكاليف صيانة التطبيق، كما تساعدك على تحسين أداء التطبيق وأمانه. التعلُّم المستمر: زِد حصيلتك العلمية يوميًا، فمجال البرمجة يتطور يومًا بعد الآخر، وتزداد مهام المبرمج والمهارات التي عليه تعلُّمها في كل يوم وحتى لو تمكنك من الحصول على وظيفة أو عمل حر بالمهارات التي تمتلكها لا تتوقف عن التعلم والتحصيل المستمر لكل ما هو جديد لتحافظ على الصدارة والتميز. وإذا كنت تبحث عن مصادر تعليمية تساعدك على احتراف البرمجة باللغة العربية، فستجد في أكاديمية حسوب الكثير من المصادر التعليمية الحديثة والموثوقة التي تناسبك سواء كنت مبتدئًا أو محترفًا في البرمجة من دروس ومقالات دورية وتوثيقات مرجعية شاملة وكتب تعليمية ومقاطع فيديو مميزة ودورات تدريبية احترافية لمختلف لغات البرمجة والتخصصات المطلوبة في سوق العمل. الخاتمة تعرفنا في مقال اليوم على مفهوم المبرمج المحترف والفرق بين المبرمج ومهندس البرمجيات، وعرفنا مهارات وأدوات وممارسات المبرمج المحترف، وفي الختام أود أن أنصحك باتخاذ خطوة تعلم البرمجة إذا لم تكن بدأت بها بعد، فتعلم البرمجة يقدم لك مجموعة من الفوائد أهمها تعزيز طريقة تفكيرك المنطقي والإبداعي والوصول إلى أفضل حل للمشكلات في عملك أو حياتك الشخصية كما يساعدك على مجاراة التطور التقني المتسارع، وأخيرًا توفر البرمجة أمانًا وظيفيًا ورواتب مجزية للمبرمج المحترف. اقرأ أيضًا تعلم البرمجة تعلم أساسيات البرمجة للمبتدئين تعرف على وظائف البرمجة الأكثر طلبًا الطريقة الأمثل لدراسة تخصص هندسة البرمجيات مجالات البرمجة

تعدّ أنظمة إدارة قواعد البيانات Relational database management system أو اختصارًا DMBS برامج حاسوبية تسمح للمستخدمين بالتفاعل مع قاعدة البيانات وتتيح لهم إمكانية التحكّم بالوصول إلى قاعدة البيانات وكتابة البيانات فيها وتنفيذ الاستعلامات Queries التي تستخلص البيانات أو تعدلها وإنجاز أي مهمّة أخرى ذات صلة بإدارة قواعد البيانات. وبالتالي كي تتمكن من إنجاز أي من هذه المهام، يجب أن تمتلك أنظمة DMBS نموذجًا أساسيًا يُعرّف كيفية تنظيم البيانات. وإحدى منهجيات تنظيم البيانات التي لاقت استخدامًا واسعًا في برمجيات قواعد البيانات منذ ابتكارها في أواخر ستينيات القرن الماضي هي النموذج العلاقيّ أو العلائقي Relational، لدرجة أنّه وحتى وقت كتابة هذا المقال فإنّ أربعة من بين أكثر خمسة أنظمة لإدارة قواعد البيانات شيوعًا هي من النمط العلاقيّ. يوضّح هذا المقال المفاهيمي النظري تاريخ النموذج العلاقيّ وكيفية تنظيم البيانات في قواعد البيانات العلاقيَّة وكيفية استخدامها في تطبيقاتنا المختلفة. تاريخ النموذج العلاقي قواعد البيانات عبارة عن مجموعات من المعلومات أو البيانات المُنظّمة منطقيًا. إذ تُعدّ أي مجموعة من البيانات كقاعدة بيانات، بغض النظر عن كيفية أو مكان تخزينها. فحتى درج الملفات المُتضمّنة لمعلومات الرواتب يُعدّ قاعدة بيانات، كذلك الأمر بالنسبة لأي مجموعة مُكدّسة من البيانات مثل نماذج المرضى في مستشفى، أو معلومات مجموعة من عملاء شركة موزعة عبر عدّة مواقع. فقبل أن تغدو عملية تخزين وإدارة البيانات باستخدام الحواسيب شائعة، كانت قواعد البيانات المادية كهذه في الأمثلة السابقة هي الوحيدة المتاحة للحكومات والمنظمات التجارية التي كانت بحاجة لتخزين المعلومات. وفي منتصف القرن العشرين تقريبًا، شهدت علوم الحاسوب تطورات كبيرة أفضت إلى ظهور أجهزة ذات قدرة معالجة أعلى وسعات تخزين محلية وخارجية أكبر. جعلت هذه التطورات علماء الحاسوب يُدركون القدرات الهائلة لهذه الأجهزة في تخزين وإدارة كميات أكبر من البيانات. ولكن لم تكن هناك حينها نظريات مُحدّدة حول كيفية تنظيم البيانات في الحواسيب بطرق منطقية ذات معنى فقد كان من السهل تخزين البيانات عشوائيًا على جهاز ما، لكن تصميم أنظمة قواعد البيانات سيتيح إمكانية إضافة واسترجاع وترتيب وإدارة هذه البيانات بطرق عملية وثابتة هو تحدٍ أكبر. فقد أسفرت الحاجة إلى وجود نظام منطقي لتخزين وتنظيم البيانات إلى ظهور العديد من الاقتراحات حول كيفية استخدام الحواسيب في إدارة البيانات. ولعلّ أحد النماذج الأولية لقواعد البيانات كان النموذج الهرمي، حيث تنظم البيانات وفق هذا النموذج ضمن هيكلية أو بنية شبيهة بالشجرة بأسلوب مماثل لأنظمة الملفات. ويوضّح المثال التالي الشكل الذي قد يبدو عليه جزء من مخطط قاعدة بيانات هرمية تستخدم لتصنيف الحيوانات: لقد طُبِّق النموذج الهرمي على نحوٍ واسع في أنظمة إدارة قواعد البيانات الأولية، لكنه أظهر بالمقابل بعض الصعوبات من حيث المرونة. ففي هذا النموذج يمكن للسجل الواحد امتلاك عدّة أبناء Children، لكن لا يمكنه أن يتبع سوى لأب Parent واحد ضمن الهيكلية الهرمية، الأمر الذي يجعل قواعد البيانات الهرمية قادرة على التعبير فقط عن علاقات من نوع "واحد-إلى-واحد (one-to-one)" و"واحد-إلى-عديد (one-to-many)" ولا يسمح بالتعبير عن العلاقات من نوع "عديد-إلى-عديد (many-to-many)"، وهذا القصور قد يفضي إلى حدوث مشاكل لدى التعامل مع نقاط بيانات تتبع لأكثر من أب. إلى أن ابتكر عالم الحاسوب إدجار فرانك كود Edgar F. Codd والذي كان يعمل في شركة IBM النموذج العلاقيّ لإدارة قواعد البيانات وذلك في أواخر ستينيات القرن الماضي. إذ سمح نموذج Codd العلاقيّ هذا بربط السجل الواحد بأكثر من جدول، ما سمح بإمكانية التعبير عن العلاقات من نوع "عديد-إلى-عديد" بين نقاط البيانات ممكنة، بالإضافة إلى إمكانية التعبير عن العلاقات من نوع "واحد-إلى-عديد". الأمر الذي أتاح المزيد من المرونة مقارنةً بالنماذج الموجودة حينها لتصميم هياكل قواعد البيانات وأثبت قدرة أنظمة إدارة قواعد البيانات العِلاقيَّة (RDBMSs) على تلبية مجموعة أوسع بكثير من احتياجات الأعمال. كما اقترح العالم كود Codd لغة لإدارة البيانات العلاقيَّة عُرِفت باسم ألفا (Alpha)، والتي أثّرت في تطوير لغات قواعد البيانات اللاحقة. فقد أنشأ اثنان من زملائه في IBM وهما دونالد تشامبرلين Donald Chamberlin وريمون بويس Raymond Boyce لغة مستوحاة من لغة ألفا، أطلقا عليها اسم SEQUEL اختصارًا لعبارة Structured English Query Language (لغة الاستعلام الهيكلية بالإنجليزية)، ولكن بسبب وجود علامة تجارية موجودة مسبقًا بنفس الاسم، اختصروا اسم لغتهم إلى SQL والتي يُشار إليها على نحوٍ أكثر رسمية باسم لغة الاستعلام الهيكلية Structured Query Language. كانت قواعد البيانات العلاقيَّة الأولية بطيئة للغاية وغير عملية بسبب قيود العتاد، واحتاجت بعض الوقت حتى تنتشر، ولكن ومع حلول منتصف الثمانينات، طُبّق نموذج Codd العِلاقيّ في العديد من المنتجات التجارية لإدارة قواعد البيانات، سواء من قبل شركة IBM أو منافسيها. إذ قام هؤلاء المُصنعّون أيضًا باتباع خطى IBM من خلال تطوير وتنفيذ لهجاتهم الخاصة من لغة SQL. وبحلول عام 1987، صادق كل من المعهد الوطني الأمريكي للمعايير American National Standards Institute والمنظمة الدولية للمعايير International Organization for Standardization على معايير لغة SQL ونشروها، ما جعل منها اللغة المعترف بها لإدارة أنظمة قواعد البيانات العلاقيَّة. ولعلّ انتشار استخدام النموذج العلاقيّ في مجموعة متنوعة من المجالات جعل منه النموذج المعياري لإدارة البيانات. وحتى مع ظهور العديد من قواعد البيانات غير العلاقية NoSQL في السنوات الأخيرة، تبقى قواعد البيانات العلاقية هي السائدة لتخزين وتنظيم البيانات. كيف تنظم قواعد البيانات العلاقية البيانات الآن وبعد حصولك على فهمٍ عام لتاريخ النموذج العلاقيّ، لنلقِ نظرة أعمق على كيفية تنظيم البيانات وفق هذا النموذج. لعلّ أهم عناصر النموذج العلاقيّ هي العلاقات Relations، والتي تُعرف لدى المستخدمين وفي أنظمة إدارة قواعد البيانات العِلاقيَّة المعاصرة بمسمى الجداول Tabels. فالعلاقة هي مجموعة من الصفوف أو السجلات في جدول، ويشترك كل صف بمجموعة من السمات أو الأعمدة (الحقول): العمود هو أصغر هيكل تنظيمي في قاعدة البيانات العلاقيَّة، وهو يُمثّل الخصائص المختلفة التي تُعرّف السجلات ضمن الجدول. ولذا، تُعرف هذه الخصائص رسميًا باسم السمات. يمكن فهم كل صف على أنّه نسخة فريدة تًمثّل نوع ما من الأشخاص أو الكائنات أو الأحداث أو الروابط المحفوظة في الجدول. وقد تُمثّل هذه النسخ موظفي شركة أو مبيعات شركة تجارية عبر الإنترنت أو نتائج اختبارات مخبرية. على سبيل المثال، في جدول يحتوي على سجلات المدرسين في مدرسة ما، قد تتضمن الصفوف سمات مثل: الاسم name والمقررات الدراسية subjects وتاريخ بدء العمل start_date، وما إلى ذلك. ولدى إنشاء الأعمدة، يتعيّن عليك تحديد نمط البيانات الخاص بكل عمود، وهو ما يُحدّد القيم التي يمكن استقبالها فيه. وعادةً ما تُقدّم أنظمة إدارة قواعد البيانات العِلاقيَّة أنماطًا فريدة خاصة بها من البيانات والتي قد لا تكون متوافقة مباشرةً مع مثيلاتها في الأنظمة الأخرى. ومن أنماط البيانات شائعة الاستخدام كل من التواريخ، والسلاسل النصية، والأعداد الصحيحة، والقيم المنطقية. يتضمّن كل جدول في النموذج العِلاقيّ عمودًا واحدًا على الأقل يُستخدم لتمييز كل سجل على نحوٍ فريد، ويُعرف باسم المفتاح الأساسي Primary Key. وهو عمود مهم جدًا، إذ لا يحتاج المستخدمون لمعرفة مكان تخزين بياناتهم فيزيائيًا داخل الجهاز. وبدلاً من ذلك، يتولى نظام إدارة قواعد البيانات متابعة وتعقّب كل سجل واسترجاعه حسب الطلب. وبالتالي، لا يوجد ترتيب منطقي مُحدّد للسجلات، ويتمتّع المستخدمون بالحرية في استرجاع بياناتهم بالترتيب الذي يرغبون به أو باستخدام عوامل التصفية التي يختارونها. فبفرض كان لديك جدولين وتود ربطهما ببعضهما البعض، فإحدى الطرق لإنجاز ذلك هي باستخدام المفتاح الخارجي Foreign key، وهو نسخة من المفتاح الأساسي لجدول (يُعرف بالجدول "الأب") تُدرج في عمود داخل جدول آخر (يُعرف بالجدول "الابن"). يُظهر المثال التالي العلاقة بين جدولين، الأول يُستخدم لتسجيل المعلومات حول الموظفين في شركة، والثاني لتتبع مبيعات الشركة. وفي هذا المثال، يُستخدم المفتاح الأساسي لجدول الموظفين EMPLOYEES كمفتاح أجنبي لجدول المبيعات SALES: فإذا حاولت إضافة سجل إلى الجدول الابن وكانت القيمة المُدخلة في عمود المفتاح الأجنبي غير موجودة في المفتاح الأساسي للجدول الأب، فإن تعليمة الإدراج ستكون غير صالحة، وهذا يساعد في الحفاظ على صحّة مستوى العلاقة بين الجدولين (أو نزاهة العلاقة إن صح التعبير)، وبهذا ستكون السجلات في الجدولين مرتبطة على النحو الصحيح دائمًا. لقد ساعدت عناصر النموذج العلاقيّ الهيكلية في الحفاظ على تنظيم البيانات أثناء تخزينها، ولكن تخزين البيانات لن يكون مفيدًا إلا إذا كان من الممكن استرجاعها. ولاسترجاع البيانات من RDBMS، يُمكنك إنشاء ما يُسمّى بالاستعلام query وهو عبارة عن طلب منظّم لمجموعة من المعلومات. وتستخدم معظم قواعد البيانات العِلاقيَّة لغة SQL لإدارة البيانات والاستعلام عنها كما أشرنا سابقًا. إذ تتيح لغة SQL إمكانية تصفية نتائج الاستعلام ومعالجتها باستخدام مجموعة من البنى clauses، والجمل الشرطية predicates التي تقيم كصحيح TRUE أو خاطئ FALSE أو غير معروف، والتعبيرات expressions، ما يمنحك التحكم الدقيق في البيانات التي ستظهر ضمن نتائج الاستعلام. مزايا وقيود قواعد البيانات العلاقية لنفكّر في بعض مزايا وعيوب قواعد البيانات العلاقيَّة بأخذ هيكلها التنظيمي الأساسي في الحسبان. إنّ لغة SQL وقواعد البيانات التي تستخدمها في أيامنا هذه تختلف عما قدمه العالم كود Codd في نموذجه العلاقيّ الأول في عدة نواحٍ. فعلى سبيل المثال، يملي نموذج كود Codd بأنّ كل سجل في الجدول يجب أن يكون فريدًا. في حين تسمح العديد من قواعد البيانات العلاقيَّة المعاصرة بوجود سجلات مكررة. وهناك بالمقابل من يرى أن قواعد البيانات التي تستخدم لغة SQL ولا تتبع جميع مواصفات نموذج Codd لا يمكن عدها قواعد بيانات علاقيَّة حقيقية. ولكن وفي الواقع، أي نظام يستخدم SQL ويتبع نموذج Codd إلى حد معين يعدّ عادةً نظامًا لإدارة قواعد بيانات علاقيَّة. ورغم شهرة قواعد البيانات العِلاقيَّة التي ازدادت بسرعة، إلا أنّ بعض أوجه القصور المتعلقة في النموذج العِلاقيّ بدأت بالظهور مع تزايد قيمة البيانات وتوجه الشركات لتخزين كميات أكبر منها. ومن هذه التحديات والمعوقات، صعوبة توسيع قاعدة البيانات العلاقيَّة أفقيًا. والمقصود بالتوسع الأفقي أو الخارجي عملية إضافة المزيد من الأجهزة إلى نظام حالي لتوزيع الحمولة واستيعاب حركة مرور أكبر وتحقيق معالجة أسرع. وغالبًا ما تُقارن هذه العملية بالتوسع العمودي، الذي يتضمن تحسين مواصفات الخادم الحالي من خلال توسيع ذاكرة الوصول العشوائي RAM أو وحدة المعالجة المركزية CPU. والسبب وراء صعوبة توسيع قاعدة البيانات العلاقيَّة أفقيًا يعود إلى أنّ النموذج العلاقيّ مصمم لضمان الاتساق أو انسجام البيانات consistency، ما يعني أنّه عند استعلام العملاء ضمن قاعدة البيانات نفسها سيحصلون دائمًا على البيانات نفسها. فإذا قمت بتوسيع قاعدة البيانات العلاقيَّة أفقيًا عبر عدة أجهزة، سيصبح من الصعب ضمان هذا الاتساق، إذ قد يقوم العملاء بكتابة البيانات على عقدة معينة أو (جهاز) دون الباقي، وقد يكون هناك تأخير بين لحظة الكتابة الأولية والوقت الذي تُحدّث فيه العقد الأخرى لتعكس هذه التغييرات، ما يؤدي إلى عدم اتساق بينها. لقد واجهت أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيَّة بعض التحديات، من بينها أن النموذج العلاقيّ قد صُمّم خصيصًا للتعامل مع البيانات المهيكلة structured data، أي البيانات التي تتوافق مع نمط بيانات مُحدد مسبقًا أو على الأقل تلك المُنظمّة على نحوٍ مُحدد. لكن مع انتشار الحواسيب الشخصية وظهور الإنترنت في أوائل التسعينات، أصبحت البيانات غير المهيكلة unstructured data، كالرسائل الإلكترونية والصور والفيديوهات أكثر شيوعًا. لا يعني كل ذلك أن قواعد البيانات العلاقيَّة باتت غير مفيدة. بل على العكس تمامًا، فالنموذج العلاقيّ ما زال هو الإطار السائد لإدارة البيانات منذ أكثر من 40 عامًا. وتدلّ شهرتها واستمراريتها على أنّ قواعد البيانات العلاقيَّة تقنية ناضجة، وهذا بحد ذاته من أبرز مزاياها. هناك العديد من التطبيقات التي صُممت للعمل مع النموذج العِلاقيّ، بالإضافة إلى وجود العديد من مدراء قواعد البيانات المحترفين الخبراء في مجال قواعد البيانات العلاقيَّة. كما تتوفر مجموعة واسعة من الموارد المطبوعة والإلكترونية متاحة لكل من يرغب في بدء التعامل مع قواعد البيانات العِلاقيَّة. ومن مميزات قواعد البيانات العلاقيَّة دعم معظمها لمجموعة من التعاملات transactions التي تضمن سلامة البيانات وتكاملها. والمعاملة transaction هي مجموعة من أوامر SQL التي تُنفذ وفق تسلسل معيّن كوحدة عمل مُنفصلة. إذ تعتمد المعاملات على مبدأ الكل أو لا شيء، بمعنى أنّ كل أمر في المعاملة يجب أن يكون صحيحًا، وإلا ستُلغى المعاملة بالكامل وبهذا نضمن صحّة البيانات ودقتها (نزاهة البيانات) عند التعديل على عدة سجلات أو جداول في الوقت نفسه. وأخيرًا، تعدّ قواعد البيانات العلاقيَّة مرنة للغاية. فقد استُخدمت في تطوير مجموعة واسعة من التطبيقات المختلفة، وتستمر في العمل بكفاءة حتى مع كميات ضخمة من البيانات. كما تعدّ لغة SQL قوية جدًا، إذ تتيح لك إمكانية إضافة وتعديل البيانات على نحوٍ فوري، بالإضافة إلى تغيير هيكلية تخطيط قواعد البيانات والجداول دون التأثير على البيانات الموجودة. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على قواعد البيانات العلاقيَّة التي لا تزال وسيلة أساسية لإدارة وتخزين البيانات بعد أكثر من خمسين عامًا على وضع التصور الأولي لها، وذلك بفضل مرونتها وتصميمها الذي يضمن صحة البيانات ودقتها. وحتى مع ظهور قواعد البيانات غير العِلاقيَّة NoSQL في السنوات الأخيرة، لا زال فهم النموذج العلاقيّ ومعرفة كيفية التعامل مع أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقيَّة أمر أساسي لأي شخص يرغب في بناء التطبيقات المُعتمدة على قوة البيانات. وللتعرّف على المزيد حول بعض من أنظمة إدارة قواعد البيانات العِلاقيَّة الأشهر، وقواعد البيانات عمومًا، ننصحكم بالرجوع إلى قسم قواعد البيانات من أكاديمية حسوب. ترجمة -وبتصرف- للمقال Understanding Relational Databases لصاحبه Mark Drake. اقرأ أيضًا مدخل إلى تصميم قواعد البيانات تعرف على مكونات قاعدة البيانات نموذج الكيان والعلاقة ER لتمثيل البيانات وتخزينها في قاعدة البيانات ما هي محركات قواعد البيانات؟ أنواع قواعد البيانات وأهم مميزاتها واستخداماتها

نسلط الضوء في مقال اليوم على فوائد تعلم البرمجة التي تشكل حجر الأساس لكافة التطبيقات والبرمجيات التي نستخدمها يوميًا سواء على أجهزة الحواسيب أو الجوالات أو غيرها من الأجهزة الذكية القابلة للبرمجة، فبدون البرمجة لن تكون كل هذه الأجهزة قادرة على تلبية متطلباتنا. إذا كنت مهتمًا بالتعرف أكثر على ماهية البرمجة والمميزات التي ستحصل عليها عند تعلم البرمجة واكتساب القدرة على كتابة الشيفرات البرمجية وفهمها على الصعيد الشخصي والعمل فتابع قراءة المقال للنهاية. ما هي البرمجة؟ قبل أن نشرح أهمية تعلم البرمجة دعنا نوضح بداية ما هي البرمجة بالتحديد وما هي استخدامات البرمجة ولماذا ينبغي عليك تعلمها؟ يمكنك التفكير في البرمجة على أنها طريقة تمكننا نحن البشر من إرسال التعليمات لأجهزة الحاسوب باستخدام لغة يمكن للحواسيب فهمها تسمى لغة البرمجة، وبعبارة أخرى البرمجة هي وسيلة للتخاطب مع الأجهزة الإلكترونية المختلفة مثل الحواسيب أو الهواتف الذكية أو أي أجهزة قابل للبرمجة وجعلها تحل مشكلة ما أو تنجز مهمة محددة. تتعدد أنواع لغات البرمجة مثل بايثون وجافا سكريبت وجافا و C#‎ وروبي …إلخ. لكن يمكن القول بأن كل هذه اللغات تتشارك نفس المفاهيم فالبرامج الحاسوبية ما هي إلا شيفرات برمجية مكونة من سلسلة مرتبة من الأوامر والتعليمات اللازمة لتأدية مهمة أو حل مشكلة ما، ثم يقرأ الحاسوب هذه التعليمات وينفذها واحدة تلو الأخرى ليعطينا النتائج المطلوبة. يتطلب تعلم البرمجة معرفة أساسية في عدة مواضيع منها الرياضيات والجبر والتفكير المنطقي، كما يحتاج امتلاك قدرة على تحليل المشكلات وفهمها بشكل صحيح وتحويلها إلى خوارزميات ثم البدء ببرمجة هذه الخوارزميات باستخدام لغات البرمجة وهذا يعني أنك قبل أن تتمكن من كتابة الشيفرات البرمجية يجب أن تمتلك تصورًا واضحًا لحل المشكلة بالشكل الصحيح. بناء على ذلك، يعتبر تعلم الخوارزميات أحد الخطوات الأساسية في تعلم البرمجة فإذا لم يكن لديك خوارزمية صحيحة تحقق الهدف المطلوب فلن يكون لديك برنامج صحيح، وتُعرَّف الخوارزمية بأنها تسلسل منطقي يوضح كافة الخطوات اللازمة لحل مشكلة أو مسألة ما وهو مفهوم لا يقتصر استخدامه على البرمجة أو تطوير البرامج بل يمكنك تطبيقه لحل أي مشكلة حياتية تواجهك، ويمكنك مطالعة المزيد حول الخوارزميات وطرق كتابتها في مقال المرجع الشامل إلى تعلم الخوارزميات للمبتدئين. مستقبل البرمجة ازدادت أهمية تعلم البرمجة اليوم أكثر من أي وقت مضى نظرًا للتطور التقني الحاصل في مجال التقنية والبرمجيات والذكاء الاصطناعي فلا يكاد يوجد عمل اليوم لا يتطلب استخدام البرامج الحاسوبية ما جعل البرمجة أحد المهارات الأساسية المطلوبة بكثرة في سوق العمل. أضف إلى ذلك فإن تعلم البرمجة سيحولك من مستهلك للتقنية إلى منتج لها ويكسبك القدرة على التعامل مع الأجهزة والبرمجيات باحترافية ومرونة كما يكسبك القدرة على إنتاج حلول تقنية وبرامج مفيدة لحل المشكلات التي تواجهها ويطور مهاراتك في التفكير. لذلك السبب، نجد أن معظم البلدان اليوم ومن بينها دول عربية قد أدركت فوائد تعلم لغات البرمجة و أدرجتها في المناهج الدراسية بدءًا من المراحل الابتدائية المبكرة لتهيئة الجيل الجديد للمستقبل وتوسيع أفق تفكيرهم ومساعدتهم على مواكبة التطور التقني بسهولة فمن يتعلم البرمجة في سن مبكرة سيفهم التقنية ويتعامل معها بشكل أفضل من أولئك الذين لا يتعلمونها. فوائد تعلم لغات البرمجة إن فوائد تعلم البرمجة كثيرة منها مساعدتك على تأدية الأعمال بكفاءة أكبر وتضمن لك مستقبلًا واعدًا كما تقدم لك العديد من الفوائد الأخرى على صعيد العمل والحياة الشخصية. من أهم فوائد تعلم البرمجة: ضمان الحصول على عمل الحصول على رواتب مجزية إمكانية العمل عن بعد محو الأمية الرقمية مواكبة التطور التقني تحسين التفكير والقدرة على حل المشكلات أتمتة الأعمال اليومية وزيادة الإنتاجية تحسين مهارات التواصل اكتساب الصبر والتركيز لنناقش بمزيد من التفصيل كل فائدة من الفوائد الواردة أعلاه! ضمان الحصول على عمل نظرًا للطلب الكبير على المبرمجين بمختلف تخصصاتهم فإن أحد أهم فوائد تعلم البرمجة تحقيق الأمان الوظيفي وضمان العثور على فرصة مناسبة في سوق العمل لذا ابدأ من الآن بتعلم البرمجة كي تضمن العثور على الكثير من الفرص في حياتك المهنية. وحتى لو لم تكن ترغب بالعمل في مجال التقنية وتطوير البرمجيات إلا أن تعلم البرمجة هو مهارة أساسية تفيدك في كل مجال فكل الصناعات اليوم تعتمد على الحواسيب للقيام بالأعمال وترغب بالتأكيد في توظيف شخص يعرف كيفية عمل هذه الحواسيب ويستخدمها باحترافية. الحصول على رواتب مجزية تعد البرمجة من أكثر المهن المربحة التي تضمن لك أجرًا مرتفعًا لا سيما إذا كنت تملك الخبرة والمهارة الكافية ولديك معرض أعمال قوي فالطلب على المطورين والمبرمجين من مختلف التخصصات في تزايد مستمر. وبالرغم من أن رواتب المبرمجين تختلف حسب الموقع الجغرافي وعدد سنوات الخبرة والتخصص البرمجي إلا أن متوسط رواتب المبرمجين بشكل عام يبقى أعلى من متوسط الرواتب لبقية المهن. إمكانية العمل عن بعد أحد فوائد تعلم البرمجة الجلية التي ستجنيها من تعلمها والعمل بها هي حرية اختيار العمل عن بعد من داخل منزلك أو أي مكان هادئ تفضله والتعاقد مع أي عميل حول العالم أو العمل الحر بشكل مستقل خلال أوقات عمل مرنة لا تلزمك بساعات محددة يفرضها عليك صاحب العمل. فإذا كنت ممن يفضل العمل عن بعد على بيئات العمل التقليدية وتجد أن هذا يساهم في زيادة تركيزك وإنتاجيتك ومردودك فقرار تعلم البرمجة لبدء مهنة جديدة هو فرصتك لتحقيق هذا الأمر. محو الأمية الرقمية يمكن القول أن عدم القدرة على كتابة وفهم التعليمات البرمجية في عصرنا الحالي يكافئ عدم القدرة على القراءة والكتابة من سنوات قليلة مضت، فمعظم الوظائف اليوم تتطلب معرفة أساسية بالتعامل مع الحاسوب واستخدام التطبيقات والبرامج المختلفة. فإذا كنت لا تريد أن توصف بالجهل الرقمي أنصحك بأن تبدأ بتعلم البرمجة وتفهم كيفية عمل التطبيقات والبرامج التي تستخدمها في حياتك اليومية وتكون مرنًا ومتكيفًا مع المتطلبات المتغيرة في عالم التقنية سريع التطور. مواكبة التطور التقني من منا اليوم لا يستخدم التقنيات والتطبيقات والأجهزة الذكية! بدءًا من التسوق عبر الإنترنت ودفع الفواتير ووصولًا للسيارات المبرمجة ذاتية القيادة والروبوتات الذكية التي أصبحت تنوب عنا في أداء الأعمال اليومية. فقد أصبح كل شيء حولنا اليوم مزودًا بالتقنيات الحديثة وتعلم البرمجة يكسبنا القدرة على فهم طريقة عمل هذه التقنيات والتآلف معها بسرعة أكبر. تحسين التفكير والقدرة على حل المشكلات فتعلم إحدى لغات البرمجة شبيه بتعلم لغة ثانية ومن شأنه أن يزيد قدرات عقلك ويوسع مداركك، كما أن تعلم البرمجة يجعل تفكيرك أكثر تنظيمًا وإبداعًا ويكسبك مرونة أكبر في التعامل مع أي مشكلة تواجهك وحلها بذكاء، وهذا لا ينطبق على المشكلات التقنية فقط بل ينعكس على كافة مجالات الحياة والعمل. فالبرمجة مهارة تفيد الجميع وليست حكرًا على المبرمجين، وهنا تحضرني مقولة شهيرة لمؤسس شركة آبل ستيف جوبز: أتمتة الأعمال وزيادة الإنتاجية من فوائد تعلم البرمجة إكسابك القدرة على أتمتة الأعمال والمهام اليدوية المتكررة من خلال كتابة أكواد برمجية تنجز لك هذه المهام بسرعة ودون أخطاء وبهذا يمكنك استثمار وقتك وزيادة إنتاجيتك. على سبيل المثال إذا احتجت لتحميل مجموعة كبيرة من الملفات من موقع ما أو احتجت لإعادة تسمية عدة مستندات أو تصنيف رسائل البريد الإلكتروني الخاصة بك في مجلدات مخصصة فكل ما عليك هو كتابة بضعة أسطر من التعليمات البرمجية لإنجاز العمل بدلًا من قضاء ساعات في تأديته بصورة يدوية. تحسين مهارات التواصل تحتاج في مجال العمل البرمجي للتواصل مع أعضاء فريق التطوير أو مع زملاء في العمل من أقسام مختلفة أو ربما مع عملاء مختلفين متواجدين في أي مكان حول العالم إذا كنت تعمل بشكل مستقل وتعلم البرمجة يساعدك على تحسين مهارات التواصل وتوصيل الأفكار المعقدة للآخرين. حتى لو لم تكن تنوي احتراف البرمجة فإن أحد فوائد تعلم البرمجة هو مساعدتك على التواصل مع الموظفين التقنيين في بيئة عملك وفهمهم والنقاش معهم بشكل أفضل. تعلم الصبر والتركيز مهنة البرمجة من أكثر المهن التي تتطلب الهدوء والصبر والتركيز فعند العمل على حل مشكلة برمجية قد تحتاج لقضاء ساعات في كتابة الشيفرات البرمجية وحل الأخطاء وتحسين النتائج حتى تحصل على النتيجة المرجوة. ستجد بعد مدة من ممارسة البرمجة أنك تميل للصبر والهدوء عندما تواجه أي عقبات أو صعوبات في عملك أو حياتك اليومية وهذه مهارة مهمة نحتاجها جميعًا. نصائح لتعلم البرمجة بكفاءة بعد أن تعرفت على فوائد تعلم البرمجة لا بد أنك متحمس الآن لبدء رحلة تعلم البرمجة واحترافها لذا سأختم المقال بجملة من النصائح السريعة التي تساعدك على تعلم البرمجة بسرعة وتجنبك الفشل. البرمجة ليست مجرد كتابة شيفرات برمجية بل هي تعلم طريقة التفكير بطرق مبتكرة وحل المشكلات المعقدة لذا حسّن مبادئ التفكير المنطقي والخوارزمي لديك وجرب حل التحديات والألغاز البرمجية قبل أن تبدأ تعلم إحدى لغات البرمجة. إليك جملة نصائح لتعلم البرمجة بكفاءة: ابدأ بتعلم لغة برمجة سهلة وتناسب المبتدئين مثل بايثون Python أو جافا سكريبت JavaScript أو روبي Ruby كما يمكنك البدء بإحدى لغات البرمجة المرئية المعتمدة على الكتل مثل لغة سكراتش التي تعلمك البرمجة بطريقة ممتعة ومسلية. تعلم أساسيات البرمجة مثل الشروط والحلقات والمتغيرات والدوال وهياكل البيانات data structures وتأكد من إتقانها قبل الانتقال لمواضيع أكثر تقدمًا. ستجد الكثير من مصادر التعلم المتنوعة عبر الإنترنت، وهذا أمر رائع لكنه قد يشتتك لذا احرص على اتباع مصدر محدد وموثوق والتزم بالتعلم منه وفي حال واجهت صعوبة في فهم أمر ما يمكنك البحث عن مصادر إضافية. احرص على التطبيق العملي وممارسة كل ما تتعلمه فالاكتفاء بالمعلومات النظرية ومشاهدة الدروس ومقاطع الفيديو لن يساعدك على تعلم البرمجة بطريقة احترافية. لا تتوقف عن التعلم وتطوير مهاراتك والاطلاع على أحدث الأدوات والتقنيات واستخدامها في مشاريعك البرمجية. الخلاصة البرمجة كنز ثمين لمن يتعلمها ومهارة قوية تضمن مستقبلك وتهيئك لمواكية التطورات التقنية المتسارعة والنجاح في مجالات العمل المختلفة، ونأمل أن يكون هذا المقال قد ساعدك في التعرف على أهم فوائد تعلم البرمجة والمميزات التي ستعود عليك إذا احترفتها. ابدأ من الآن خطوتك الأولى لتعلم البرمجة فقد تكون أنت من سيطور برامج رائعة تخدم البشرية! اقرأ أيضًا مدخل إلى الخوارزميات أسهل لغات البرمجة أهمية البرمجة وأهم لغات البرمجة المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون

كثيرًا ما تتردد على مسامعنا عبارة التفكير المنطقي ونسمع نصائح حول أهميته وضرورة تحسينه واستخدامه في حل مشكلات حياتنا اليومية واتخاذ القرارات الصعبة، ولعلك تتساءل ما هو التفكير المنطقي؟ وما أهميته للمبرمج وهل فعلاً كلما كان لديك منطق أفضل ستتمكن من احتراف البرمجة بشكل أسرع؟ وهل التفكير المنطقي هو مَلَكة فطرية تولد مع الشخص أم أنه مهارة مكتسبة وقابلة للتعلم والتحسين؟ إذا كنت مهتمًا بمعرفة الإجابة على كل هذه التساؤلات تابع قراءة المقال إلى النهاية. سنتعرف في مقال اليوم على ماهية التفكير المنطقي وأهميته في مجال البرمجة وأهم الطرق والأدوات التي تساعدك على اكتساب مهارات التفكير المنطقي وتحسين طريقة تفكيرك وحل الخوارزميات المعقدة. ما هو التفكير المنطقي؟ التفكير المنطقي بشكل عام هو مهارة شخصية تكسب المرء القدرة على ضبط تفكيره وتحليل المواقف والمشكلات التي تواجهه وابتكار الحلول المناسبة بناءً على المعلومات والأدلة والحقائق المتوفرة لديه، وهو يتضمن كذلك القدرة على تقسيم المشكلات المعقدة إلى أجزاء أصغر وتقييمها بشكل منهجي للوصول إلى حل. وبما أن البرمجة ما هي إلا عملية التخاطب مع الحاسوب وتوجيهه لإيجاد حل لمشكلة ما والمبرمج هو حلال المشاكل كما يقال، فإن التفكير المنطقي للمبرمج يعزز قدرته على تحليل المشكلات واستنباط الحلول واتخاذ القرارات المناسبة وتطبيق المنطق على الكود الذي يكتبه لإنتاج برامج قادرة على معالجة وتحليل البيانات وإجراء العمليات الحسابية والمنطقية عليها بشكل صحيح. خصائص التفكير المنطقي قد تتساءل ما هي الخصائص التي يجب أن أتمتع بها كي أعتبر نفسي منطقيًا وهل لدي القدرة على التفكير بشكل منطقي من أجل حل أي مشكلة أو اتخاذ أي قرار؟ لأساعدك على الإجابة دعني أعدد لك خصائص التفكير المنطقي: العقلانية وعدم التحيز العاطفي والتأثر بالمشاعر عند اتخاذ قرار ما في أي موقف. على سبيل المثال يفكر الشخص العقلاني قبل شراء منتج ما بكل إيجابياته وسلبياته وهل سيلبي هذا المنتج متطلباته أم لا ثم يتخذ قرار الشراء من عدمه. التنظيم والتخطيط المسبق لكل شيء على سبيل المثال إذا كنت تنوي الذهاب في رحلة هل تفكر مليًا قبل ذلك في كل شيء يتعلق بتفاصيل رحلتك مثل زمان ومكان الرحلة وكيف ستقضي وقتك ومتى ستعود؟ إذا كان الجواب نعم فأنت في الغالب شخص منطقي. الانتباه ودقة الملاحظة لكل ما يحيط بك وأخذه بالاعتبار عند التفكير في حل مشكلة ما فمعظم الأخطاء تنجم عن عدم الوعي والانتباه للتفاصيل الدقيقة. الديناميكية وإيجاد حلول بديلة عند الضرورة. الفضول وحب الاستكشاف وتعلم أشياء جديدة وطرح العديد من الأسئلة لتوسيع أفق التفكير. الاعتراف بالخطأ وتصحيحه فهذا ينم عن نضج فكري لدى الشخص. الاعتماد على الحقائق والمعرفة وليس على الحدس والمعتقدات عند اتخاذ القرارات. بعد قراءة الخصائص الواردة أعلاه، هل تعتقد أنك تملك مهارة التفكير المنطقي أم لا؟ مراحل التفكير المنطقي كي تتمكن من التفكير منطقيًا وحل أي مشكلة تواجهك بطريقة منهجية يمكنك اتباع الخطوات التالية: فهم المشكلة جيدًا فإذا لم نفهم المشكلة تمامًا فلن تتوصل لأفضل حل ممكن لها أو ربما تستغرق الكثير من الوقت لتحلها. تقسيم المشكلة المعقدة وصعبة الحل إلى أجزاء صغيرة وبسيطة يسهل حلها. وضع خطة واضحة لحل كل جزء من المشكلة. البدء بتنفيذ الخطة التي وضعتها في الخطوة السابقة. العودة للخطوة الأولى. أهمية التفكير المنطقي للمبرمج لا شك أن أهمية التفكير المنطقي تبرز في كافة مجالات الحياة الشخصية والعملية، لكننا سنركز في هذه الفقرة على أهمية التفكير المنطقي في مجال البرمجة على وجه الخصوص فهو يعد أحد المهارات التي لا غنى عنها للمبرمجين والمطورين بصفة خاصة. فالبرمجة تحتاج منك للتخاطب مع الآلة، والآلة لا تفهم ولا تنفذ أوامر عامة بل تحتاج إلى تبسيط الأوامر إلى أبسط شكل، وتعد أي مهمة أو مخاطبة مع الآلة مشكلة يجب إيجاد أفضل حل وكتابة الحل الناتج بشكل برنامج، ومن هنا تأتي أهمية التفكير المنطقي في عملية البرمجة. لذا في حال رغبت بأن تصبح مبرمجًا ستكون أول نصيحة توجه لك هو تعلم مهارات التفكير المنطقي والخوارزميات لكونها خطوة أساسية تسبق مرحلة البرمجة وكتابة الأكواد، وبدون امتلاك مهارات التفكير المنطقي ستجد صعوبة كبيرة في حل المشكلات البرمجية المعقدة. وإليك جملة من فوائد التفكير المنطقي للمبرمج: يمنح القدرة على التفكير خارج الصندوق وابتكار حلول إبداعية للمشكلات البرمجية. ينشط الدماغ ويحفز الذاكرة ويساعد على ربط المعلومات ببعضها البعض. يساعد على تقسيم المشكلات إلى خطوات بسيطة ومتسلسلة منطقيًا. يعزز القدرة على تصور حل المشكلات البرمجية وصياغة طريقة الحل الأمثل قبل البدء في كتابة الكود البرمجي. يساعد على كتابة وفهم الخوارزميات وهي مجموعة من التعليمات التي تخبر الحاسوب بما يتوجب عليه القيام به لحل المشكلة بناء على معطيات دخل محددة. يسهل فهم منطق البرمجة وأكوادها واستخدام التعبيرات المنطقية والعبارات الشرطية. والجدير بالملاحظة أن المهارات التقنية ليست وحدها ما يبحث عنه أرباب العمل في المبرمجين والمطورين المرشحين للتوظيف بل تجدهم يحرصون على توافر مجموعة من المهارات والسمات الشخصية مثل التفكير المنطقي ومهارات حل المشكلات ومهارات التواصل الفعال وتنظيم الوقت وغيرها من السمات الأخرى التي يمكنك الاطلاع عليها في هذا الفيديو: التفكير المنطقي لحل المشكلات البرمجية يحتاج أي مبرمج لمهارة التفكير المنطقي لحل المشكلات البرمجية لأن حلها يتطلب طريقة معينة في التفكير ووضع خطوات الحل بطريقة مفضلة ومتسلسلة منطقيًا وقابلة للحل حاسوبيًا. على سبيل المثال إذا طلب منك حل مشكلة صنع شطيرة توست من الزبدة والمربى سيكون عليك أن تفكر بداية بالمواد المطلوبة لصنعها وهل هي متوفرة أم لا وهي الزبدة والمربى والخبز والسكين. بعد التأكد من توافر كل المعطيات اللازمة سيكون عليك التفكير بالخطوات التي تحتاجها لصنع الشطيرة. قد تخبرني أن الأمر بديهي ولا يحتاج لأي تفكير منطقي ضع الزبدة والمربى على الخبز وتناولها لكن انتبه هنا لأن هذا لن يساعدك في حل المشكلة وبناءً على ذلك قد تكون الخطوات المنطقية للعمل كالتالي: افتح كيس الخبز. خذ شريحة الخبز الموجودة في أعلى الكيس وضعها في طبق. افتح علبة الزبدة. اغمس السكين في علبة الزبدة. وزع الزيدة على شريحة الخبز. ضع السكين جانباً. خذ شريحة خبز ثانية من أعلى الكيس وضعها فوق الشريحة الأولى. افتح علبة المربى. اغمس السكين في علبة المربى وزع الزيدة على شريحة الخبز الثانية. ضع السكين جانباً. ضع شريحة الخبز الأولى فوق الثانية. الشطيرة جاهزة. قد يكون هناك أكثر من طريقة لحل المشكلة على سبيل المثال يمكن أن نختصر بعض الخطوات ونفكر في حل المشكلة كالتالي: افتح كيس الخبز وخذ شريحتين من خبز التوست. افتح علبة الزيدة. اغمس السكين في الزبدة. وزع الزبدة فوق شريحة الخبز الأولى. افتح علبة المربى. اغمس السكين في المربى. وزع المربى فوق شريحة الخبز الأولى. ضع الشريحة الأولى فوق الثانية. الشطيرة جاهزة. قد تفكر أيضًا أن الخطوات (افتح العلبة، اغمس السكين، وزع) تتكرر مرة من أجل الزبدة ومرة من أجل المربى فلم لا نحاول دمجها بوظيفة وليكن اسمها مثلًا وضع المادة المطلوبة. تسألك عن المادة التي تريدها وتطبق هذه الخطوات الثلاث دفعة واحدة في كل مرة تريد فيها تنفيذ هذه الخطوة. وقد تفكر في مناقشة بعض الافتراضات والحالات الخاصة التي قد تحدث خلال العمل وتجد حلولًا مناسبة لها كأن تناقش حالة عدم وجود المربى واستبداله بالعسل أو الشوكولا، فالخطوات المتبعة في الحل وطريقة التفكير والتنفيذ والمعالجة قد تختلف من شخص لآخر وهنا تبرز أهمية التفكير المنطقي فالجميع قد يحصل في النهاية على حل لكن بعض الحلول قد تكون أفضل من غيرها وأكثر كفاءة واختصارًا. قس على هذا أي مشكلة معقدة تحاول حلها من خلال الحاسوب. في ختام هذه الفقرة أدعوك لمشاهدة هذا الفيديو اللطيف والشيق لأب يعلم أطفاله كيف يكتبون بدقة التعليمات اللازمة لطريقة صنع شطيرة زبدة الفول السوداني مع المربى، عندما تتعامل مع الحاسوب تعامل معه كأنه ذلك الأب وأخبره بالتعليمات المطلوبة لحل مشكلتك بدقة متناهية. اكتساب التفكير المنطقي في البرمجة بعد أن تعرفت على أهمية التفكير المنطقي في تحسين البرمجة أعتقد أنك تتساءل الآن هل التفكير المنطقي هو موهبة فطرية تولد مع المبرمج وتمكنه من التوصل إلى حلول منطقية مناسبة لحل مشكلات الكود بسهولة وسلاسة، أم أنه مهارة مكتسبة يمكن تنميتها من خلال أدوات وممارسات معينة؟ لحسن الحظ رغم أن التفكير المنطقي هو ملَكَة فطرية يتميز بها البعض ويساعدهم وجودها على تعلم لغات البرمجة أسرع من غيرهم لكنه في نفس الوقت مهارة قابلة للاكتساب والتحسين والتطوير من خلال العديد من الطرق والتقنيات. إليك أهم الطرق والأدوات التي تساعدك على تحسين التفكير المنطقي في البرمجة: حلّ الألغاز والألعاب المنطقية. استخدم الورقة والقلم لوصف أي مشكلة تواجهك. تعلّم الخوارزميات. قسّم المشكلات المعقدة لأجزاء أصغر. تمكّن من أساسيات البرمجة. شارك في المسابقات والتحديات البرمجية. ادرس الشيفرات البرمجية للآخرين. تعلّم نماذج البرمجة وأنماط التصميم. دعنا نناقش كل طريقة من هذه الطرق ونتعرف على أهميتها في تنمية منطقك البرمجي حلّ الألغاز والألعاب المنطقية فحل الألغاز المنطقية وألعاب الذكاء مثل الشطرنج وألغاز الكلمات المتقاطعة وسودودكو و tic-tac-toe أو غيرها من الألغاز الرياضية والألعاب المنطقية وألغاز الذكاء IQ أمر ممتع ومفيد جدًا في تشيط عقلك وتحسين تفكيرك المنطقي وبالتالي تحسين قدراتك البرمجية. فمهارة حل الأحاجي أمر يبحث عنه معظم أرباب العمل لمعرفة مدى قوة تفكيرك وسرعة بديهتك فلا تستغرب حين تطرح عليك في مقابلات العمل مع شركات البرمجيات ألغاز من قبيل الأحجية التالية: كم عدد العملات التي تمتلكها إذا كانت جملة واحدة فقط من الجمل الثلاث التالية صحيحة: لديك عملة واحدة على الأقل. لديك خمس عملات على الأقل. عدد العملات الموجود معك أقل من خمسة. خذ وقتك في التفكير بحل هذه المسألة ويمكن أن تشاركني في التعليقات الجواب الذي توصلت إليه وكيف توصلت إليه. كما يمكن أن تتدرب على الكثير من المسائل والأحاجي المنطقية، ابحث عن ألغاز مثل لغز المئة سجين 100‎ prisoners problem أو لغز الجمل والموز camel and banana puzzle أو غيرها من الألغاز المشهورة التي تخص مجال البرمجة وعلوم الحاسب فهي متوفرة بكثرة على مواقع الإنترنت ومتاجر التطبيقات. استخدم الورقة والقلم لوصف أي مشكلة تواجهك استخدم الورقة والقلم عند التفكير واكتب كافة المعطيات المتاحة بين يديك كي لا تنسى أحدها فنحن البشر نتذكر الأشياء التي نكتبها بكفاءة أكثر، بعدها ناقش كافة الخيارات التي تخطر ببالك للحل وحاول أن تستنتج الحل الأمثل والأدق لها. ويمكنك أن ترسم مخططات توجيهية توضح لك الأمور بشكل أفضل لاسيما إذا كنت شخصًا بصريًا حينها ستساعدك المخططات والرسوم التوضيحية والمربعات والدوائر والأسهم على تصور المشكلة وفهمها بشكل أفضل وكتابة كود مناسب لحلها لاحقًا. تعلّم الخوارزميات فتعلم الخوارزميات وهياكل البيانات من شأنه أن يعزز التفكير المنطقي التحليلي والتفكير الخوارزمي الذي يغير طريقة تفكيرك في حل المشكلات ويعلمك منهجية التفكير بطريقة تشبه الطريقة التي يعمل بها الحاسوب كما أنه يساعدك لاحقًا في تعلم لغات البرمجة. يمكن أن تبدأ بالخوارزميات الأساسية مثل خوارزميات الفرز والترتيب sorting algorithms وخوازميات البحث search algorithms وخوارزميات فرق تسد divide and conquer وتفهم آلية عملها ثم تتدرج في تعلم خوارزميات أكثر تعقيدًا، كما أن فهم هياكل البيانات مثل القائمة المترابطة linked lists والمكدس stack والشجرة الثنائية binary trees واستخدامها أثناء تنفيذ الخوارزميات يسرع كثيرًا من قدرتك على حل المشكلات المعقدة. قسّم المشكلات المعقدة لأجزاء أصغر عندما تعجز عن حل مشكلة ما لماذا لا تجرب أن تحللها وتقسّمها إلى مشكلات أصغر يسهل التعامل معها، ابدأ بحل كل مشكلة منها وكافئ نفسك على تحقيق كل هدف صغير ثم اجمع كل الأجزاء لتتكامل مع بعضها البعض وتحل المشكلة الأساسية. على سبيل المثال إذا طلب منك إبجاد طريقة أو خوارزمية للبحث عن رقم ما في سلسلة من الأرقام يمكنك تقسيم المشكلة إلى مشاكل أصغر تحلها كالتالي: معرفة من أين أبدأ البحث (من بداية السلسلة أم نهايتها أم من الوسط). معرفة متى وكيف يتم إيقاف عملية البحث. تحديد كيفية مقارنة عنصرين من عناصر السلسلة لتحديد أيهما يأتي قبل العنصر الآخر. تحديد كيفية متابعة البحث عند عدم العثور على الرقم المطلوب. تمكّن من أساسيات البرمجة تأكد من الفهم الجيد لأساسيات البرمجة مثل المتغيرات وأنواع البيانات والتعليمات الشرطية والحلقات التكرارية والدوال وهياكل البيانات بالتوازي مع تطوير تفكيرك المنطقي فالبرمجة والمنطق يعززان بعضهما البعض فمن جهة يساعدك التفكير المنطقي على فهم تعليمات البرمجة ومن جهة أخرى تساعدك كتابة الأكواد البرمجية على تحسين منطقك والتفكير بالطريقة التي يفهمها الحاسوب. وتذكر أنك بدون إتقان المفاهيم الأساسية والتطبيق العملي لها من خلال حل العديد من أسئلة البرمجة وحل مشكلات رياضية بسيطة من البداية إلى النهاية بشكل منتظم فإنك لن تتمكن من تطوير تفكيرك وتعلم المفاهيم المتقدمة لاحقًا وعندما تكون عالقًا في مشكلة معينة لا مشكلة في البحث عن حلول لها على الإنترنت وفهم منطق عملها فهذا يحسن مهاراتك أيضًا. شارك في المسابقات والتحديات البرمجية شارك في المسابقات والتحديات البرمجية فهي تركز على تحديات منهجية ومتسلسلة في الصعوبة وغالبًا ما تكون مقيدة بوقت محدد لذا يساعدك حلها على تحسين وتسريع تفكيرك المنطقي. حتى لو لم تحقق نتائج عالية في هذه المسابقات ستكون التجربة مفيدة لك كما أن مناقشة حلول المشاركين الآخرين تفيدك في توسيع أفق تفكيرك. ادرس الشيفرات البرمجية للآخرين فكما ذكرنا سابقًا قد توجد أكثر من طريقة لحل مشكلة معينة لهذا قد يتبع كل مبرمج طريقة خاصة به لحل المشكلة والتعرف على وجهات نظر مختلفة يفيدك بكل تأكيد ويطور منطقك البرمجي، ستجد الكثير من الأكواد لمبرمجين خبراء في المجتمعات البرمجية ومستودعات المشاريع مفتوحة المصدر مثل GitHub. تعلم نماذج البرمجة وأنماط التصميم إن تعلم نماذج البرمجة مثل البرمجة كائنية التوجه OOP والبرمجة الوظيفية functional programming وأنماط التصميم البرمجي design patterns التي توفر حلول ونماذج للمشكلات البرمجية الشائعة فهي تساعدك في بناء حلول منطقية أكثر وضوحًا وتنظيمًا وأقل أخطاءً وتحسن مهاراتك البرمجية. عادة ما تدرس مادة الخوارزميات وحل المشكلات بما يتعلق بالتفكير المنطقي في بداية أي مسار يُعلم البرمجة تعليمًا صحيحًا، سواءً في الجامعات أو مسارات البرمجة الخاصة، فمثلًا في دورة علوم الحاسوب في أكاديمية حسوب ستتعرف على أهم الخوارزميات وطريقة كتابتها وتحليلها، وتتعرف على أهم بنى المعطيات وتتعلم أساسيات البرمجة وأنماط التصميم وتكتب الكثير من البرامج العملية التي تعزز تفكيرك المنطقي وتحسّن مستواك البرمجي بشكل كبير. نصائح إضافية لتحسين التفكير المنطقي إضافةً للطرق التي ذكرناها سابقًا، إليك قائمة من النصائح السريعة التي من شأنها كذلك أن تحسن مهاراتك وتفكيرك المنطقي وتعزز فهمك للبرمجة: احرص على القراءة فهي تغذي الدماغ وتعزز تفكيرك في الأمور. لا تكن عاطفيًا أو متحيزًا لوجهة نظرك وحاول أن تتفهم آراء الآخرين. اهتم بكل التفاصيل وحلل معنى الكلمات والجمل وافهم مدلولاتها الدقيقة. تعلم لغة جديدة فهذا من شأنه أن يقوي دماغك ويحفزه. مارس نشاطًا إبداعيًا تحبه كالرسم والكتابة. كن فضوليًا واطرح تساؤلات عن مواضيع تثير اهتمامك واستكشف إجاباتها فهذا يوسع أفق تفكيرك المنطقي. حل مشاكل جديدة كل يوم أو جرب طرقًا مختلفة لحل نفس المشكلة. طور علاقات هادفة مع أشخاص آخرين وتناقش معهم حول آراء مختلفة ووسع وجهة نظرك للأمور. تعلم التفكير النقدي من خلال تحليل الحقائق والأدلة بطريقة منطقية لفهم مشكلة أو موضوع ما بدقة. حافظ على هدوءك وتركيزك عند حل مشكلة ما، فالتوتر والاستعجال أكبر عدو للتفكير السليم. كن صبورًا ولا تستسلم بسرعة وضع أهدافًا واقعية لتحسين التفكير المنطقي وابذل جهدك لتحقيقها فتغيير السلوك أمر يستغرق وقتًا. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على مفهوم التفكير المنطقي الذي يعد أحد المهارات الضرورية لأي مبرمج أو مطور برمجيات، والتي تمكنه من التعامل بكفاءة مع حل المشكلات البرمجية وجمع كل المعطيات الممكنة حولها وتحليلها وفهمها ووضع الحلول المناسبة لها أيًا كانت لغة البرمجة التي يستخدمها، وتعرفنا على مجموعة من الطرق والنصائح التي تساعد المبرمجين على تحسين تفكيرهم المنطقي وبرمجة التطبيقات بكفاءة ومرونة. وتذكر في الختام أن تركيزك على تعلم لغات البرمجة والأمور التقنية على أهميته لا يكفي لجعلك مبرمجًا جيدًا، لذا لا تهمل مهاراتك الناعمة ومن أهمها مهارات التفكير المنطقي والتواصل الفعال فهي سبيلك للتميز والحصول على فرصة العمل التي تطمح لها. اقرأ أيضًا مدخل إلى الخوارزميات المرجع الشامل إلى تعلم الخوارزميات كيف تتعلم البرمجة: نصائح وأدوات لرحلتك في عالم البرمجة برمجة الحاسوب للمبتدئين هل أنا حقا مبرمج؟ متى أسمي نفسي مبرمجًا لماذا يجب أن تعلم طفلك البرمجة؟

في هذا الفيديو سننشئ تطبيق بسيط لإدارة المهام من خلال إطار العمل Vue.js بإصداره الثالث. من خلال هذا التطبيق سنشرح الأمور الأساسية في إطار Vue.js وكيفية إنشاء مشروع وقائمة لإدارة المهام. إذا أردت التعرف أكثر على جافاسكربت، فننصحك بالانضمام إلى دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة JavaScript، ولا تنسَ الاستعانة خلال رحلة تعلمك وعملك بتوثيقات موسوعة حسوب المجانية. وإذا أردت متابعة المعلومات البرمجية العلمية مكتوبة فيمكنك الاطلاع على قسم البرمجة في أكاديمية حسوب، كما يمكنك متابعة جديد الفيديوهات التقنية المتاحة على يوتيوب أكاديمية حسوب مجانًا.

لا شك أن مواقع الانترنت قد باتت شيئًا أساسيًا في حياتنا، سواء الغرض كان تجاريًا بحيث يعبّر عن عمل تجاري خاص بك، أو حتى موقع شخصي مخصص لإنشاء portfolio أو CV مدونة. في كل الحالات سواء التي ذكرناها أو أكتر، فوجود مواقع الانترنت صار مهمًا جدًا. وعلى هذا، سنتعرف أكثر في في الفيديو على الخطوات التي يفترض انتهاجها لبناء موقع إلكتروني متكامل من الصفر وذلك انطلاقًا من أنظمة إدارة المحتوى CMS. إذا أردت التعرف أكثر على كيفية بناء مواقع إنترنت من الصفر بواجهتيها، فننصحك بالانضمام إلى دورة تطوير واجهات المستخدم ودورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP، ولا تنسَ الاستعانة خلال رحلة تعلمك وعملك بتوثيقات موسوعة حسوب المجانية. وإذا أردت متابعة المعلومات البرمجية العلمية مكتوبة فيمكنك الاطلاع على قسم البرمجة في أكاديمية حسوب، كما يمكنك متابعة جديد الفيديوهات التقنية المتاحة على يوتيوب أكاديمية حسوب مجانًا.

بعد أن تحدثنا لماذا عليك أن تعلم ابنك البرمجة، لنتحدث عن الخطوات العملية والنصائح المناسبة لتعليم البرمجة للأطفال بطريقة مناسبة لعمرهم، وكيف نحببهم بالبرمجة والحواسيب ونجد المواد التعليمية المناسبة لهم. إذا أردت التعرف أكثر على مجال البرمجة ودعم تعلمك أو تعليم طفلك، فننصحك تعلم البرمجة بنفسك ومحاولة شرحها لابنك. يمكنك البدء مع دورة أساسيات علوم الحاسوب المقدمة من أكاديمية حسوب، ولا تنسَ الاستعانة خلال هذه الرحلة بتوثيقات موسوعة حسوب المجانية. وإذا أردت متابعة المعلومات البرمجية العلمية مكتوبة فيمكنك الاطلاع على قسم البرمجة في أكاديمية حسوب، كما يمكن متابعة جديد الفيديوهات التقنية المتاحة على يوتيوب أكاديمية حسوب مجانًا.

البرمجة مهنة المستقبل بكل تأكيد، وأثر تعلم البرمجة على الأطفال يتجاوز التعامل مع الحاسوب بل ستحسن مهارة حل المشكلات عند طفلك، وتنمي الإبداع، وتصقل التفكير المنطقي، وتضعه على أفضل طريق لبناء مستقبله. سنتحدث في هذا الفيديو لم عليك تعليم البرمجة لطفلك. إذا أردت التعرف أكثر على مجال البرمجة ودعم تعلمك أو تعليم طفلك، فننصحك تعلم البرمجة بنفسك ومحاولة شرحها لابنك. يمكنك البدء مع دورة أساسيات علوم الحاسوب المقدمة من أكاديمية حسوب، ولا تنسَ الاستعانة خلال هذه الرحلة بتوثيقات موسوعة حسوب المجانية. وإذا أردت متابعة المعلومات البرمجية العلمية مكتوبة فيمكنك الاطلاع على قسم البرمجة في أكاديمية حسوب، كما يمكن متابعة جديد الفيديوهات التقنية المتاحة على يوتيوب أكاديمية حسوب مجانًا.

يتساءل الكثير من المهتمين بدخول مجال البرمجة باستمرار حول متى يصلون إلى مرحلة يطلقون فيها على أنفسهم تسمية "مبرمجين"، أو متى يصبحون قاردين على العمل كمبرمجين، وما هو الفيصل بين وضعهم الحالي وخلال التعلم وبين المرحلة التي سيكونون فيها مبرمجين. يجيب الفيديو الآتي عن كل التساؤلات السابقة، ويوضح لك متى يكون بمقدورك نعت نفسك بالمبرمج: إذا أردت التعرف أكثر على مجال البرمجة، فننصحك بالانضمام إلى دورة علوم الحاسوب، ولا تنسَ الاستعانة خلال رحلة تعلمك وعملك بتوثيقات موسوعة حسوب المجانية. وإذا أردت متابعة المعلومات البرمجية العلمية مكتوبة فيمكنك الاطلاع على قسم البرمجة في أكاديمية حسوب، كما يمكنك متابعة جديد الفيديوهات التقنية المتاحة على يوتيوب أكاديمية حسوب مجانًا.

تعرف البرمجة بأنها من الوظائف عالية المردود، لذلك نجد أن العديد من الأشخاص يتجهون إلى تعلم تخصصات البرمجة والعمل في أحد مجالاتها المختلفة رغبة منهم بالحصول على مهنة مرتفعة الدخل تضمن لهم مستقبلهم. وإذا كنت تتساءل ما هي أعلى تخصصات البرمجة مردودًا وما هي المسؤوليات المنوطة بكل تخصص في سوق العمل فأنت في المكان الصحيح حيث سنوضح لك في هذه المقالة أهم التخصصات البرمجية التي تحقق لك رواتب مجزية. ما هي أعلى تخصصات البرمجة أجرا؟ أظهر موقع Stack Overflow الشهير الذي يجمع خبرات آلاف المبرمجين لتبادل الأسئلة حول أي موضوع يتعلق بالبرمجة والتقنية، أن متوسط رواتب البرمجة قد ارتفع بنحو 23% بين عامي 2021 و2022 وقد اخترنا لكم اليوم من بين التخصصات الأعلى أجرًا وفق الاستبيان الذي أصدره الموقع نفسه نهاية عام 2022 عشرة تخصصات برمجية عالية المرود عالميًا. دعنا في الفقرات التالية نستكشف المزيد حول كل تخصص من هذه التخصصات، ونتعرف على متوسط أجره السنوي ونستعرض أهم الأعمال والمهام الوظيفية والتقنيات المنوطة بكل تخصص منها. 1. تخصص محترف أمن تكنولوجيا المعلومات Security professional محترف أمن تكنولوجيا المعلومات هو الشخص المسؤول بشكل أساسي عن حماية أجهزة الحاسوب والشبكات والبرامج والبيانات الخاصة بالشركة أو المؤسسة التي يعمل بها من الوصول غير المصرح به وحمايتها من التلف أو التخريب. يعتبر هذا التحصص أعلى تخصصات البرمجة أجرًا حيث يبلغ متوسط دخله السنوي في الولايات المتحدة الأمريكية 91 ألف دولار، ولا غرابة في ذلك فهو دور محوري ومهم ومطلوب منه أن يتعامل مع المعلومات الحساسة الخاصة بالشركات التجارية أو المستشفيات أو الدوائر الحكومية التي تخزن كميات كبيرة من البيانات والمعلومات على أنظمتها ويبقى متيقظًا دومًا للتعامل مع أي انتهاكات أمنية تطالها كي تظل آمنة. قد يضم المجال نفسه عدة تخصصات تشمل استكشاف أخطاء الشبكة وإصلاحها وإدارة جدار الحماية والاختراق الأخلاقي وإدارة النظام وتحليل أمن المعلومات …إلخ. ويحتاج العمل فيه لامتلاك مجموعة من المهارات أهمها خلفية قوية في مجال تكنولوجيا المعلومات أو علوم الحاسوب وتوفر مهارات التحليل والتفكير المنطقي، ومعرفة بمفاهيم الأمن السيبراني وآخر المستجدات في هذا المجال وفهم قواعد البيانات والشبكات والأنظمة، وخبرة في التعامل مع برامج مكافحة الفيروسات وجدران الحماية وبروكسي الويب إضافة لضرورة امتلاك معرفة كافية بقوانين وسياسات أمن المعلومات المعمول بها في بلده. 2. تخصص برمجة DevOps متخصص DevOps أو ما يعرف أحيانًا بمهندس DevOps وإذا كنت تتساءل عن معنى DevOps فهي دمج لكلمتين هما التطوير development والعمليات operations وقد ظهر هذا المفهوم لسد الفجوة الحاصلة بين تطوير البرامج وعمليات تكنولوجيا المعلومات فهو بمثابة غراء لاصق يربط كافة وظائف تكنولوجيا المعلومات مع بعضها البعض. ومتخصص DevOps هو شخص متخصص في تكنولوجيا المعلومات يعمل مع فريق مطوري البرمجيات وفريق مشغلي النظام والمسؤولين وموظفي عمليات تكنولوجيا المعلومات وغيرهم للإشراف على عمليات إصدارات الكود وضمان التعاون الفعال بينهم وإزالة العوائق التي تؤخر سير عملهم ويجعل عمليات تطوير البرمجيات أكثر كفاءة. يساوي أخصائي DevOps المحترف وزنه ذهبًا ويتقاضى راتبًا سنويًا مجزيًا يبلغ في الولايات المتحدة حوال 79 ألف دولار فهو يقدم فوائد جلية لأصحاب العمل من خلال جعل فرق التطوير وتقنية المعلومات تعمل معًا بشكل أفضل وتسريع إصدار تحديثات المنتجات وأتمتة جزء كبير من العمليات الداخلية وتوفير الكثير من الوقت على مهام أخرى. كي يقوم أخصائي DevOps بعمله على أكمل وجه عليه القيام بعدة أمور أهمها المهام الإدارية التي تحدد أوقات وأماكن وكيفية تنفيذ المشروع والتأكد من وضوح الأهداف والمواعيد النهائية للجميع وتصميم بنية تحتية تساعد على تسريع إصدار البرامج وإجراء اختبارات الأداء وتقييم جودة ووثوقية الأنظمة وأتمتة المهام المتكررة لجعلها تنفذ بوتيرة أسرع. ومن أهم المهارات التي يتوجب على متخصص DevOps امتلاكها هي المهارات الناعمة كالانضباط والتنظيم والتعامل مع الآخرين إضافة للمعرفة التقنية في هندسة البرمجيات أو علوم الحاسب فبالرغم من أن مهندسي DevOps لا يعملون بشكل مباشر على كتابة الأكواد البرمجية لتطوير المشاريع البرمجية، فهذه مهمة مطوري البرامج عادةً، إلا أنهم قد يحتاجون لكتابة أكواد برمجية لأتمتة المهام الرئيسية أو إنشاء مكونات إضافية تجعل أدوات التطوير والنشر تلبي احتياجات فرق العمل بشكل أفضل. ومن المفيد كذلك أن يتقن متخصص DevOps استخدام أي أدوات تساعده في أداء عمله وأهمها أدوات الأتمتة مثل Jenkins وأدوات التحكم بالإصدارات مثل Git ومستودعات استضافة الكود مثل Github و Bitbucket وبرامج الحاويات مثل Docker وأدوات إدارة المشاريع مثل أنا و تريللو للتحقق من تقدم أعضاء الفرق والتأكد من أن الجميع يعمل وفق المسار الصحيح. إن أردت التعرف على المجال أكثر، فارجع إلى مقال ما هو DevOps 3. تخصص محلل بيانات أو محلل أعمال Data or business analyst يتطلب كل من مجال تحليل البيانات أو تحليل الأعمال الفهم الدقيق لتحليلات البيانات ويفيد في هذا المجال استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي لتعزيز عملية اتخاذ القرارات، وهو من التخصصات المربحة التي يبلغ أجرها السنوي في الولايات المتحدة حوالي 69 ألف دولار ولكن قد تختلف المهام المطلوبة قليلًا بين المجالين. يحتاج محلل البيانات لامتلاك فهم قوي لكافة الأمور المتعلقة بعلوم البيانات، في حين يحتاج محلل الأعمال إلى التفاعل مع الأشخاص بصورة أكبر. فمحلل البيانات يعمل فقط مع البيانات ويستخدم العديد من الأدوات والتقنيات لجمع وتحليل البيانات وتحديد الضروري منها وإزالة كل ما هو خاطئ أو غير ضروري ثم معالجتها وإدارتها والتنبؤ بأي قرارات من شأنها مساعدة الأعمال على تحقيق أهدافها الاستراتيجية. أما محلل الأعمال فهو يعمل على حل المشكلات التنظيمية المختلفة وقد تختلف طبيعة عمله حسب احتياجات كل مؤسسة إلا أنه يكون مسؤولًا بشكل أساسي عن التحقق من متطلبات العمل وتحليل البيانات التجارية كالميزانيات ونتائج المبيعات وتقدير التكاليف والأرباح والتعاون مع فرق تكنولوجيا المعلومات لتنفيذ تغييرات معينة مثل تطوير منتج جديد أو التوسع في سوق جديد أو تحسين تجربة العملاء أو إحداث أنظمة جديدة لتكنولوجيا المعلومات بهدف تحسين العمل وحل مشاكله وزيادة أرباحه. كلا الاختصاصين ضروريان ومطلوبان بكثرة في المؤسسات المختلفة ومجالات العمل العديدة التي تولد يوميًا كمية هائلة من البيانات وتحتاج لإدارتها واستثمارها بأفضل طريقة، وهما يتطلبان وجود مجموعة مهارات أهمها معرفة قوية بالرياضيات والإحصاء والتحليل الرياضي وعلوم الحاسوب وبلغات البرمجة الإحصائية مثل Python أو R وبرامج الجداول الإلكترونية مثل Excel إضافة لمهارات جيدة أساسيات الذكاء الاصطناعي وقدرة جيدة على التواصل وإدارة المهمام. لمزيد من التفاصيل، ارجع إلى مقال الدليل الشامل إلى تحليل البيانات. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن 4. تخصص برمجة الواجهة الخلفية Back-end Development مطور الواجهة الخلفية هو المسؤول عن كتابة الكود البرمجي الذي يعمل من طرف الخادم والذي يعالج بيانات المواقع وينفذ كافة العمليات والإجراءات المطلوبة على مواقع الويب ويعمل على صيانتها وتحسين أمنها ويتعامل مع قواعد البيانات وواجهة برمجة التطبيقات API وغيرها من الوظائف الأخرى التي تجري خلف كواليس متصفحات المستخدمين عند تنفيذ أي إجراء على مواقع الويب. من أهم المهارات التقنية التي عليك تعلمها لتتمكن من العمل كمطور واجهة خلفية معرفة بأحد لغات برمجة الويب التي تعمل على الخادم مثل بايثون و PHP وروبي …إلخ. وكيفية التعامل مع قاعدة البيانات وواجهة برمجة التطبيقات API وإدارة ذاكرة التخزين المؤقت والتعامل مع الاستضافات إضافة لمعرفة أهم الأدوات وأطر العمل التي تساعده في عملية التطوير ومعرفة قواعد البرمجة التي تمكنه من بناء مواقع عالية الجودة ومكتوبة بكود نظيف. من المستحسن كذلك أن يكون لديه معرفة أساسية بتقنيات الواجهة الأمامية مثل HTML و CSS وجافا سكريبت، إضافة للمهارات الأخرى مثل التفكير التحليلي وحل المشكلات والتعاون الفعال ومهارات التواصل الشفوي والكتابة لأنه يحتاج عادة للتواصل مع مدراء المشاريع البرمجية ومطوري الواجهة الأمامية. 5. تخصص برمجة الواجهة الأمامية Front-end Development مطور الواجهة الأمامية هو المسؤول عن تطوير واجهة المستخدم UI أو الجزء الأمامي من مواقع وتطبيقات الويب وإنشاء عناصر التصميم التي يراها المستخدمون ويتفاعلون معها ويتأكد من أن مظهر وتخطيط الموقع مناسب على كافة المتصفحات وأنظمة التشغيل ومتجاوب مع كافة أحجام الشاشات وأنه سهل التصفح ويحسن من تجربة المستخدم. كما أن مطور الواجهة الأمامية قد يحترف بالتصميم أيضًا فهذا يكسبه ميزة إضافية في مجال العمل لأن مطور الواجهة الأمامية الذي يعرف كيف يصمم الموقع ويدرك نظريات التصميم ودلالات الألوان ويصمم واجهات احترافية ثم يبرمجها إلى مواقع ويب سيغني صاحب العمل عن تعيين مصمم أو الاعتماد على تصاميم جاهزة. كي تختص في مجال تطوير الواجهة الأمامية لمواقع الويب والتطبيقات عليك بداية تعلم لغات الويب التالية HTML و CSS و JavaScript التي تعمل معًا لتحديد شكل صفحات الويب وتسمح للمستخدمين بالوصول إلى الموقع والتفاعل معه. عند زيارة أحد مواقع الويب في حين يهتم مطور الواجهة الخلفية كما ذكرنا بتطوير كل ما يجري وراء الكواليس لموقع الويب هذا مثل تخزين البيانات أو الأمان أو أداء الموقع أو أي وظائف أخرى من جانب الخادم. كما أن امتلاكك للحس الفني وللمعرفة الأساسية في مبادئ تصميم واجهة المستخدم التي تحدد التخطيط الرسومي للتطبيق UI و تصميم تجربة المستخدم التي تحدد كيف يتفاعل المستخدم مع التطبيق UX واطلاعك على كل جديد في اتجاهات التصميم سيكون نقطة في صالحك. يعد تطوير الواجهة الأمامية هو أحد اختصاصات البرمجية مستمرة النمو والتي عليها طلب مرتفع في سوق العمل كما أنها توفر لك إمكانية العمل بشكل مستقل عن بعد وأنت مرتاح في منزلك ويبلغ متوسط الراتب الأساسي لمطور الواجهة الأمامية 60 ألف دولارًا كما يتوجب عليك تعلم أطر عمل هذه التقنيات وفهمها بشكل جيد لتطوير المواقع بشكل فعال واحترافي إضافة لبرامج التحكم في الإصدارات مثل GitHub التي تتعقب وتتحكم في التغييرات في الكود الخاص بك. 6. تخصص برمجة التطوير الشامل Full-stack Development التطوير الشامل Full Stack Development هو أحد مجالات البرمجة المطلوبة بكثرة في سوق العمل والتي تتطلب منك أن تكون محترفًا وخبيرًا في تطوير كل ما يتعلق بمواقع وتطبيقات الويب سواء الواجهة الأمامية من طرف العميل أو الواجهة الخلفية من طرف الخادم. توظف الشركات هذا النوع من المطورين إما ليكونوا مسؤولين عن تطوير المواقع من الألف إلى الياء لا سيما في المواقع البسيطة والمتوسطة أما في حال تطوير تطبيقات ويب كبيرة ومعقدة فتحتاج الشركات إلى تعيين مطوري واجهة أمامية وخلفية إضافة لمطور مكدس كامل بغرض الاستفادة من خبراتهم في تقديم الدعم والمساعدة لفريق تطوير الواجهة الخلفية وفريق تطوير الواجهة الأمامية على حد سواء وهم دائمًا متأهبون لتقديم المساعدة كلما دعت الحاجة كما يمكنهم العمل مع مصممي الجرافيك لتصميم ميزات جديدة للتطبيقات. مطور الويب الشامل شخص موهوب ولهذا يحظى براتب مرتفع يبلغ وسطيًا في الولايات المتحدة الأمريكية 66 ألف دولار سنويًا وهو يملك مهارات شاملة متنوعة في لغات البرمجة التي تعمل من طرف العميل مثل HTML و CSS وجافا سكربت أو التي تعمل على الخادم مثل مثل Python و Ruby و PHP ولديه معرفة جيدة في التعامل مع قواعد البيانات المختلفة مثل SQL و NoSQL والتعامل مع أنظمة التحكم في الإصدارات مثل Git وواجهات برمجة التطبيقات مثل REST إضافة لامتلاك مهارات في التصميم الجرافيكي وإدارة واجهات المستخدم UI UX. ولكونه شخص متعدد المهارات يحتاج للقيام بعدة مهام في وقت واحد لذا من الضروري أن يتمتع ببعض المهارات الشخصية مثل إدارة الوقت والقدرة على تحديد الأولويات لتسليم العمل ضمن الوقت المطلوب. أنشئ موقع احترافي لأعمالك وعزّز حضورك الرقمي صمم موقع إلكتروني فريد وجذاب لعملائك في دقائق دون خبرة برمجية باستخدام سنديان منشئ المواقع العربي أطلق موقعك الآن 7. تخصص برمجة العتاد أو التطبيقات المدمجة Embedded applications or devices Development مع تقدم التقنيات ونمو إنترنت الأشياء IoT ومساهمة البرمجة في كافة الأجهزة من حولنا كالساعات الذكية والألعاب والأجهزة الطبية وصولًا للروبوتات المختلفة، أصبح التخصص في مجال تصميم وتنفيذ برامج مخصصة لهذه الأجهزة المحددة والذي يؤدي غرضًا محددًا اسم تطوير التطبيقات المدمجة أو تطوير العتاد. هذا الاختصاص البرمجي تنافسي وعالي الأجر ضمن مجالات البرمجة فإذا كنت ترغب في العمل في تخصصات متقدمة مثل العلوم الطبية أو صناعة السيارات أو صناعة الإلكترونيات أو حتى علوم الفضاء فهذا الاختصاص يناسبك. لكنك تحتاج للعمل في هذا التخصص البرمجي إلى امتلاك مجموعة من المهارات أهمها تعلم إحدى لغات البرمجة المخصصة لتطوير العتاد مثل بايثون أو C أو C++‎ وفهم أنظمة الشرائح الإلكترونية والأجهزة المدمجة والإلكترونيات والأجهزة الطرفية والمترجمات ومعرفة جيدة بالأمن السيبراني للتأكد من أن البرامج والتطبيقات التي تطورها آمنة وموثوقة وتحتاج بالطبع لامتلاك مهارات في التواصل وحل المشكلات والقدرة على العمل ضمن فريق. كما يمكنك البدء في مجال برمجة العتاد بنفسك من خلال استخدام شرائح مثل أردوينو Arduino أو راسبيري باي Raspberry Pi فهي متوفرة في الأسواق ويمكنك من خلالها تعلم استخدام وتطوير الإلكترونيات والتحكم في الأشياء من حولك. 8. تطوير التطبيقات تجارية أو تطبيقات سطح المكتب Desktop or Enterprise Applications Development هذا التخصص البرمجي يهتم بتطوير البرامج التي تعمل على سطح المكتب وتكون مخصصة للعمل على نظام تشغيل ويندوز Windows أو ماك macOS أو لينكس Linux أو غيرها من أنظمة تشغيل سطح المكتب الأخرى. بمعنى آخر البرامج أو التطبيقات المخصصة للتثبيت والإعداد على أجهزة الحاسوب الشخصية وهي تتميز بوجود واجهة مستخدم رسومية ولا تحتاج للاتصال بالإنترنت كي تعمل ولا يخفى عليك هذا النوع من التطبيقات فأنت تستعملها يوميًا. كما يمكن تطوير تطبيقات سطح مكتب مخصصة تسمى في هذه الحالة تطبيقات الأعمال أو التطبيقات المؤسساتية enterprise applications وهي برامج تطورها الشركات لتحسين أعمالها وزيادة كفاءتها وإنتاجيتها مثل برامج المحاسبة وإدارة المخزون وبرامج إدارة رواتب الموظفين والموارد البشرية وغيرها من الوظائف المهمة لتسيير عمل المؤسسة وإدارة مواردها. كان الاعتماد على تطبيقات سطح المكتب بصورة أكبر قبل أن تشتهر تطبيقات الويب التي تكون مثبتة على خادم بعيد نصل إليه عبر متصفحاتنا إلا أن تطبيقات سطح المكتب لم تفقد زهوتها ولا زالت أجهزة حواسيبنا ممتلئة بهذه التطبيقات التي نعتمد عليها لأداء العديد من المهام ولا زال تخصص تطوير سطح المكتب مطلوبًا لاسيما للتطبيقات التي تتطلب سرعة في التنفيذ ودرجة أمان عالية ولا تتطلب الاتصال بالإنترنت وهو تخصص مجزٍ ومطلوب في سوق العمل ويبلغ متوسط راتب مطور هذه التطبيقات في الولايات المتحدة حوالي 67 ألف دولار سنويًا. كي تتخصص في مجال تطوير وبرمجة تطبيقات سطح المكتب عليك تعلم إحدى لغات البرمجة المخصصة وأبرزها جافا وبايثون و C و C++‎ و C#‎ و Java و Go …إلخ. كما يفيدك في هذا التخصص تعلم أحد أطر عمل تطوير تطبيقات سطح المكتب مثل Electron و WPF. 9. تخصص برمجة الألعاب Game Development تعد برمجة ألعاب الفيديو إحدى تخصصات البرمجة المربحة والمميزة والتي تشهد ازدهارًا كبيرًا في الآونة الأخيرة وهي تخصص يجمع بين مهارات البرمجة ومهارات تصميم الرسوميات ويصل متوسط راتبها في الولايات المتحدة إلى 63 ألف دولار سنويًا فمبرمج الألعاب هو مسؤول عن عدة أمور متقدمة من بينها تصميم كافة العناصر المرئية للألعاب كالنار والجليد والأشجار بحرفية عالية ثم البدء ببرمجتها من خلال دمج كافة العناصر المرئية والصوتية وتحويلها إلى منتج نهائي قابل للعب. للتخصص في تصميم الألعاب والرسومات تحتاج إلى معرفة جيدة بالرياضيات واستراتيجيات اللعب ورواية القصص وبإحدى لغات البرمجة المخصصة لتطوير الألعاب مثل بايثون أو جافا أو C++‎ ومعرفة منصات ومحركات الألعاب الاحترافية مثل Unity 3D و Unreal Engine/ إضافةً لمعرفة أدوات إنشاء الرسومات ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد مثل Maya و Blender و3D Max وأدوات الصوت التي تمكنك من إنشاء مؤثرات صوتية مثل Pro Tools كما تحتاج لمعرفة بالذكاء الاصطناعي في حال كنت تريد تطوير ألعاب تتضمن شخصيات ذكية تحاكي شخصيات العالم الحقيقة وقادرة على إظهار المشاعر المناسبة واكتشاف العناصر من حولها واتخاذ القرارات بشأنها من خلال التعلم الآلي. 10.تخصص برمجة تطبيقات الجوال يعد تطوير تطبيقات الهاتف المحمول أحد تخصصات البرمجة المطلوبة والرائجة في سوق العمل نظرًا للاعتماد الكبيرة على استخدام الجوالات لتسيير الأعمال اليومية كالتعلم والتسوق ودفع الفواتير …إلخ، ويصل متوسط راتبها في الولايات المتحدة إلى 56 ألف دولار سنويًا. الجدير بالذكر أن تخصصك في هذا المجال يمكنك من إنشاء تطبيقات تعمل على الهواتف الذكية والأجهزة المحمولة الأخرى وتفتح لك باب العمل ضمن شركة أو بشكل مستقل. وكي تتمكن من تعلمه عليك تعلم أساسيات علوم الحاسوب وامتلاك معرفة جيدة بلغات البرمجة المخصصة لتطبيقات الجوال مثل بايثون وجافا و كوتلن والتعامل مع أنظمة التشغيل لمختلف أنواع الأجهزة مثل iOS وأندرويد ومعرفة كيفية تخزين البيانات على الجوال وكيفية تحديثها وحذفها ومعالجتها. ويمكن أن يمتلك مطور الأجهزة المحمولة معرفة أساسية بتصميم واجهات المستخدم UX و UI أو يعتمد على مصممين متخصصين في تصميم واجهة المستخدم ومصممي UX ومصممي الجرافيك لتصميم التطبيقات التي يحتاج إلى تطويرها. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على أفضل لغات البرمجة وأكثر تخصصات البرمجة المربحة التي تدر مبالغ طائلة للمتخصصين فيها وتوفر لهم مستقبلًا آمنًا ماليًا، وتعرفنا على أهم المهارات التي عليك تعلمها لتتقن كل تخصص من هذه التخصصات وتضمن مستقبلًا مهنيًا ناجحًا ومهنة مميزة ومرموقة تحقق لك أحلامك، وإذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد من التخصصات البرمجية التي يمكنك العمل بها ومعرفة أهم تقنياتها أنصحك بمطالعة مقال مجالات البرمجة. ما هو التخصص المفضل لك من بين هذه التخصصات وهل بدأته بتعلمه فعلًا؟ شاركنا رأيك في التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا تعلم البرمجة برمجة تطبيقات الجوال أسهل لغات البرمجة دليلك الشامل إلى برمجة التطبيقات

سنتحدث في هذا المقال عن مفهوم العلاقات بين جداول قاعدة البيانات، وما أنواع هذه العلاقات وكيف تتمثل وما هو أثرها على العمل. ما هي العلاقات بين الجداول عند إنشاء جداول في قاعدة البيانات، فإن الظاهر لنا أننا نقوم ببناء جداول منفصلة وغير مترابطة، ولكننا في الواقع العملي نحتاج لربط هذه الكيانات المنفصلة بحيث تُبنَى علاقات تحكم البيانات الموجودة في هذه الجداول، وتحكم طريقة التعامل مع هذه البيانات. تنشَأ العلاقة بين جدوليْن عندما يُربط عمودان فيهما مع بعضهما عن طريق وجود قيود مطبقة على العمودين، بحيث يكون قيد المفتاح الرئيسي على عمود في الجدول “الأب” وقيد المفتاح الأجنبي على العمود في الجدول “الابن”، وعادة يكون اسم العمودين واحدًا في كلا الجدولين. مثلا، لحفظ عناوين الأشخاص نستطيع إنشاء جدول باسم Address ونربطه بجدول الأشخاص Persons بعلاقة تحكم البيانات الموجودة في الجدولين، بحيث يكون لكل شخص في الجدول Persons عنوان واحد مرتبط به في الجدول Address. يُربَط الجدولان عن طريق عمود باسم Person_Id في كلا الجدولين. مثال آخر، لو أردنا أن نتابع عملية استعارة الكتب في مكتبة، فإننا سننشئ جدولًا باسم Borrowed_Books (كُتُب مُعارة) ونربطها بالجدول Persons عن طريق العمود Person_Id. يستطيع الشخص الواحد - في هذا النوع من الربط - أن يستعير أكثر من كتاب. في هذا المثال، لو أننا حفظنا بيانات الأشخاص والكتب المستعارة في جدول واحد، ستظهر لنا مشكلة تكرار البيانات Data Redundancy لأننا سنكرّر بيانات الشخص لكل كتاب يستعيره. ماذا نستفيد من بناء العلاقات بين الجداول؟ التخلص من مشكلة تكرار البيانات عن طريق فصلها وحفظها في أكثر من جدول، فمشكلة تكرار البيانات هي عدو مستخدمي قواعد البيانات ومسؤوليها، لأنها تتسبب بزيادة حجم قاعدة البيانات بقدر كبير وبسرعة، وترفع السرعات المطلوبة لتنفيذ الاستعلامات، وتجعل من موضوع صيانة قاعدة البيانات كابوسا مقلقا. الحفاظ على دقة وسلامة البيانات في قاعدة البيانات، فمع وجود العلاقات بين الجداول، سوف تضمن مثلا عدم وجود كتاب مُعار ليس له شخص استعاره، أو عنوان وهمي ليس له صاحب، وقس على ذلك العديد من الأمثلة. استخراج البيانات من أكثر من جدول بكفاءة وسرعة عن طريق بناء جمل ربط استعلامية تطلب المعلومات من أعمدة مختلفة في جداول مختلفة، وإخراج النتيجة بطريقة مفيدة ومرتبة. أنواع العلاقات توجد أربعة أنواع من العلاقات بين الجداول كالتالي: علاقة واحد إلى واحد (One-to-One). علاقة واحد إلى كثير أو علاقة كثير إلى واحد (One-to-Many / Many-to-One). علاقة كثير إلى كثير (Many-to-Many). علاقة المرجعية الذاتية (Self Referencing). علاقة واحد إلى واحد لنفترض أن الجدول Persons لديه البنية والبيانات التالية: Person_ID First_Name Last_Name Age Address 101 Ibrahim Mohammed 31 12 Main St, Doha 102 Mohammed Khaled 25 Gaza, Middle Center نستطيع أن نضع بيانات العنوان في جدول منفصل ونسميه Address وتكون بنية الجدوليْن كالتالي. الجدول Persons: Person_ID First_Name Last_Name Age Address_Id 101 Ibrahim Mohammed 31 1 102 Mohammed Khaled 25 2 الجدول Address: Address_ID Address 1 12 Main St, Doha 2 Gaza, Middle Center لاحظ أنه أصبح لدينا عمود بنفس الاسم Address_Id في كلا الجدولين. لبناء العلاقة بين الجدولين، طبّقنا قيد المفتاح الأجنبي على العمود Address_Id في الجدول Persons بحيث يأخذ قيمه من العمود Address_Id في الجدول Address والمطبق عليه قيد المفتاح الرئيسي. أصبحت لدينا الآن علاقة بين الجدولين، وفي حال كان كل عنوان في الجدول Address يقترن فقط بشخص واحد في الجدول Persons فعندها نسمي هذه العلاقة واحدًا إلى واحد. يجب التنويه إلى أن هذا النوع من العلاقات غير مستخدم كثيرا، فالجدول الأول الذي يحتوي العنوان وبيانات الشخص يفي بالغرض في أغلب الأحيان. نستطيع تمثيل العلاقة بالشكل التالي: لاحظ أن وجود العلاقة اختياري، فمن الممكن أن يكون لدينا سجل في الجدول Persons دون عنوان له في الجدول Address وهذا مرتبط بعدم تطبيق قيد القيمة غير الفارغة على العمود Address_Id. في حال طُبِّق قيد غير القيمة غير الفارغة على العمود، فهنا تصبح العلاقة واجبة بين الجدولين، ولا يمكن أن نُنْشئ سجلًّا في الجدول Persons إلا بإدخال قيمة موجودة للعمود Address_Id وهو في مثالنا هذا غير منقطي نوعا ما. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن علاقة واحد إلى كثير أو علاقة كثير إلى واحد هذا النوع من العلاقات هو الشائع بين أنواع العلاقات بين الجداول في قاعدة البيانات، لوجود تطبيقات كثيرة عليه، فمثلا: الطالب (واحد) يستطيع أن يدرس أكثر من مساق (كثير). الطبيب يعالج ويتابع حالة مريض واحد أو أكثر. طلبية الشراء تحتوي على أكثر من عنصر. الشخص يستعير أكثر من كتاب. وقس على ذلك العديد من الأمثلة. لنفترض وجود جدول للزبناء Customers بالهيكلية التالية: Customer_ID Customer_Name 1 Ibrahim Mohammed 2 Mohammed Ahmed نستطيع ربط جدول الزبناء السابق بجدولٍ للطلبيات Orders بعلاقة واحد إلى كثير، لتعبر العلاقة عن الطلبيات التي قام بها العملاء وقيمة كل طلبية وتاريخها. يمكن أن تكون هيكلية الجدول Orders كالتالي: Order_ID Customer_ID Order_Date Order_Value 997 101 1/5/2017 100 998 102 21/4/2016 150 999 101 21/4/2015 1500 تسمح هذه العلاقة للعميل بأن يطلُب طلبيةً أو أكثر، ويمكن ألا تكون له أية طلبية. ولكنّ كل طلبية في الجدول Orders ستكون تابعة لعميل واحد. ونستطيع تمثيل هذه العلاقة بالشكل التالي: علاقة كثير إلى كثير في علاقة كثير إلى واحد، تكون العلاقة مبنية على أن يكون أحد أطرافها “واحدًا”، مثل طالب واحد، عميل واحد، طلبية واحدة، وفي الطرف الثاني “كثير”. نحتاج أحيانا أن يكون طرفا العلاقة كثيرين. فمثلا، قد تكون لدينا طلبية تحتوي أكثر من عنصر، ونفس العنصر يكون متواجدًا في أكثر من طلبية. في هذه الحالة نحتاج لوجود جدول إضافي لبناء العلاقة، فمثلا تكون هيكلية جدول Orders كالتالي: Order_ID Customer_ID Order_Date Order_Value 997 101 1/5/2017 100 998 102 21/4/2016 150 999 101 21/4/2015 1500 وهيكلية جدول Items كالتالي: Item_Id Item_Name Item_Description 201 Hard Disk 1 1 Tera SSD Hard 202 Mouse Microsoft Optical Mouse 203 LCD 42 42” LCD نستطيع بناء علاقة كثير إلى كثير بين الجدولين السابقين بإضافة جدول ثالث يحلّ مكان الرابط وغرضه الوحيد هو بناء هذا النوع من العلاقات. نطلق عليه مثلا الاسم Orders_Items، ويكون بالهيكلية التالية: Order_Id Item_Id 997 201 997 202 999 201 999 202 999 203 998 203 يمثّل الشكل التالي علاقة كثير إلى كثير كما تظهر في الجدول Orders_Items: علاقة المرجعية الذاتية يُبنى هذا النوع من العلاقات عندما نريد أن نبني علاقة بين جدول ونفس الجدول، وأوضح مثال على هذا النوع من العلاقات هو جدول الموظفين الذي يحتوي على عمود رقم الموظف المسؤول، حيث يمكن ربط كل موظف بموظف آخر (مدير أو مسؤول) من نفس الجدول. فمثلا، لو كان لدينا جدول باسم Employees خاص بحفظ بيانات الموظفين، ستكون هيكليته على النحو التالي لتطبيق علاقة مرجعية ذاتية عليه: Employee_ID Employee_Name Manager_Id 100 Ibrahim Elbouhissi 101 Khaled Saber 100 102 Yasmeen Hadi 100 103 Duaa Yousef 101 104 Sami Saber بعلاقة المرجعية الذاتية، من الممكن أن يكون للموظف مسؤولًا أو لا يكون، ومن الممكن أن يكون الموظف مسؤولا عن موظف أو أكثر، ويمكن تمثيل العلاقة بالشكل التالي.

إلى الآن، تعرفنا في هذه السلسلة من الدروس على أساسيات التعامل مع أنواع البيانات، المُتغيرات، الجمل الشرطية، وحلقات التكرار for و while. وقد أصبح لديك الآن المعلومات الكافية لبرمجة برامج مُتوسطة قد تحتوي على مئات الأسطر البرمجية، وقد حان الوقت لتتعرف على الدوال لكي تجعل مُهمة إعادة استخدام أجزاء من شيفرتك أكثر سهولة ومرونة، كما ستتعرف على بعض من الدوال المُعرفة مُسبقا في لغة بايثون. للتذكير: جميع الشّيفرات التّي تبدأ بعلامة <<< يجب أن تنفّذ على مفسر بايثون. الدوال الدّالة في البرمجة كاسم المتغيّر يُمكنك استدعاؤها عند الحاجة لكنّ المتغير لا يحمل سوى قيمة واحدة، أمّا الدّالة فتحمل شيفرة مستقلة وقد تكون هذه الشيفرة جملة شرطية أو جملة طباعة أو حلقة تكراريّة أو كل ما سبق. وتُستعمل الدوال أساسا لتجنب تكرار شيفرة عدة مرات، فمثلا لنقل بأنّك كتبت شيفرة للجمع بين عددين ثم بعد ذلك أردت أن تجمع عددين آخرين وهكذا، إذا حاولت تكرار الشيفرة سيكون الأمر مُتعبا جدا خاصة إذا كانت الشيفرة التي تكررها طويلة جدا، لذلك فلغات البرمجة توفر الدوال. لنعتبر بأنّ طباعة جملة "Hello" هي الشيفرة التّي تحملها الدّالة، انظر المثال التّالي: >>> def say_hello(): ... print "Hello" ... >>> say_hello() Hello أولا قمنا بإنشاء الدّالة say_hello في السّطر: def say_hello(): النّقاط الثّلاثة التّي تظهر بعد ذلك السّطر تعني بأن مُفسر بايثون ينتظر مدخلات أخرى، لذلك ندخل شيفرة الطّباعة (تذكر بأن هذه هي الشيفرة الأساسيّة) بعد مساحة بيضاء (أربع مسافات). بعد إنشاء الدّالة سيرجع المفسّر إلى حالته الطّبيعية، بدون أي مُخرجات، وذلك لأنّنا يجب أن نستدعي الدّالة لكي تُنفّذَ الشّيفرة التّي بداخلها، والاستدعاء يكون بكتابة اسم الدّالة مع قوسين: >>> say_hello() ما رأيناه قبل قليل هو كيفية تعريف دالة، كيفية وضع شيفرة داخلها ثم كيفية استدعائها لتنفذ الشيفرة. يُمكن أن نجعل الدالة تُعيد قيمة دون تنفيذ أي شيفرة (رغم أنّها تُنفذ شيفرة الإرجاع)، انظر المثال التالي: >>> def x(): ... return 4 ... >>> x() 4 ما فعلناه هو أنّنا قُمنا بجعل الدالة قيمة عوضا عن أن تُنفذ شيفرة ما، أي أنّنا استخدمنا الدالة x كمُتغير عادي يحمل قيمة مُحدّدة. قد تسأل نفسك، ما فائدة الأمر؟. الأمر مُفيد جدا إذا كان برنامجك كبيرا، بحيث يُمكنك استعمال الدوال كقيمة مُخرجة بعد عدة عمليات. مثلا، إذا كان لديك برنامج يطلب من المُستخدم مُدخلا (كاسمه أو كلمة مروره) وتُريد التحقق من مُدخله وإجراء عمليات عليه، فاستعمال المُتغيرات هنا ليست فكرة جيدة وذلك لأنّ الشيفرة ستكون صعبة التعديل. عوضا عن ذلك يُمكنك أن تقوم بالعمليات على المدخل داخل دالة ثم بعد ذلك تجعل الدالة تحمل القيمة التي ترغب بها في النهاية. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن ملاحظة حول تسمية الدوال رغم أنك تستطيع تسمية الدوال بأحرف صغيرة وكبيرة معا، من المُفضل تسمية الدالة بأحرف صغيرة والفصل بين كل كلمة والأخرى بمحرف "_". المعاملات Parameters من مُميزات الدوال أنّك تستطيع أن تُعطيها مُعاملات عند تعريفها، وأن تُعطي القيم لهذه المُعاملات إما عند تعريف الدالة (المعاملات الافتراضية) أو لاحقا. لتفهم أكثر، انظر المثال التالي: >>> def say_hello(name): ... print 'Hello', name ... >>> say_hello('Abdelhadi') Hello Abdelhadi >>> say_hello('Hsoub Academy') Hello Hsoub Academy كما ترى لقد قُمنا بتعريف الدالة say_hello مع مُعامل name ووضعنا داخلها جملة طباعة لتطبع Hello متبوعا بقيمة العامل name بعدها قُمنا باستدعاء الدالة وأسندنا للعامل name قيمتين مُختلفتين، وقد كانت النتائج مُختلفة، يُمكنك أن تستدعي نفس الدالة مع معاملات مُختلفة لعدد غير محدود من المرات. يُمكنك كذلك أن تقوم بتعريف دالة مع أكثر من معامل، إليك مثالا على دالة لإعادة مجموع عددين : >>> def add_numbers(n1, n2): ... return n1 + n2 ... >>> add_numbers(3,4) 7 إذا قُمنا بتعريف دالة مع معامل فلا بد أن نقوم بتعيين قيمة العامل عند الاستدعاء وإلا فسيرجع مُفسر Python خطأ كالتّالي: >>> say_hello() TypeError: say_hello() takes exactly 1 argument (0 given) الأمر نفسه يحدث إذا عينت عددا أكثر من العوامل المُفترض، مثلا أن تعطي للدالة say_hello مُعاملين أو أكثر. يُمكنك أن تقوم بوضع قيمة افتراضية لمُعامل في سطر تعريف الدالة: >>> def num(n1, n2 = 10): ... return n1 + n2 ... >>> num(3) 13 يُمكن أن تستعمل هذه الطريقة لعرض خطأ للمُستخدم إذا نسي إدخال المُعاملات. >>> def say_hello(name = '| Error! Check the line that calls the function'): ... print 'Hello', name ... >>> say_hello() Hello | Error! Check the line that calls the function يُمكنك كذلك أن تقوم بعدة عمليات مع الدوال، وإليك قائمة ببعض هذه العمليات: تعريف دالة داخل دالة أخرى بما أن الدوال عبارة عن أجزاء من الشيفرة فتستطيع أن تقوم بإنشاء دالة أخرى أو عدد من الدوال داخل الدالة الواحدة، انظر المثال التالي: >>> def say_hello(name): ... def hello(): ... return 'Hello ' ... print hello() + name ... >>> say_hello('Abdelhadi') Hello Abdelhadi كما ترى أعلاه القيمة Hello ما هي إلا القيمة التي أرجعتها الدالة hello المعرفة بداخل الدالة say_hello. استدعاء دالة داخل دالة أخرى هذا الأمر بسيط، فقط استدع الدالة داخل دالة أخرى وستعمل كلتا الدالتان عند استدعاء الدالة الأم: >>> def say_hello(name): ... print 'Hello', name ... >>> def print_hello(): ... say_hello('Abdelhadi') ... >>> print_hello() Hello Abdelhadi في المثال أعلاه قُمنا باستدعاء الدالة say_hello من داخل الدالة print_hello. إسناد دالة لمتغير تستطيع أن تُنشئ دالة وتقوم بإسنادها لمُتغير بالطّريقة التالية: >>> def say_hello(name): ... print 'Hello', name ... >>> s = say_hello >>>> s('Abdelhadi') Hello Abdelhadi إسناد دالة كمعامل لدالة أخرى قلنا مُسبقا بأنّه يمكن للدالة أن تتصرف كمتغير وذلك عندما نجعلها ترجع قيمة بالجملة return. وهذا يعني بأنّنا نستطيع أن نسند للدالة دالة أخرى. >>> def say_hello(name): ... print 'Hello', name ... >>> def get_name(): ... return 'Abdelhadi' ... >>> say_hello(get_name()) Hello Abdelhadi إرجاع دالة داخل دالة أخرى يُمكنك أيضا أن تستعمل الجملة return لإرجاع دالة داخل دالة أخرى عوضا عن إرجاع قيمة ما، انظر المثال: >>> def get_hello(): ... return 'Hello Abdelhadi' ... >>> def say_hello(): ... return get_hello() ... >>> print say_hello() Hello Abdelhadi ستلاحظ بأنّ الدالة say_hello تحمل قيمة الدالة get_hello، وذلك لأنّنا أرجعنا هذه الأخيرة داخل الدالة say_hello. إسناد عدد لا نهائي من المعاملات لدالة ما لنقل بأنّك تريد أن تقوم بإنشاء دالة تطبع جميع المُحتويات (المُعاملات) التي تُدخلها دون الحاجة إلى تحديد كل معامل على حدة. يُمكنك أن تقوم بالأمر بما يُسمى مُعامل طول المُتغير أو Variable-length argument وذلك كالتالي: >>> def print_arguments(*args): ... print args ... >>> print_arguments(2, 4, 8, 'Abdelhadi', 'Hsoub Academy') (2, 4, 8, 'Abdelhadi', 'Hsoub Academy') المُتغير args عبارة عن صف (Tuple) من القيم، وبالتالي فإنك تستطيع أن تتعامل معه بحلقة For. يُمكن أن تستخدم أي اسم نريده لهذا المعامل، وعموما يعتبر الاسم args* تقليدا بين مُبرمجي بايثون. لاحظ أن الاختلاف بين المعامل العادي والمعامل في المثال أعلاه هو النجمة في البداية. تستطيع أن تجعل المُعاملات قاموسا عوضا عن صف بحيث تُرجع الدالة القاموس الذي يحتوي على اسم المعامل وقيمته، وذلك كالآتي: >>> def print_keyword_args(**kwargs): ... print kwargs ... >>> print_keyword_args(name = 'Abdelhadi', website = 'Hsoub Academy', n = 3) {'website': 'Hsoub Academy', 'name': 'Abdelhadi', 'n': 3} لاحظ بأنّ اسم المُعامل يبدأ بنجمتين هذه المرة، وهذا النوع من المُعاملات يسمى مُعاملات الكلمة المفتاحية Keyword Arguments لأنها ترجع قاموسا مفاتيحه هي أسماء المعاملات التي تختارها أنت وقيم المفاتيح هي قيم المعاملات. المتغيرات المحلية والمتغيرات العامة Local variables and Global variables المتغيرات المحلية هي المتغيرات التي نقوم بإنشائها داخل دالة، أما المتغيرات العامة فهي التي ننشئها خارج الدالة. يُمكنك أن تصل إلى المتغيرات العامة في أي مكان من برنامجك، على خلاف المُتغيرات المحلية التي ستتمكن من الوصول إليها فقط داخل الدالة، انظر المثال التالي: >>> def say_hello(): ... name = 'Abdelhadi' ... print 'Hello', name ... >>> say_hello() Hello Abdelhadi >>> print name Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> NameError: name 'name' is not defined قُمنا بتعريف المُتغير name داخل الدالة say_hello وبعدها حاولنا الوصول إليه خارج الدالة، ما أدى إلى خطأ مفاده بأن مُفسر بايثون لم يتعرف على المُتغير. يُمكن أن نجعل المتغير name عامًا بإضافة الكلمة global قبله (عليك أن تقوم بهذا قبل إسناد قيمة للمُتغير)، انظر المثال التالي: >>> def say_hello(): ... global name ... name = 'Abdelhadi' ... >>> say_hello() >>> print name Abdelhadi نُلاحظ بأنّنا استطعنا الوصول إلى المُتغيّر name خارج الدالة التي عُرّفَ بها. تطبيق سنضرب مثالا بالبرنامج الذي أنشأناه في درس التعابير الشرطية والإزاحات. print 'Hello User, this is a basic sign up/login Program' username = raw_input('Enter your username please: ') password = raw_input('Enter the your password please: ') password_verification = raw_input('Verify password: ') if password == password_verification: print 'You have Successfully Signed up! \n' username_sign_in = raw_input('Enter your username please: ') password_sign_in = raw_input('Enter your password please: ') if username_sign_in == username and password_sign_in == password: print 'You have Successfully Signed in!' else: print 'username or password do not match! Please try again!' else: print 'The password and the password verification do not match! Please try again' سنركز على شيفرة التحقق من المُستخدم وكلمة المرور: if username_sign_in == username and password_sign_in == password: print 'You have Successfully Signed in!' else: print 'username or password do not match! Please try again!' إذا أردنا أن نستخدمها لأكثر من مرة في برنامجنا فعلينا أن نضعها داخل دالة. def user_logged_in?(username_sign_in, username, password_sign_in, password): if username_sign_in == username and password_sign_in == password: return True else: return False يُمكنك استخدام الدالة في أي مكان من الشيفرة: def is_user_logged_in(username_sign_in, username, password_sign_in, password): if username_sign_in == username and password_sign_in == password: return True else: return False new_password = raw_input('Enter new username: ') new_username = raw_input('Enter new password: ') print 'Ok!' password = raw_input('Hello again, Enter your username: ') username = raw_input('Enter username\'s password: ') print is_user_logged_in(username, new_username, password, new_password) الدالة is_user_logged_in تقوم بمُقارنة كلمتي المرور واسمي المُستخدم فإن كانا متطابقين فستصبح قيمة الدالة True أما إن لم تتوافق القيم فإنّ الدالة تحمل القيمة False ويُمكنك الآن استخدام الدالة مع الجمل الشرطية في أي مكان من برنامجك دون الاضطرار لإعادة كتابة شيفرة التحقق كل مرة. كما أنّ التعديل على الشيفرة بسيط جدا، فالتّعديل من مكان واحد (الدالة) يكفي يطبّق على جميع الأماكن الأخرى (أمكنة استدعاء الدالة). الدوال المعرفة مسبقا تُوفر بايثون دوالا مُعرفة مُسبقا، وقد تعاملنا مع كثير منها في الدروس السابقة، وإليك بعض الدوال المُفيدة التي توجد مُسبقا بلغة بايثون. print: دالة الطّباعة التي استخدمناها أكثر من مرة لطباعة القيم في سابق الدروس. Int: دالة تحويل القيم إلى عدد صحيح، مثال: >>> int(5.5) 5 str: دالة تحويل القيم إلى سلسلة نصيّة String: >>> str(True) 'True' وتُستعمل كثيرا لجمع سلسلة نصية بقيمة من نوع آخر بالعامل + (إذا لم تستخدم هذه الدالة فسيعرض لك مُفسر بايثون خطأ يُفيد بأنّك لا تستطيع جمع قيمتين من نوعين مُختلفين): >>> print 'ABC' + str(122) + str(False) ABC122False abs: دالة للحصول على القيمة المُطلقة Absolute Value لعدد ما (إذا كان موجبا فهو العدد نفسه، وإذا كان سالبا فمُقابله): >>> abs(3) 3 >>> abs(-3) 3 len: دالة لقياس عدد عناصر قائمة أو عدد أحرف سلسلة نصية. >>> a = ['Abdelhadi', 'Dyouri', 'Academy', 'Hsoub'] >>> b = 'Hello' >>> len(a) 4 >>> len(b) 5 min: دالة لتحديد أقل قيمة بين قيمتين أو أكثر. >>> min(4, 5, 7, 88, 3, 2) 2 max: دالة لتحديد أقل قيمة بين قيمتين أو أكثر. >>> max(4, 5, 7, 88, 3, 2) 88 range: لتوليد قائمة بأعداد بين قيمة المعامل الأول وقيمة المُعامل الثاني: >>> range(0, 11) [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] >>> range(0, 11, 3) [0, 3, 6, 9] raw_input: دالة للحصول على مُدخل نصي من المُستخدم، يُمكنك أن تسند هذا المُدخل إلى مُتغير. >>> def say_hello(name): ... print 'Hello', name ... >>> say_hello(raw_input()) Abdelhadi Hello Abdelhadi كما قُلنا سابقا، فإنك تستطيع أن تقوم بإسناد دالة كمعامل لدالة أخرى، وهذا ما فعلناه في المثال أعلاه، إذ مررنا الدالة raw_input ليكون معاملا للدالة say_hello. تمارين تمرين 1 اكتب برنامجا للحصول على قيمة من المُستخدم وتحويلها إلى قيمة عددية. تمرين 2 اكتب دالة لطباعة جملة لعدد من المرات، واترك للمُستخدم حرية اختيار عدد مرات التكرار (مُساعدة: استعمل الدالة raw_input للحصول على قيمة من المُستخدم) تمرين 3 اكتب دالة للجمع بين عددين يُدخلهما المُستخدم. تمرين 4 بَرمِجْ آلة حاسبة بسيطة تقوم بالجمع، الطّرح، الضرب والقسمة. إليك طريقة العمل: احصل على قيمة العدد الأول من المُستخدم. احصل على قيمة العدد الثاني. حول القيمتين النصيتين إلى قيمتين عدديتين. احصل على العامل الرياضي (*، /، - أو +) من المُستخدم. استخدم الجمل الشرطية لإجراء العملية المُناسبة (إذا كان المُدخل + فقم بالجمع). ترجمة -وبتصرف- من الكتاب Python Practice Book لكاتبه Anand Chitipothu.

تُسِّهل البرمجة الكائنية كتابة شيفرات قابلة لإعادة الاستخدام وتجنب التكرار في مشاريع التطوير. إحدى الآليات التي تحقق بها البرمجة الكائنية هذا الهدف هي مفهوم الوراثة (inheritance)، التي بفضلها يمكن لصنفٍ فرعي (subclass) استخدام الشيفرة الخاصة بصنف أساسي (base class، ويطلق عليه «صنف أب» أيضًا) موجود مسبقًا. سيستعرض هذا الدرس بعض الجوانب الرئيسية لمفهوم الوراثة في بايثون، بما في ذلك كيفية إنشاء الأصناف الأساسية (parent classes) والأصناف الفرعية (child classes)، وكيفية إعادة تعريف (override) التوابع والخاصيات، وكيفية استخدام التابع ‎super()‎، وكيفية الاستفادة من الوراثة المتعددة (multiple inheritance). ما هي الوراثة؟ تقوم الوراثة على استخدام شيفرة صنف معين في صنف آخر أي يرث صنف يراد إنشاؤه شيفرة صنف آخر. يمكن تمثيل مفهوم الوراثة في البرمجة بالوراثة في علم الأحياء تمامًا، فالأبناء يرثون خاصيات معينة من آبائهم. ويمكن لطفل أن يرث طول والده أو لون عينيه بالإضافة إلى خاصيات أخرى جديدة خاصة فيه. كما يتشارك الأطفال نفس اسم العائلة الخاصة بآبائهم. ترث الأصناف الفرعية (subclasses، تُسمى أيضًا *الأصناف الأبناء [child classes]) التوابع والمتغيرات من *الأصناف الأساسية* (base classes، تسمى أيضًاالأصناف الآباء [parent classes]). مثلًا، قد يكون لدينا صنف أساسي يسمى ‎Parent‎ يحتوي متغيرات الأصناف ‎last_name‎ و ‎height‎ و ‎eye_color‎، والتي سيرثها الصنف الابن ‎Child‎. لمَّا كان الصنف الفرعي ‎Child‎ يرث الصنف الأساسي ‎Parent‎، فبإمكانه إعادة استخدام شيفرة ‎Parent‎، مما يسمح للمبرمج بكتابة شيفرة أوجز، وتقليل التكرار. الأصناف الأساسية تشكل الأصناف الأساسية أساسًا يمكن أن تستند إليه الأصناف الفرعية المُتفرِّعة منها، إذ تسمح الأصناف الأساسية بإنشاء أصناف فرعية عبر الوراثة دون الحاجة إلى كتابة نفس الشيفرة في كل مرة. يمكن تحويل أي صنف إلى صنف أساسي، إذ يمكن استخدامه لوحده، أو جعله قالبًا (نموذجًا). لنفترض أّنّ لدينا صنفًا أساسيًا باسم ‎Bank_account‎، وصنفين فرعيين مُشتقين منه باسم ‎Personal_account‎ و ‎Business_account‎. ستكون العديد من التوابع مشتركة بين الحسابات الشخصية (Personalaccount) والحسابات التجارية (Businessaccount)، مثل توابع سحب وإيداع الأموال، لذا يمكن أن تنتمي تلك التوابع إلى الصنف الأساسي ‎Bank_account‎. سيكون للصنف ‎Business_account‎ توابع خاصة به، مثل تابع مخصص لعملية جمع سجلات ونماذج الأعمال، بالإضافة إلى متغير ‎employee_identification_number‎ موروث من الصنف الأب. وبالمثل، قد يحتوي الصنف ‎Animal‎ على التابعين ‎eating()‎ و ‎sleeping()‎، وقد يتضمن الصنف الفرعي ‎Snake‎ تابعين إضافيين باسم ‎hissing()‎ و ‎slithering()‎ خاصين به. دعنا ننشئ صنفًا أساسيًا باسم ‎Fish‎ لاستخدامه لاحقًا أساسًا لأصناف فرعية تمثل أنواع الأسماك. سيكون لكل واحدة من تلك الأسماك أسماء أولى وأخيرة، بالإضافة إلى خصائص مميزة خاصة بها. سننشئ ملفًا جديدًا يسمى ‎fish.py‎ ونبدأ بالباني، والذي سنعرّف داخله متغيري الصنف ‎first_name‎ و ‎last_name‎ لكل كائنات الصنف ‎Fish‎، أو أصنافه الفرعية. class Fish: def __init__(self, first_name, last_name="Fish"): self.first_name = first_name self.last_name = last_name القيمة الافتراضية للمتغير ‎last_name‎ هي السلسلة النصية ‎"Fish"‎، لأننا نعلم أنّ معظم الأسماك سيكون هذا هو اسمها الأخير. لنُضف بعض التوابع الأخرى: class Fish: def __init__(self, first_name, last_name="Fish"): self.first_name = first_name self.last_name = last_name def swim(self): print("The fish is swimming.") def swim_backwards(self): print("The fish can swim backwards.") لقد أضفنا التابعين ‎swim()‎ و ‎swim_backwards()‎ إلى الصنف ‎Fish‎ حتى يتسنى لكل الأصناف الفرعية استخدام هذه التوابع. ما دام أنّ معظم الأسماك التي ننوي إنشاءها ستكون عظمية (أي أنّ لها هيكلا عظميًا) وليس غضروفية (أي أن لها هيكلًا غضروفيًا)، فيمكننا إضافة بعض الخاصيات الإضافية إلى التابع ‎__init__()‎: class Fish: def __init__(self, first_name, last_name="Fish", skeleton="bone", eyelids=False): self.first_name = first_name self.last_name = last_name self.skeleton = skeleton self.eyelids = eyelids def swim(self): print("The fish is swimming.") def swim_backwards(self): print("The fish can swim backwards.") لا يختلف بناء الأصناف الأساسية عن بناء أي صنف آخر، إلا أننا نصممها لتستفيد منها الأصناف الفرعية المُعرّفة لاحقًا. الأصناف الفرعية الأصناف الفرعية هي أصناف ترث كل شيء من الصنف الأساسي. هذا يعني أنّ الأصناف الفرعية قادرة على الاستفادة من توابع ومتغيرات الصنف الأساسي. على سبيل المثال، سيتمكن الصنف الفرعي ‎Goldfish‎ المشتق من الصنف ‎Fish‎ من استخدام التابع ‎swim()‎ المُعرّف في ‎Fish‎ دون الحاجة إلى التصريح عنه. يمكننا النظر إلى الأصناف الفرعية على أنها أقسام من الصنف الأساسي. فإذا كان لدينا صنف فرعي يسمى ‎Rhombus‎ (معيّن)، وصنف أساسي يسمى ‎Parallelogram‎ (متوازي الأضلاع)، يمكننا القول أنّ المعين (‎Rhombus‎) هو متوازي أضلاع (‎Parallelogram‎). يبدو السطر الأول من الصنف الفرعي مختلفًا قليلًا عن الأصناف غير الفرعية، إذ يجب عليك تمرير الصنف الأساسي إلى الصنف الفرعي كمعامل: class Trout(Fish): الصنف ‎Trout‎ هو صنف فرعي من ‎Fish‎. يدلنا على هذا الكلمةُ ‎Fish‎ المُدرجة بين قوسين. يمكننا إضافة توابع جديدة إلى الأصناف الفرعية، أو إعادة تعريف التوابع الخاصة بالصنف الأساسي، أو يمكننا ببساطة قبول التوابع الأساسية الافتراضية باستخدام الكلمة المفتاحية ‎pass‎، وهو ما سنفعله في المثال التالي: ... class Trout(Fish): pass يمكننا الآن إنشاء كائن من الصنف ‎Trout‎ دون الحاجة إلى تعريف أي توابع إضافية. ... class Trout(Fish): pass terry = Trout("Terry") print(terry.first_name + " " + terry.last_name) print(terry.skeleton) print(terry.eyelids) terry.swim() terry.swim_backwards() لقد أنشأنا كائنًا باسم ‎terry‎ من الصنف ‎Trout‎، والذي سيستخدم جميع توابع الصنف ‎Fish‎ وإن لم نعرّفها في الصنف الفرعي ‎Trout‎. يكفي أن نمرر القيمة ‎"Terry"‎ إلى المتغير ‎first_name‎، أما المتغيرات الأخرى فقد جرى تهيئتها سلفًا. عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: Terry Fish bone False The fish is swimming. The fish can swim backwards. لننشئ الآن صنفًا فرعيًا آخر يعرّف تابعًا خاصا به. سنسمي هذا الصنف ‎Clownfish‎. سيسمح التابع الخاص به بالتعايش مع شقائق النعمان البحري: ... class Clownfish(Fish): def live_with_anemone(self): print("The clownfish is coexisting with sea anemone.") دعنا ننشئ الآن كائنًا آخر من الصنف ‎Clownfish‎: ... casey = Clownfish("Casey") print(casey.first_name + " " + casey.last_name) casey.swim() casey.live_with_anemone() عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: Casey Fish The fish is swimming. The clownfish is coexisting with sea anemone. تُظهر المخرجات أنّ الكائن ‎casey‎ المستنسخ من الصنف ‎Clownfish‎ قادر على استخدام التابعين ‎__init__()‎ و ‎swim()‎ الخاصين بالصنف ‎Fish‎، إضافة إلى التابع ‎live_with_anemone()‎ الخاص بالصنف الفرعي. إذا حاولنا استخدام التابع ‎live_with_anemone()‎ في الكائن ‎Trout‎، فسوف يُطلق خطأ: terry.live_with_anemone() AttributeError: 'Trout' object has no attribute 'live_with_anemone' ذلك أنَّ التابع ‎live_with_anemone()‎ ينتمي إلى الصنف الفرعي ‎Clownfish‎ فقط، وليس إلى الصنف الأساسي ‎Fish‎. ترث الأصناف الفرعية توابع الصنف الأساسي الذي اشتُقَّت منه، لذا يمكن لكل الأصناف الفرعية استخدام تلك التوابع. إعادة تعريف توابع الصنف الأساسي في المثال السابق عرّفنا الصنف الفرعي ‎Trout‎ الذي استخدم الكلمة المفتاحية ‎pass‎ ليرث جميع سلوكيات الصنف الأساسي ‎Fish‎، وعرّفنا كذلك صنفًا آخر ‎Clownfish‎ يرث جميع سلوكيات الصنف الأساسي، ويُنشئ أيضًا تابعًا خاصًا به. قد نرغب في بعض الأحيان في استخدام بعض سلوكيات الصنف الأساسي، ولكن ليس كلها. يُطلَق على عملية تغيير توابع الصنف الأساسي «إعادة التعريف» (Overriding). عند إنشاء الأصناف الأساسية أو الفرعية، فلا بد أن تكون لك رؤية عامة لتصميم البرنامج حتى لا تعيد تعريف التوابع إلا عند الضرورة. سننشئ صنفًا فرعيًا ‎Shark‎ مشتقًا من الصنف الأساسي ‎Fish‎، الذي سيمثل الأسماك العظمية بشكل أساسي، لذا يتعين علينا إجراء تعديلات على الصنف ‎Shark‎ المخصص في الأصل للأسماك الغضروفية. من منظور تصميم البرامج، إذا كانت لدينا أكثر من سمكة غير عظمية واحدة، فيُستحب أن ننشئ صنفًا خاصًا بكل نوع من هذين النوعين من الأسماك. تمتلك أسماك القرش، على عكس الأسماك العظمية، هياكل مصنوعة من الغضاريف بدلاً من العظام. كما أنّ لديها جفونًا، ولا تستطيع السباحة إلى الوراء، كما أنها قادرة على المناورة للخلف عن طريق الغوص. على ضوء هذه المعلومات، سنعيد تعريف الباني ‎__init__()‎ والتابع ‎swim_backwards()‎. لا نحتاج إلى تعديل التابع ‎swim()‎ لأنّ أسماك القرش يمكنها السباحة. دعنا نلقي نظرة على هذا الصنف الفرعي: ... class Shark(Fish): def __init__(self, first_name, last_name="Shark", skeleton="cartilage", eyelids=True): self.first_name = first_name self.last_name = last_name self.skeleton = skeleton self.eyelids = eyelids def swim_backwards(self): print("The shark cannot swim backwards, but can sink backwards.") لقد أعدنا تعريف المعاملات التي تمت تهيئتها في التابع ‎__init__()‎، فأخذ المتغير ‎last_name‎ القيمة ‎"Shark"‎، كما أُسنِد إلى المتغير ‎skeleton‎ القيمة ‎"cartilage"‎، فيما أُسنِدَت القيمة المنطقية ‎True‎ إلى المتغير ‎eyelids‎. يمكن لجميع نُسخ الصنف إعادة تعريف هذه المعاملات. يطبع التابع ‎swim_backwards()‎ سلسلة نصية مختلفة عن تلك التي يطبعها في الصنف الأساسي ‎Fish‎، لأنّ أسماك القرش غير قادرة على السباحة للخلف كما تفعل الأسماك العظمية. يمكننا الآن إنشاء نسخة من الصنف الفرعي ‎Shark‎، والذي سيستخدم التابع ‎swim()‎ الخاص بالصنف الأساسي ‎Fish‎: ... sammy = Shark("Sammy") print(sammy.first_name + " " + sammy.last_name) sammy.swim() sammy.swim_backwards() print(sammy.eyelids) print(sammy.skeleton) عند تنفيذ هذه الشيفرة، سنحصل على المخرجات التالية: Sammy Shark The fish is swimming. The shark cannot swim backwards, but can sink backwards. True cartilage لقد أعاد الصنف الفرعي ‎Shark‎ تعريف التابعين ‎__init__()‎ و ‎swim_backwards()‎ الخاصين بالصنف الأساسي ‎Fish‎، وورث في نفس الوقت التابع ‎swim()‎ الخاص بالصنف الأساسي. الدالة ‎super()‎ يمكنك باستخدام الدالة ‎super()‎ الوصول إلى التوابع الموروثة التي أُعيدت كتابتها. عندما نستخدم الدالة ‎super()‎، فإننا نستدعي التابع الخاص بالصنف الأساسي لاستخدامه في الصنف الفرعي. على سبيل المثال، قد نرغب في إعادة تعريف جانب من التابع الأساسي وإضافة وظائف معينة إليه، ثم بعد ذلك نستدعي التابع الأساسي لإنهاء بقية العمل. في برنامج خاص بتقييم الطلاب مثلًا، قد نرغب في تعريف صنف فرعي ‎Weighted_grade‎ يرث الصنف الأساسي ‎Grade‎، ونعيد فيه تعريف التابع ‎calculate_grade()‎ الخاص بالصنف الأساسي من أجل تضمين شيفرة خاصة بحساب التقدير المرجّح (weighted grade)، مع الحفاظ على بقية وظائف الصنف الأساسي. عبر استدعاء التابع ‎super()‎، سنكون قادرين على تحقيق ذلك. عادة ما يُستخدم التابع ‎super()‎ ضمن التابع ‎__init__()‎، لأنّه المكان الذي ستحتاج فيه على الأرجح إلى إضافة بعض الوظائف الخاصة إلى الصنف الفرعي قبل إكمال التهيئة من الصنف الأساسي. لنضرب مثلًا لتوضيح ذلك، دعنا نعدّل الصنف الفرعي ‎Trout‎. نظرًا لأنّ سمك السلمون المرقَّط من أسماك المياه العذبة، فلنضف متغيرًا اسمه ‎water‎ إلى التابع ‎__init__()‎، ولنُعطه القيمة ‎"freshwater"‎، ولكن مع الحفاظ على باقي متغيرات ومعاملات الصنف الأساسي: ... class Trout(Fish): def __init__(self, water = "freshwater"): self.water = water super().__init__(self) ... لقد أعدنا تعريف التابع ‎__init__()‎ في الصنف الفرعي ‎Trout‎، وغيرنا سلوكه موازنةً بالتابع ‎__init__()‎ المُعرَّف سلفًا في الصنف الأساسي ‎Fish‎. لاحظ أننا استدعينا التابع ‎__init__()‎ الخاص بالصنف ‎Fish‎ بشكل صريح ضمن التابع ‎__init__()‎ الخاص بالصنف ‎Trout‎،. بعد إعادة تعريف التابع، لم نعد بحاجة إلى تمرير ‎first_name‎ كمعامل إلى ‎Trout‎، وفي حال فعلنا ذلك، فسيؤدي ذلك إلى إعادة تعيين ‎freshwater‎ بدلاً من ذلك. سنُهيِّئ بعد ذلك الخاصية ‎first_name‎ عن طريق استدعاء المتغير في الكائن خاصتنا. الآن يمكننا استدعاء متغيرات الصنف الأساسي التي تمت تهيئتها، وكذلك استخدام المتغير الخاص بالصنف الفرعي: ... terry = Trout() # تهيئة الاسم الأول terry.first_name = "Terry" # super() الخاص بالصنف الأساسي عبر __init__() استخدام print(terry.first_name + " " + terry.last_name) print(terry.eyelids) # المعاد تعريفها في الصنف الفرعي __init__() استخدام print(terry.water) # الخاص بالصنف الأساسي swim() استخدام التابع terry.swim() سنحصل على المخرجات التالية: Terry Fish False freshwater The fish is swimming. تُظهر المخرجات أنّ الكائن ‎terry‎ المنسوخ من الصنف الفرعي ‎Trout‎ قادر على استخدام المتغير ‎water‎ الخاص بتابع الصنف الفرعي ‎__init__()‎، إضافة إلى استدعاء المتغيرات ‎first_name‎ و ‎last_name‎ و ‎eyelids‎ الخاصة بالتابع ‎__init__()‎ المُعرَّف في الصنف الأساسي ‎Fish‎. يسمح لنا التابع ‎super()‎ المُضمن في بايثون باستخدام توابع الصنف الأساسي حتى بعد إعادة تعريف تلك التوابع في الأصناف الفرعية. الوراثة المُتعدِّدة (Multiple Inheritance) المقصود بالوراثة المتعددة هي قدرة الصنف على أن يرث الخاصيات والتوابع من أكثر من صنف أساسي واحد. هذا من شأنه تقليل التكرار في البرامج، ولكنه يمكن أيضًا أن يُعقِّد العمل، لذلك يجب استخدام هذا المفهوم بحذر. لإظهار كيفية عمل الوراثة المتعددة، دعنا ننشئ صنفًا فرعيًا ‎Coral_reef‎ يرث من الصنفين ‎Coral‎ و ‎Sea_anemone‎. يمكننا إنشاء تابع في كل صنف أساسي، ثم استخدام الكلمة المفتاحية ‎pass‎ في الصنف الفرعي ‎Coral_reef‎: class Coral: def community(self): print("Coral lives in a community.") class Anemone: def protect_clownfish(self): print("The anemone is protecting the clownfish.") class CoralReef(Coral, Anemone): pass يحتوي الصنف ‎Coral‎ على تابع يسمى ‎community()‎، والذي يطبع سطرًا واحدًا، بينما يحتوي الصنف ‎Anemone‎ على تابع يسمى ‎protect_clownfish()‎، والذي يطبع سطرًا آخر. سنُمرِّر الصنفين كلاهما بين قوسين في تعريف الصنف CoralReef، ما يعني أنه سيرث الصنفين معًا. دعنا الآن ننشئ كائنًا من الصنف CoralReef: ... great_barrier = CoralReef() great_barrier.community() great_barrier.protect_clownfish() الكائن ‎great_barrier‎ مُشتقٌ الصنف ‎CoralReef‎، ويمكنه استخدام التوابع من كلا الصنفين الأساسيين. عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: Coral lives in a community. The anemone is protecting the clownfish. تُظهِر المخرجات أنَّ التوابع من كلا الصنفين الأساسيين استُخدِما بفعالية في الصنف الفرعي. تسمح لنا الوراثة المُتعدِّدة بإعادة استخدام الشيفرات البرمجية المكتوبة في أكثر من صنف أساسي واحد. وإذا تم تعريف التابع نفسه في أكثر من صنف أساسي واحد، فإنّ الصنف الفرعي سيستخدم التابع الخاص بالصنف الأساسي الذي ظهر أولًا في قائمة الأصناف المُمرَّرة إليه عند تعريفه. رغم فوائدها الكثيرة وفعاليتها، إلا أنَّ عليك توخي الحذر في استخدام الوراثة المُتعدِّدة، حتى لا ينتهي بك الأمر بكتابة برامج مُعقَّدة وغير مفهومة للمبرمجين الآخرين. خلاصة تعلمنا في هذا الدرس كيفية إنشاء أصناف أساسية وفرعية، وكيفية إعادة تعريف توابع وخاصيات الأصناف الأساسية داخل الأصناف الفرعية باستخدام التابع ‎super()‎، إضافة إلى مفهوم الوراثة المتعددة. الوراثة هي إحدى أهم ميزات البرمجة الكائنية التي تجعلها متوافقة مع مبدأ DRY (لا تكرر نفسك)، وهذا يحسن إنتاجية المبرمجين، ويساعدهم على تصميم برامج فعالة وواضحة. هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3. ترجمة -وبتصرّف- للمقال Understanding Class Inheritance in Python 3 لصاحبته Lisa Tagliaferri اقرأ أيضًا المقالة التالية: كيفية تطبيق التعددية الشكلية (Polymorphism) على الأصناف المقالة السابقة: فهم متغيرات الأصناف والنسخ في بايثون 3 المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون كتاب البرمجة بلغة بايثون

بايثون لغةٌ برمجة كائنية (object-oriented programming language). تركز البرمجة الكائنية (OOP) على كتابة شيفرات قابلة لإعادة الاستخدام، على عكس البرمجة الإجرائية (procedural programming) التي تركز على كتابة تعليمات صريحة ومتسلسلة. تتيح البرمجة الكائنية لمبرمجي بايثون كتابة شيفرات سهلة القراءة والصيانة، وهذا مفيد للغاية عند تطوير البرامج المُعقَّدة. التمييز بين الأصناف والكائنات أحدُ المفاهيم الأساسية في البرمجة الكائنية، ويوضح التعريفان التاليان الفرق بين المفهومين: الصنف - نموذج عام تُنسج على منواله كائنات يُنشِئها المبرمج. يُعرِّف الصنف مجموعةً من الخاصيات التي تميز أي كائن يُستنسَخ (instantiated) منه. الكائن - نسخةٌ (instance) من الصنف، فهو تجسيد عملي للصنف داخل البرنامج. تُستخدَم الأصناف لإنشاء أنماط، ثم تُستعمَل تلك الأنماط لإنشاء كائنات منها. ستتعلم في هذا الدرس كيفيَّة إنشاء الأصناف والكائنات، وتهيئة الخاصيات باستخدام تابعٍ بانٍ (constructor method)، والعمل على أكثر من كائن من نفس الصنف. الأصناف الأصناف هي نماذج عامة تُستخدم لإنشاء كائنات وسبق أن عرَّفناها آنفًا. تُنشَأ الأصناف باستخدام الكلمة المفتاحية ‎class‎، بشكل مشابه [لتعريف الدوال](رابط المقالة 34) الذي يكون باستخدام الكلمة المفتاحية ‎def‎. دعنا نعرّف صنفًا يسمى ‎Shark‎، ونجعل له تابعين مرتبطين به، swim و be_awesome: class Shark: def swim(self): print("The shark is swimming.") def be_awesome(self): print("The shark is being awesome.") تُسمَّى مثل هذه الدوال «توابعًا» (methods) لأنهما معرفتان داخل الصنف ‎Shark‎؛ أي أنهما دالتان تابعتان للصنف ‎Shark‎. الوسيط الأول لهاتَين الدالتين هو ‎self‎، وهو مرجع إلى الكائنات التي يتم بناؤها من هذا الصنف. للإشارة إلى نُسخ (أو كائنات) من الصنف، يوضع ‎self‎ دائمًا في البداية، لكن يمكن أن تكون معه وسائط أخرى. لا يؤدي تعريف الصنف ‎Shark‎ إلى إنشاء كائنات منه، وإنما يعرّف فقط النمط العام لتلك الكائنات، والتي يمكننا تعريفها لاحقًا. لذا، إذا نفّذت البرنامج أعلاه الآن، فلن يُعاد أي شيء. الكائنات الكائن هو نسخةٌ (instance) من صنف. ويمكن أن نأخذ الصنف ‎Shark‎ المُعرَّف أعلاه، ونستخدمه لإنشاء كائن يعدُّ نسخةً منه. سننشئ كائنًا ‎Shark‎ يسمى ‎sammy‎: sammy = Shark() لقد أحلنا على الكائن ‎sammy‎ ناتج الباني ‎Shark()‎، والذي يعيد نسخةً من الصنف. سنستخدم في الشيفرة التالية التابعين الخاصين بالكائن ‎sammy‎: sammy = Shark() sammy.swim() sammy.be_awesome() يستخدم الكائن ‎sammy‎ التابعين ‎swim()‎ و ‎be_awesome()‎، وقد استدعينَاهما باستعمال المعامل النقطي (‎.‎)، والذي يُستخدم للإشارة إلى خاصيات أو توابع الكائنات. في هذه الحالة، استدعينا تابعًا، لذلك استعملنا قوسين مثلما نفعل عند استدعاء دالة. الكلمة ‎self‎ هي معامل يُمرّر إلى توابع الصنف ‎Shark‎، في المثال أعلاه، يمثّل ‎self‎ الكائن ‎sammy‎. يتيح المعامل ‎self‎ للتوابع الوصول إلى خاصيات الكائن الذي استُدعيت معه. لاحظ أننا لم نمرر شيئًا داخل القوسين عند استدعاء التابع أعلاه، ذلك أنّ الكائن ‎sammy‎ يُمرّر تلقائيًا مع العامل النقطي. البرنامج التالي يوضح لنا الأمر: class Shark: def swim(self): print("The shark is swimming.") def be_awesome(self): print("The shark is being awesome.") def main(): sammy = Shark() sammy.swim() sammy.be_awesome() if __name__ == "__main__": main() لننفذ البرنامج لنرى ما سيحدث: python shark.py ستُطبع المخرجات التالية: The shark is swimming. The shark is being awesome. في الشيفرة أعلاه، استدعى الكائن ‎sammy‎ التابعين ‎swim()‎ و ‎be_awesome()‎ في الدالة الرئيسية ‎main()‎. الباني يٌستخدم الباني (Constructor Method) لتهيئة البيانات الأولية، ويُنفَّذ لحظة إنشاء الكائن. في تعريف الصنف، يأخذ الباني الاسم ‎__init__‎، وهو أول تابع يُعرّف في الصنف، ويبدو كما يلي: class Shark: def __init__(self): print("This is the constructor method.") إذا أضفت التابع ‎__init__‎ إلى الصنف ‎Shark‎ في البرنامج أعلاه، فسيَطبع البرنامجُ المخرجات التالية: This is the constructor method. The shark is swimming. The shark is being awesome. يُنفَّذ الباني تلقائيًا، لذا يستخدمه مطورو بايثون لتهيئة أصنافهم. سنُعدِّل الباني أعلاه، ونجعله يستخدم متغيرًا اسمه ‎name‎ سيمثّل اسم الكائن. في الشيفرة التالية، سيكون المتغير ‎name‎ المعامل المُمرَّر إلى الباني، ونحيل قيمته إلى الخاصية ‎self.name‎: class Shark: def __init__(self, name): self.name = name بعد ذلك، يمكننا تعديل السلاسل النصية في دوالنا للإشارة إلى اسم الصنف، على النحو التالي: class Shark: def __init__(self, name): self.name = name def swim(self): # الإشارة إلى الاسم print(self.name + " is swimming.") def be_awesome(self): # الإشارة إلى الاسم print(self.name + " is being awesome.") أخيرًا، يمكننا تعيين اسم الكائن ‎sammy‎ عند القيمة ‎"Sammy"‎ (أي قيمة الخاصية name) بتمريره إلى ‎Shark()‎ عند إنشائه: class Shark: def __init__(self, name): self.name = name def swim(self): print(self.name + " is swimming.") def be_awesome(self): print(self.name + " is being awesome.") def main(): # Shark تعيين اسم كائن sammy = Shark("Sammy") sammy.swim() sammy.be_awesome() if __name__ == "__main__": main() عرّفنا التابع ‎__init__‎، والذي يقبل مُعاملين ‎self‎ و name (تذكر أن المعامل ‎self‎ يُمرر تلقائيا إلى التابع)، ثم عرّفنا متغيرًا فيه. عند تنفيذ البرنامج: python shark.py سنحصل على: Sammy is swimming. Sammy is being awesome. لقد طُبع الاسم الذي مرّرناه إلى الكائن. ونظرًا لأنّ الباني يُنفّذ تلقائيًا، فلست بحاجة إلى استدعائه بشكل صريح، فيكفي تمرير الوسائط بين القوسين التاليين لاسم الصنف عند إنشاء نسخة جديدة منه. إذا أردت إضافة معامل آخر، مثل ‎age‎، فيمكن ذلك عبر تمريره إلى التابع ‎__init__‎: class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age عند إنشاء الكائن ‎sammy‎، سنمرر عُمره أيضًا بالإضافة إلى اسمه: sammy = Shark("Sammy", 5) إذًا، تتيح البانيات تهيئة خاصيات الكائن لحظة إنشائه. العمل مع عدة كائنات تتيح لنا الأصناف إنشاء العديد من الكائنات المتماثلة التي تتبع نفس النمط. لتفهم ذلك بشكل أفضل، دعنا نضيف كائنًا آخر من الصنف ‎Shark‎ إلى برنامجنا: class Shark: def __init__(self, name): self.name = name def swim(self): print(self.name + " is swimming.") def be_awesome(self): print(self.name + " is being awesome.") def main(): sammy = Shark("Sammy") sammy.be_awesome() stevie = Shark("Stevie") stevie.swim() if __name__ == "__main__": main() لقد أنشأنا كائنًا ثانيًا من الصنف ‎Shark‎ يسمى ‎stevie‎، ومرّرنا إليه الاسم ‎"Stevie"‎. في هذا المثال، استدعينا التابع ‎be_awesome()‎ مع الكائن ‎sammy‎، والتابع ‎swim()‎ مع الكائن ‎stevie‎. لننفذ البرنامج: python shark.py سنحصل على المخرجات التالية: Sammy is being awesome. Stevie is swimming. يبدو ظاهرًا في المخرجات أننا نستخدم كائنين مختلفين، الكائن ‎sammy‎ والكائن ‎stevie‎، وكلاهما من الصنف ‎Shark‎. تتيح لنا الأصناف إنشاء عدة كائنات تتبع كلها نفس النمط دون الحاجة إلى بناء كل واحد منها من البداية. خلاصة تطرَّقنا في هذا الدرس إلى عِدَّة مفاهيم، مثل إنشاء الأصناف، وإنشاء الكائنات، وتهيئة الخاصيات باستخدام البانيات، والعمل مع أكثر من كائن من نفس الصنف. تُعدُّ البرمجة الكائنية أحد المفاهيم الضرورية التي ينبغي أن يتعلمها كل مبرمجي بايثون، لأنها تساعد على كتابة شيفرات قابلة لإعادة الاستخدام، إذ أنَّ الكائنات التي تُنشَأ في برنامج ما يمكن استخدامها في برامج أخرى. كما أنّ البرامج الكائنية عادة ما تكون أوضح وأكثر مقروئية، خصوصًا في البرامج المعقدة التي تتطلب تخطيطًا دقيقًا، وهذا بدوره يسهل صيانة البرامج مستقبلًا. هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3. ترجمة -وبتصرّف- للمقال How To Construct Classes and Define Objects in Python 3 لصاحبته Lisa Tagliaferri اقرأ أيضًا المقالة التالية: فهم متغيرات الأصناف والنسخ في بايثون 3 المقالة السابقة: كيفية استخدام ‎args و ‎*kwargs في بايثون 3 المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون كتاب البرمجة بلغة بايثون

مقدمة إن نموذج تمثيل المستند ك جسم أو كائن Document Object Model والذي يشار له اختصارا ب DOM يعتبر أحد الطرق الأساسية في بناء مواقع متفاعلة فيما بينها، حيث تُعتبر هذه الطريقة واجهة تسمح للغات البرمجة بمعالجة محتوى المواقع وهيكليتها. أحد اللغات المرتبطة بالـ DOM في المتصفحات هي الجافا سكربت وذلك لأنها لغة برمجة تعمل في مواقع الويب من جهة المستخدم client-side. حيث يمكن الاستفادة من مفاهيم DOM في بناء مواقع ويب متفاعلة مثل إضافة عرض صور للموقع من خلال شاشة عرض بطريقة تدوير الصور، أو إظهار لافتة تنبّه المستخدم إلى وقوعه في خطأ عند محاولته إدخال معلومات ناقصة ضمن الحقول المطلوبة، أو التبديل في قوائم التصفح الخاصة بالموقع ويتم تنفيذ هذه العمليات الثلاث من خلال لغة الجافاسكربت ولكن من خلال معالجة DOM. في هذا المقال سنتعلم ماهو DOM وكيفية التعامل معه من خلال تعريف كائن object هو document والتمييز بين أسطر التعليمات المكتوبة بلغة HTML وبين DOM. ملاحظة: لاتعتبر DOM لغة برمجة كما الحال في لغات البرمجة الاعتيادية كالجافا أو الجافا سكربت... حيث يتم تنفيذ وتطبيق مفاهيمها من خلال لغات برمجة أخرى وهنا سنستخدم لغة الجافا سكربت. المتطلبات الأساسية لفهم كيفية تطبيق مفاهم DOM بشكل فعال وتنفيذه في تطبيقات الويب من المهم أن تكون لديك معرفة سابقة بـ HTML و CSS بالإضافة إلى معرفة القواعد الأساسية حول طريقة كتابة تعليمات الجافا سكربت وهيكليتها. ما هي DOM للبدء ببناء أي موقع ويب مهما كان بسيط سنبدأ أولًا بإنشاء مستند HTML، حيث يقوم برنامج المتصفح الذي يستخدمه الزائر لمشاهدة الموقع بتفسير تعليمات html و CSS وتحويلهم إلى المحتوى، الهيكلية والتصميم الذي نشاهده أمامنا في الصفحة النهائية. بالإضافة لذلك يقوم المتصفح ببناء تمثيل للمستند يُعرف بأنه نموذج كائن المستند Document Object Model ويسمح هذا النموذج للجافا سكربت بالوصول إلى المحتوى المُعبّر عنه كنص text أو كعناصر element ضمن المستند ورؤيتها على شكل أغراض objects. ولسهولة فهم هذا المفهوم الجديد سنتعرف عليه من خلال مثال عملي يبدأ بتطوير موقع بسيط وذلك بإنشاء ملف جديد يسمى index.html ثم حفظه ضمن مجلد المشروع project directory <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <title>Learning the DOM</title> </head> <body> <h1>Document Object Model</h1> </body> </html> إن أسطر التعليمات السابقة هي أساسيات HTML لبناء موقع ويب. سنستخدم هنا متصفح Chrome ولكن يمكنك الوصول إلى نفس الخرج من خلال المتصفحات الحديثة الأخرى. أولًا سنقوم بفتح ملف index.html الذي قمنا ببنائه من خلال متصفح chrome عندها سيظهر أمامك صفحة ويب فارغة وتحوي فقط عنوان هو "Document Object Model" ومن خلال النقر بالزر اليميني في أي مكان بالصفحة ستظهر لدينا قائمة نختار منها "Inspect" والتي ستفتح لنا على جانب الصفحة أدوات التطوير، سيظهر لدينا DOM تحت تبويب "Elements" في هذه الحالة نلاحظ أن DOM الذي قمنا بإظهاره مطابق تمامًا لتعليمات html التي كتبناها سابقًا لبناء الموقع، وعند تمرير السهم فوق العنصر سنلاحظ أن مايقابله من صفحة الويب المفتوحة أمامنا ستُظلّل باللون الأزرق، كما أن السهم الموجود على جانب كل عنصر يسمح بتوسيع العناصر المكتوبة بالداخل. كائن المستند Document كائن المستند document هو عبارة عن كائن مُدمج يملك عدد من الخصائص properties والطرق methods التي يمكن استخدامها للوصول إلى الموقع وتعديله. لفهم كيفية عمل DOM يجب أولًا فهم كيف تعمل الكائنات objects في الجافا سكريبت، ويمكن ذلك من خلال الإطلاع على مقالة برمجة الكائنات Objects في جافاسكريبت في أدوات التطوير التي أظهرناها سابقًا بجانب ملف index.html ننتقل إلى التبويبة "Console" ونكتب document داخل console ثم نضغظ زر Enter حيث نلاحظ أن الخرج هو نفسه الخرج الموجود في تبويبة "Elements" document; Output #document <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <title>Learning the DOM</title> </head> <body> <h1>Document Object Model</h1> </body> إن كتابة المستند document أو العمل مباشرة في تبويب console ليست أمرًا شائعًا نقوم به خارج debugging ولكنه يساعد في ترسيخ مفهوم كائن المستند document وكيفية تعديله ومعرفه العناصر الأخرى المدرجة ضمنه. ماهو الفرق بين DOM وتعليمات HTML حاليًا في المثال السابق الذي طرحناه تبدو لنا DOM كما لو أنها تعليمات HTML نفسها ولكن يوجد أمثلة يقوم فيها المتصفح بتوليد DOM مختلف عن تعليمات HTML مثل: تعديل DOM من خلال تعليمات الجافا سكربت والتي يتم تنفيذها في جانب المستخدم. قيام المتصفح بتصحيح الأخطاء الموجودة في التعليمات HTML المكتوبة سابقًا بشكل تلقائي. سنقوم الآن باكتشاف آلية تعديل DOM من خلال استخدام الجافا سكربت التي تُطبق في جانب المستخدم. أولًا ندخل في console التعليمة document.body; عندها سيكون الخرج: Output <body> <h1>Document Object Model</h1> </body> سنلاحظ هنا أن document هو عبارة عن كائن أما body فهو خاصية property لهذا الكائن لذلك من للوصول إلى هذه الخاصية نكتب اسم الكائن ثم نقطة ثم الخاصية document.body عندها سيكون الخرج هو جميع عناصر body الموجودة في المستند document. نستطيع من خلال console تغيير بعض الصفات الظاهرة في الكائن body في هذا الموقع فمثلًا يمكن تغيير صفات style الخاصية بالـ body مثل تغيير لون الخلفية ويتم ذلك من خلال التعليمة document.body.style.backgroundColor = 'fuchsia'; بعد كتابة هذه التعليمة وإدخالها سنلحظ تغير لون خلفية الموقع للون الفوشيا: بالانتقال إلى تبويبة "Elements" أو من خلال كتابة تعليمة document.body في console مرة أخرى سنلاحظ أن DOM قد تغير Output <body style="background-color: fuchsia;"> <h1>Document Object Model</h1> </body> ملاحظة: رأينا في المثال السابق عند تغيير لون الخلفية أن خاصية لون الخلفية في CSS والذي يكتب بالشكل background-color تمت كتابته بالشكل backgroundColor في الجافا سكربت وبنفس هذا الترتيب فإن أي خاصية في CSS يمكن كتابتها في الجافا سكربت بطريقة camelCase والتي تعني أن الحرف الأول من الكلمة الأولى صغير بينما الحرف الأول من الكلمة الثانية كبير. عند الضغط بالزر اليميني على الصفحة واختيار "View Page Source" سنلاحظ أن التعليمات الظاهرة لاتحوي على الصفة attribute الجديدة للون الخلفية الذي أضفناه من خلال الجافا سكربت وذلك لأن التعليمات الأساسية الموجودة في جانب الخادم Server التي تم بناء الموقع من خلالها لاتتأثر بأي تعليمات كتبت في جانب المستخدم بلغة الجافا سكربت، ولذلك في حال قمنا بتحديث الصفحة فإن الخاصية التي أضفناها ستُلغى. بالنسبة للحالة الأخرى التي ذكرناها عن اختلاف DOM و تعليمات HTML وهي عندما يتم تصحيح الأخطاء المكتوبة في التعليمات source code آليًا من قبل المتصفح، كمثال شائع فإن الوسم tbody يجب أن يرافق الوسم table دائمًا ولكن غالبًا لايقوم المطورون بتضمين هذه الوسوم بالشكل الصحيح ضمن HTML وعندها يقوم المتصفح تلقائيًا بتصيح هذا الخطأ وإضافة الوسم tbody وبالتالي يتم تغيير DOM. بالإضافة إلى ذلك دائمًا يصحح DOM الوسوم التي لايتم إغلاقها. ملخص عرضنا في هذه المقالة تعريف للـ DOM واستطعنا الوصول إلى كائن المستند document باستخدام الجافا سكربت وconsole من أجل تغيير خصائص تابعة للكائن document، كما تعرفنا على الفرق بين HTML و DOM. أما في المقالة التالية سنقوم باستعراض معلومات مهمة عن HTML وشجرة DOM وكيفية التعامل مع عقدها Nodes وماهي الأنواع الشائعة منها. ترجمة بتصرف للمقال Introduction to DOM وكاتبتها Tania Rascia

هل تعاني من صعوبة في تطبيق مفاهيم البرمجة الكائنية مع لغة JavaScript؟ إذًا أنت في المكان الصحيح، ففي هذا المقال سنبدأ بمطلع لمفاهيم البرمجة الكائنية (أو الشيئية كما قد يُطلق عليها البعض)، ومن ثم مراجعة نموذج جافا سكريبت في الكائنات، وأخيرًا شرح مفاهيم البرمجة الكائنية في جافا سكريبت، لتحصل على إلمام واف والقصة الكاملة. مراجعة في جافاسكريبت JavaScript يُمكن العودة إلى المقال إعادة تقديم JavaScript لمن أساء فهمها هنا في أكاديمية حسوب للحصول على مراجعة لأساسيات لغة جافا سكريبت وأخذ فكرة عن المغيرات وأنواع الدوال وبقية الأساسيات. البرمجة الكائنية Object-oriented programming إن البرمجة الكائنية (OOP) ما هي إلا نمط برمجي يَستخدم التجريد في إنشاء نماذج/نسخ لتجسيد العالم الحقيقي، وتَستخدم البرمجة الكائنية في ذلك أساليب مُتعدّدة من هذا النمط، فهي تستخدم الوحدات module، وتعدديّة الأشكال polymorphism والتغليف encapsulation، وتجدر الإشارة إلى أن معظم لغات البرمجة تدعم مفهوم OOP أمثال اللغات البرمجية: جافا، بايثون، روبي، وطبعًا جافا سكريبت. يُعالج أو لنقل يَتصور مفهوم البرمجة الكائنية OOP البرنامج كتشكيلة من الأشياء/الكائنات المتعاونة/المترابطة بدلًا من يتصوّره كتشكيلة من الدوال (functions) أو كسرد من الأوامر. ففي مفهوم OOP، كل كائن/شيء له القدرة على استقبال الرسائل، ومعالجة البيانات، وإرسال الرسائل إلى باقي الكائنات، ويُمكن اعتبار أنه لكل كائن object كينونة خاصة به ودور/وظيفة مستقلة عن الكائن الآخر. تُعزز البرمجة الكائنية القدرة على صيانة الشيفرة البرمجية والمرونة في التطوير، وأثبتت جدارتها على نطاق واسع في هندسة البرمجيات الكبيرة، ولأن البرمجة الكائنية تُشدد على استخدام الوحدات module، فإن الشيفرة/الكود المكتوب بمفهوم البرمجة الكائنية هو أبسط في التطوير وأسهل في الفهم مستقبلًا (عند التنقيح والتعديل)، وكما يعزز مفهوم البرمجة الكائنية التحليل المباشر للشيفرة، وفهم الحالات الشائكة فهمًا أفضل من باقي الأساليب البرمجية الأخرى. مصطلحات البرمجة الكائنية المجال في البرمجة الكائنية Namespace ما هو إلا عبارة عن حاوي تسمح للمطوّر بتحزيم جميع الوظائف تحت اسم محدد وفريد. الصنف أو الفئة Class في البرمجة الكائنية يعتني الصنف بكل ما يتعلّق بميزات وخصائص الكائن، والصنف ما هو إلا قالب template تعريفي بخاصيات properties وبطُرق/وظائف methods الكائن object. الكائن Object في البرمجة الكائنية الكائن ما هو إلا حالة/أمثولة instance من صنف class. الخاصية property في البرمجة الكائنية ما هي إلا مميزات وخصائص الكائن، كاللون مثلًا. الطريقة أو الوظيفة Method في البرمجة الكائنية تعتني الطريقة أو الوظيفة كما يُسميها البعض بقدرات الكائن، مثل قدرة المشي مثلًا، وهي دور أو وظيفة مرتبطة مع صنف class. المشيد Constructor في البرمجة الكائنية ما هو إلا طريقة method تُستدعى في لحظة استهلال instantiate الكائن، وعادةً ما يكون له نفس اسم الصنف الذي يحتويه. الوراثة Inheritance في البرمجة الكائنية يُمكن للصنف أن يرث مميزات من صنف آخر. التغليف Encapsulation في البرمجة الكائنية طريقة في تحزيم البيانات data والطُرق methods التي تستخدم البيانات. التجريد Abstraction في البرمجة الكائنية يجب على الاقتران الحاصل من: الوراثة والطُرق methods والخاصيات properties لكائن معقد وشائك التمثيل برمجيًا أن يعكس الواقع المراد محاكاته في البرمجة الكائنية. تعددية الأشكال Polymorphism في البرمجة الكائنية تحمل كلمة Poly بحد ذاتها المعنى "متعدد" وتحمل الكلمة morphism المعنى "أشكال، ويُشير المفهوم ككل إلى أن أكثر من صنف قد يُعرّف نفس الطريقة method أو الخاصية property. البرمجة المعتمدة على النموذج الأولي Prototype البرمجة المعتمدة على النموذج الأوّلي (Prototype-based programming) ما هي إلا نموذج من البرمجة الكائنية OOP ولكنها لا تستخدم الأصناف classes، بل تقوم أولًا بإعداد سلوك أي صنف class ما ومن ثم تُعيد استخدامه، ويُطلق البعض على هذا النموذج: البرمجة بلا أصناف classless، أو البرمجة المَبْدَئِية المنحى prototype-oriented، أو البرمجة المعتمدة على الأمثولة instance-based). يعود أصل اللغة المعتمدة على النموذج الأولي إلى لغة Self، والتي طوّرها David Ungar وRandall Smith، ولكن أسلوب البرمجة بدون أصناف class-less توسّع ونال شهرة كبيرة في العقد الأخير، واُعتمد من قبل العديد من اللغات البرمجية أشهرهم جافا سكريبت. البرمجة الكائنية باستخدام جافا سكريبت المجال Namespace في جافا سكريبت المجال هو أشبه بمستوعب/بحاوية (container) تسمح للمطوّر في تحزيم وظائف تحت اسم فريد، أو اسم تطبيق محدد، ففي جافا سكريبت المجال هو مجرد كائن object كأي كائن آخر يحتوي على طُرق methods، وخاصيات properties، وحتى كائنات objects. ملاحظة هامة: من المهم جدًا الانتباه إلى أنه في جافا سكريبت، لا يوجد فرق بين الكائنات العادية والمجالات namespaces، وهذا يختلف عن اللغات الكائنية الأخرى، الأمر الذي قد يُربك المبرمجين المبتدئين في جافا سكريبت. إن إنشاء مجال namespace في جافا سكريبت بسيطٌ للغاية، فمن خلال إنشاء كائن عام/مشترك/شامل global، ستصبح جميع المُتغيّرات variables والطرق methods، والدوال functions خاصياتٍ لهذا الكائن، ويٌقلل استخدام المجالات namespaces أيضًا من احتمالية تضارب الأسماء في التطبيق، منذ أن كل كائن من كائنات التطبيق ما هي إلى خاصيات كائن شامل/عام معرّفة على مستوى التطبيق. سيُنشئ في الخطوة التالية كائنًا عامًا global وبالاسم MYAPP: // global namespace var MYAPP = MYAPP || {}; يُظهر المثال السابق، كيف تم التأكّد أولًا فيما إذا كان MYAPP معرفًا (سواء في نفس الملف أو في آخر)، ففي حال الإيجاب سيُستخدم الكائن العام MYAPP، وفي حال عدم تعريفه مُسبقًا سيُنشئ كائنًا خالٍ وبالاسم MYAPP والذي سيغلّف encapsulate الطرق methods والدوال functions والمتغيرات variables والكائنات objects. كما يُمكن أيضًا إنشاء مجال فرعي sub-namespaces: // sub namespace MYAPP.event = {}; يوضّح المثال التالي الصيغة المستخدمة في إنشاء مجال namespace وإضافة متغيرات ودوال: // Create container called MYAPP.commonMethod for common method and properties MYAPP.commonMethod = { regExForName: "", // define regex for name validation regExForPhone: "", // define regex for phone no validation validateName: function(name){ // Do something with name, you can access regExForName variable // using "this.regExForName" }, validatePhoneNo: function(phoneNo){ // do something with phone number } } // Object together with the method declarations MYAPP.event = { addListener: function(el, type, fn) { // code stuff }, removeListener: function(el, type, fn) { // code stuff }, getEvent: function(e) { // code stuff } // Can add another method and properties } // Syntax for Using addListener method: MYAPP.event.addListener("yourel", "type", callback); الكائنات الأساسية/القياسية المبنية داخل لغة جافا سكريبت Standard built-in objects تتضمن لغة جافا سكريبت العديد من الكائنات في تركيبتها، على سبيل المثال، يوجد كائنات مثل Math، Object، Array، String، ويُظهر المثال التالي كيفيّة استخدام الكائن Math للحصول على رقم عشوائي باستخدام أحد طُرق method هذا الكائن وهي الطريقة ()random. console.log(Math.random()); ملاحظة: يَفترض المثال السابق وجميع الأمثلة التالية في المقال وجود دالة function بالاسم ()console.log معرّفة تعريفًا عامًا (globally)، مع العلم أن هذه الدالة ليست جزء من اللغة نفسها، ولكنها دالة متوفّرة في العديد من متصفحات الإنترنت لأغراض تشخيص الشيفرة البرمجية debugging. يُمكن العودة إلى مرجع لغة جافا سكريبت: الكائنات الأصلية المعيارية للحصول على قائمة بالكائنات المبينة داخل لغة جافا سكريبت نفسها. كل كائن في جافا سكريبت هو حالة/أمثولة instance من الكائن Object ويَرث كافة خاصياته properties وطُرقه methods. الكائنات المخصصة Custom objects في جافا سكريبت الصنف/الفئة The class لغة جافا سكريبت لغة من النوع prototype-based ولا تحتوي على العبارة class كما هو حال باقي لغات البرمجة الكائنية، كما في روبي أو بايثون، ويُربك هذا الأمر المبرمجين المعتادين على اللغات التي تعتمد على هذه العبارة أو المفهوم، وتستخدم جافا سكريبت بدلًا من ذلك الدوال functions لمحاكات مفهوم الأصناف classes، وتعريف صنف هو بسهولة تعريف أي دالّة: var Person = function () {}; الكائن (أمثولة الصنف class instance) يتطلب إنشاء حالة/أمثولة instance جديدة من كائن obj استخدام العبارة new obj، وتعيين النتيجة إلى متغيّر بغرض الوصول إلى فيما بعد. عُرّف في الشيفرة السابقة صنف class بالاسم Person، وفي الشيفرة التالية، سيُنشئ حالتين/أمثولتين instances من هذا الصنف، الأولى بالاسم person1 والثانية بالاسم person2. var person1 = new Person(); var person2 = new Person(); المشيد The constructor يُستدعى المُشيّد constructor في لحظة الاستهلال instantiation (اللحظة التي يُنشئ فيها الكائن)، والمُشيّد ما هو إلا طريقة method من طُرق الصنف class، وفي جافا سكريبت تعمل الدالة على تشييد الكائن، ولذلك لا داعي إلى تعريف طريقة method من أجل عميلة التشييد، وكل إجراء مصرّح في الصنف class يُنفّذ في لحظة الاستهلال instantiation. يُستخدم المُشيّد في تعيين خاصيات properties الكائن، أو في استدعاء طُرق methods معينة لتحضير الكائن للاستخدام، وأما إضافة طُرق صنف وتعريفها يحدث باستخدام صيغة syntax مختلفة سنتطرّق إليها فيما بعد خلال المقال. تُظهر الشيفرة التالية كيف يُسجّل log (يُرسل رسالة نصية إلى طرفية المتصفح console) مُشيّد الصنف Person رسالة نصية حينما يُستهل instantiated. var Person = function () { console.log('instance created'); }; var person1 = new Person(); var person2 = new Person(); الخاصية The property (خاصية الكائن object attribute) الخاصيات properties ما هي إلا متغيرات محتوات في الصنف class، وكل حالة/أمثولة من الكائن تمتلك هذه الخاصيات، وتُعيّن الخاصيات في دالة مُشيّد الصنف بحيثُ تُنشئ مع كل حالة/أمثولة instance. إن الكلمة المفتاحية this، والتي تُشير إلى الكائن الحالي، تسمح للمطوّر بالعمل مع الخاصيات من ضمن الصنف، والوصول (قراءةً وكتابةً) إلى الخاصية property من خارج الصنف يكون من خلال الصيغة InstanceName.Property كما هو الأمر في لغة C++ (سي بلس بلس) وJava والعديد من اللغات الأخرى، ومن داخل الصنف تُستخدم الصيغة this.Property للحصول على قيمة الخاصية أو لتعيين قيمتها. في الشيفرة التالية، عُرّفت الخاصية firstName للصنف Person وفي لحظة الاستهلال instantiation: var Person = function (firstName) { this.firstName = firstName; console.log('Person instantiated'); }; var person1 = new Person('Alice'); var person2 = new Person('Bob'); // Show the firstName properties of the objects console.log('person1 is ' + person1.firstName); // logs "person1 is Alice" console.log('person2 is ' + person2.firstName); // logs "person2 is Bob" الطرق The methods الطرق methods ما هي إلا دوال (وتُعرّف كما تعرّف الدوال functions)، فيما عدا ذلك فهي تُشبه الخاصيات properties، واستدعاء طريقة method مشابه إلى الوصول إلى خاصيّة ما، ولكن مع إضافة () في نهاية اسم الطريقة، وربما مع مُعطيات arguments، ولتعريف طريقة، تُعيّن دالة إلى خاصيّة مُسمّات من خاصيّة الصنف prototype، ويُمكن فيما بعد استدعاء الطريقة على الكائن بنفس الاسم الذي عُيّن للدالة. في الشيفرة التالية، عُرّفت ومن ثم اُستخدِمت الطريقة ()sayHello للصنف Person. var Person = function (firstName) { this.firstName = firstName; }; Person.prototype.sayHello = function() { console.log("Hello, I'm " + this.firstName); }; var person1 = new Person("Alice"); var person2 = new Person("Bob"); // call the Person sayHello method. person1.sayHello(); // logs "Hello, I'm Alice" person2.sayHello(); // logs "Hello, I'm Bob" إن الطُرق methods في جافا سكريبت ما هي إلا دالة كائن عادية مرتبطة مع كائن كخاصية property، وهذا يعني أنه يُمكن استدعاء الطُرق خارج السياق، كما في المثال التالي: var Person = function (firstName) { this.firstName = firstName; }; Person.prototype.sayHello = function() { console.log("Hello, I'm " + this.firstName); }; var person1 = new Person("Alice"); var person2 = new Person("Bob"); var helloFunction = person1.sayHello; // logs "Hello, I'm Alice" person1.sayHello(); // logs "Hello, I'm Bob" person2.sayHello(); // logs "Hello, I'm undefined" (or fails // with a TypeError in strict mode) helloFunction(); // logs true console.log(helloFunction === person1.sayHello); // logs true console.log(helloFunction === Person.prototype.sayHello); // logs "Hello, I'm Alice" helloFunction.call(person1); كما يُظهر المثال السابق، جميع الإحالات المستخدمة في استدعاء الدالة sayHello تُشير إلى نفس الدالة سواءً الاستدعاء الحاصل مع person1 أو Person.prototype أو حتى في المتغيّر helloFunction وقيمة this خلال استدعاء الدالة يعتمد على الكيفية التي تُستدعى فيها، حيث تُشير الكلمة المفتاحية this إلى الكائن الحالي الذي تُستدعى عليه الطريقة method، بمعنى عندما تم استدعاء الطريقة ()sayHello على الكائن person1 فإن this تُشير إلى الكائن person1، وعند استدعاء sayHello على الكائن person2 فإن this تُشير إلى الكائن person2، ولكن إن تم الاستدعاء بطريقة مختلفة، فإن this ستُعيّن تعينًا مختلفًا، فاستدعاء this من المتغيّر (كما في ()helloFunction) سيُعيّن this إلى الكائن العام global (والذي سيكون window في متصفح الإنترنت)، ومنذ أن هذا الكائن (على الأغلب) لا يملك الخاصّيّة firstName، ستكون النتيجة كما هو الحال في المثال السابق “Hello, I’m undefined”، كما يمكن دائمًا تعيين this صراحةً باستخدام Function#call (أو Function#apply) وهو كما كان في نهاية المثال. الوراثة تُستخدم الوراثة في جافا سكريبت في إنشاء صنف class كمثيل مخصص لصنف أو أكثر (تدعم جافا سكريبت وراثة وحيدة فقط single inheritance)، ويُطلق على الصنف المخصص عادةً ابن (child)، ويطلق على الصنف الآخر عادةً الأب (parent)، وفي جافا سكريبت يتمّ ذلك من خلال إسناد حالة/أمثولة من الصنف الأب إلى الصنف الابن، ومن ثم تخصيصه، وفي متصفحات الإنترنت الحديثة يُمكن استخدام Object.create في تحقيق الوراثة inheritance أيضًا. ملاحظة: لا تتفقد جافا سكريبت مُشيّد صنف الابن prototype.constructor (راجع Object.prototype)، وعليه يجب التصريح عن ذلك يدويًا، لمزيد من التفصيل راجع السؤال التالي على Stackoverflow. عُرّف في الشيفرة التالية الصنف Student كصنف ابن للصنف Person، ومن ثم أُعيد تعريف الطريقة ()sayHello وأُضيفت الطريقة ()sayGoodBye علاوة على ذلك. // Define the Person constructor var Person = function(firstName) { this.firstName = firstName; }; // Add a couple of methods to Person.prototype Person.prototype.walk = function(){ console.log("I am walking!"); }; Person.prototype.sayHello = function(){ console.log("Hello, I'm " + this.firstName); }; // Define the Student constructor function Student(firstName, subject) { // Call the parent constructor, making sure (using Function#call) // that "this" is set correctly during the call Person.call(this, firstName); // Initialize our Student-specific properties this.subject = subject; }; // Create a Student.prototype object that inherits from Person.prototype. // Note: A common error here is to use "new Person()" to create the // Student.prototype. That's incorrect for several reasons, not least // that we don't have anything to give Person for the "firstName" // argument. The correct place to call Person is above, where we call // it from Student. Student.prototype = Object.create(Person.prototype); // See note below // Set the "constructor" property to refer to Student Student.prototype.constructor = Student; // Replace the "sayHello" method Student.prototype.sayHello = function(){ console.log("Hello, I'm " + this.firstName + ". I'm studying " + this.subject + "."); }; // Add a "sayGoodBye" method Student.prototype.sayGoodBye = function(){ console.log("Goodbye!"); }; // Example usage: var student1 = new Student("Janet", "Applied Physics"); student1.sayHello(); // "Hello, I'm Janet. I'm studying Applied Physics." student1.walk(); // "I am walking!" student1.sayGoodBye(); // "Goodbye!" // Check that instanceof works correctly console.log(student1 instanceof Person); // true console.log(student1 instanceof Student); // true فيما يخص السطر ;(Student.prototype = Object.create(Person.prototype في الإصدارات القديمة من جافا سكريبت والتي لا تدعم Object.create يمكن إما استخدام بعض الحيل في خداع المتصفحات –هذه الخدع معروفة إما بالاسم polyfill أو shim—أو استخدام دالة تحقق نفس النتيجة كما في المثال التالي: function createObject(proto) { function ctor() { } ctor.prototype = proto; return new ctor(); } // Usage: Student.prototype = createObject(Person.prototype); التأكّد من أن this تُشير إلى الكائن المطلوب بغض النظر عن كيف للكائن أن يُستهل يمكن أن يكون صعبًا، ومع ذلك يوجد صياغة أبسط من شأنها أن تسهّل الأمر. var Person = function(firstName) { if (this instanceof Person) { this.firstName = firstName; } else { return new Person(firstName); } } التغليف Encapsulation ليس بالضرورة أن يعلم الصنف Student كيف تمّ تنفيذ/تعريف الطريقة ()walk للصنف Person لكي يستطيع استخدام تلك الطريقة، ولا يحتاج الصنف Student إلى تعريف تلك الطريقة صراحةً إلا إذا كان المطلوب التعديل عليها، ويُطلق على هذا الإجراء مفهوم التغليف encapsulation، والذي فيه يَحزم كل صنف البيانات والطُرق methods داخل وحدة/كينونة وحيدة. إخفاء المعلومات سمة شائعة في باقي اللغات البرمجية وعادةً ما توجد كخاصيات/كطُرق إما بالاسم private أو protected، وعلى الرغم من أنه يُمكن مماثلة/محاكاة ذات الأمر في جافا سكريبت، إلا أن هذا الأمر ليس مطلبًا من متطلبات البرمجة الكائنية. التجريد Abstraction التجرير ما هو إلا ميكانيكية تسمح للمطوّر في تجسيد جانب من المشكلة التي يُعمل عليها، إما من خلال الوراثة inheritance (التخصيص specialization) أو التركيب composition، وتُحقق جافا سكريبت التخصيص من خلال الوراثة، والتركيب من خلال السماح لحالات/أمثولات الصنف لتكون قيمًا لخاصيات attributes الكائنات الأخرى. الصنف Function في جافا سكريبت يرث من الصنف Object (وهذا يوضّح التخصيص في هذا النموذج) والخاصية Function.prototype ما هي إلا حالة/أمثولة من الصنف Object (وهذا يوضّح جزئية التركيب composition). var foo = function () {}; // logs "foo is a Function: true" console.log('foo is a Function: ' + (foo instanceof Function)); // logs "foo.prototype is an Object: true" console.log('foo.prototype is an Object: ' + (foo.prototype instanceof Object)); تعددية الأشكال Polymorphism كما أن جميع الطُرق methods والخاصيات properties معرّفة ضمن الخاصية prototype، فيُمكن لبقية الأصناف أن تُعرِّف طُرقًا methods بنفس الاسم، وستكون الطُرق في نطاق الصنف الذي عُرفت به، إلا إذا كان الصنفان على علاقة من نوع أب وابن parent-child، بمعنى آخر أحد الصنفان يرث من الآخر خاتمة إن الأساليب التي تم التطرُّق إليها ليست الأساليب الوحيدة التي يمكن استخدامها في تطبيق مفاهيم البرمجة الكائنية في جافا سكريبت، والتي هي مرنة إلى حد كبير في هذا الصدد، ولم تلجئ إلى أي خدع في تطبيق هذه المفاهيم، ولم تقلّد أيضًا الأساليب والنظريات المستخدمة في اللغات الأخرى، وفي جعبة جافا سكريبت العديد من الأساليب الأخرى لتطبيق مفاهيم متقدمة في البرمجة الكائنية التوجّه، ولكن هذه الأساليب المتقدمة هي خارج إطار مقالة تمهيدية، ربما نتطرّق إليها لاحقًا في الأكاديمية. ترجمة وبتصرّف للمقال Introduction to Object-Oriented JavaScript.