باحثة مغربية في الذكاء الاصطناعي تطور أنظمة لفائدة "أطفال التوحد"

بفضل بحث علمي حول استعمال التكنولوجيات الحديثة لتشخيص التوحد ودعم التعلم لدى الأطفال التوحديين، نالت ماجدة عائشة، أستاذة بكلية العلوم والتقنيات بفاس، جائزة جامعة سيدي محمد بن عبد الله للبحث والابتكار في الإعاقة برسم دورتها الثالثة.
وتم تسليم الفائزة جائزة المسابقة الأسبوع الماضي، خلال حفل ترأسه رئيس جامعة فاس رضوان مرابط برحاب مركز التكوين والندوات التابع للجامعة، بحضور ثلة من الباحثين والأساتذة وعدد من الشركاء جهويا ووطنيا، فضلا عن ممثلي المجتمع المدني.
وجرى العمل على هذا المشروع في إطار مختبر الأنظمة الذكية والتطبيقات بكلية العلوم والتقنيات بفاس حول التوحد واضطرابات النمو، وهو مشروع ضخم يضم جزأين؛ الأول يتعلق بالمساعدة على التشخيص الطبي للتوحد، والثاني خاص بدعم التعليم لدى المصابين بالتوحد الذين يعانون صعوبات.
وبحسب المعطيات التي حصلت عليها هسبريس من لدن الأستاذة ماجدة عائشة، فقد تم الاعتماد على الذكاء الاصطناعي والتطورات التكنولوجية الكبيرة، لا سيما في مجال التعليم الآلي (Machine Learning).
دعم التشخيص الطبي للتوحد
فيما يخص الجزء الأول المتعلق بدعم التشخيص الطبي للتوحد، أوضحت ماجدة عائشة أنها بدأت العمل عليه سنة 2015 بصفتها أستاذة باحثة في الذكاء الاصطناعي وعضواً في جمعية المرآة للأطفال المصابين بالتوحد بفاس، وهو ما وفر لها كل الوسائل والمعرفة الأساسية لبدء المشروع وإيجاد متعاونين مناسبين من أجل إنتاج حلول موثوقة وذكية للمساعدة على تشخيص التوحد.
ومعروف أن قياس اضطرابات طيف التوحد يتم من خلال مشاهدة تسجيلات الفيديو لتفاعل الطفل المصاب وتحليل حلقات سلوكه يدويا، وهو إجراء يتطلب وقتا طويلا لجمع البيانات وفحصها من قبل العديد من المجربين لضمان نتائج موثوقة.
وللتغلب على هذه المشكلة، باتت أنظمة دعم القرار الطبي تجذب اهتمام الباحثين بشكل متزايد لتلبية احتياجات المتخصصين في الرعاية الصحية، وفي العادة يقترح الباحثون أنظمة الكشف التلقائي عن السلوك غير الطبيعي لدى الأطفال المصابين بالتوحد، وتستخدم معظم هذه الأنظمة مقاييس التسارع على الجسم للمساعدة على التصنيف الآلي للمشاكل في السلوك، ومع ذلك هناك جانب سلبي لاستخدام هذه المستشعرات على الجسم يتمثل في كون الطفل لا يكون في ظروف طبيعية.
ومن أجل تحسين أنظمة الكشف الآلي المتعلقة بهذا المجال، قامت الباحثة المغربية باقتراح أساليب قادرة على الكشف الآلي والتعرف على السلوك غير الطبيعي في الوقت الحقيقي لدى الأطفال المصابين بالتوحد باستخدام مستشعر "Microsoft Kinect" لتوفير نظام آلي للمساعدة على التشخيص لفائدة الأطباء والمهنيين في هذا المجال.
وفي هذا الصدد، اقترحت الباحثة المغربية نظاما جديدا للكشف الآلي عن الحركات النمطية للمصابين بالتوحد، خصوصا تأرجح الجسم، والتصفيق بالأيدي، ورفرفة الأصابع، ووضع اليد على الوجه وعلى الظهر.
ونجحت الأستاذة الجامعية في تطوير مساهمتين تعتمدان على أساليب التعرف على الشبكات العصبية الاصطناعية والنهج المعروف برمز "$P" لتحديد الحركات النمطية، وكانت النتيجة مرضية.
أما المساهمة الثالثة، فتتمثل في اقتراح عملية تكامل لجعل البيانات المتأتية من مستشعر "Microsoft Kinect" أكثر اكتمالا وتحديدا، ويتجلى من النتيجة أن هذه العملية تعمل على تحسين التعرف على الحركات النمطية مع تقييم كفاءة خوارزميات التعلم الآلي المختلفة.
وامتد عمل ماجدة عائشة على مستوى تشخيص التوحد إلى تطوير نظام التعرف على تعبيرات ملامح الوجه الأساسية لدى الأطفال المتوحدين، مثل الفرح والمفاجأة والحزن والغضب والاشمئزاز والخوف، وذلك باستخدام مستشعر "Microsoft Kinect" لتحديد وتتبع نقاط الاهتمام في نموذج وجه ثلاثي الأبعاد، إضافة إلى خوارزميات التعلم الآلي لتصنيف هذه المشاعر والتعرف عليها، وقد أظهرت النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها من البيانات الأولية أن هذا النظام يمكن أن يحقق معدلات تعرف مرضية للغاية.
دعم التعلم لدى المصابين بالتوحد
أما الشق الثاني من المشروع العلمي لماجدة عائشة، فاهتم بدعم التعلم لدى المتعلمين المصابين بالتوحد أو ذوي الإعاقة الذين يعانون من صعوبات التعلم، من خلال تطوير عدد من التطبيقات المحمولة.
التطبيق الأول يحمل اسم "CalmTouch" للتعلم، ويهدف إلى معالجة صعوبات التعلم والأمراض المتعلقة بالذاكرة، التي تمثل تحديا حقيقيا للمعالجين ومعلمي الأطفال. ولتحقيق ذلك، قامت ماجدة عائشة بتطوير مقاربة تجمع بين علم الأعصاب الإدراكي وعلم الحاسوب لتوفير أداة للتعلم تساعد على تقوية الذاكرة وجمع المعلومات حول حالة المواضيع.
والتطبيق الهاتفي عبارة عن لعبة جدية لفائدة المصابين بالتوحد وعسر القراءة والأشخاص الذين يعانون من أمراض الذاكرة، مثل الزهايمر، وأيضا الفاحصين، مثل أخصائيي علم النفس العصبي، بحيث تتيح لهم اللعبة تحفيز الدماغ.
التطبيق الثاني خاص بعلاج النطق بهدف إعادة تأهيل اضطرابات اللغة، وغالبا ما تكون هذه الحالة نتيجة تلف عصبي في منطقة الدماغ الخاصة بالنطق، وهو ما يؤثر بشكل أساسي على الكلام، كما يمكن أن يؤثر أيضا على فهم اللغة كتابيا أو شفويا.
وعادة ما يتم علاج اضطرابات النطق من قبل معالج النطق، وهو ما يعرف بإعادة تقويم النطق، والهدف من التطبيق المبتكر هو التغلب على الصعوبات التي تواجه معالجي النطق ومرضاهم في عملية إعادة التأهيل.
ويسمح التطبيق لمعالج النطق بإدارة المواعيد ومراقبة نتائج تمارين إعادة التأهيل للمرضى عن بعد، وبالتالي تقليل حاجة المرضى إلى التنقل إلى جلسات إعادة التأهيل من خلال منحهم إمكانية إجراء هذه الجلسات في المنازل، بحيث يقوم التطبيق بحساب النتيجة لكل تمرين، وبالتالي المساعدة على تقييم التحسن في قدرات المريض.
أما التطبيق الثالث، وهو ما يزال قيد التطوير، فسيكون عبارة عن نظام حوار ذكي للمتعلمين الذين يعانون من صعوبات التعلم، ويهدف إلى معالجة الصعوبات التي تواجه الأطفال المصابين بالتوحد، أو غيرها من اضطرابات النمو في ما يخص تعلم اللغة والقراءة والحساب والكتابة، وهي مشاكل غالبا ما تقود التلاميذ إلى الفشل في المدرسة.
وأوضحت الباحثة المغربية في الذكاء الاصطناعي أن أحد الحلول المقترحة لهذه المشكلة يقوم على تغيير طريقة التدريس التقليدية باستخدام أنظمة التعلم التكيفية مثل الألعاب الجادة، وقد أثبتت هذه الطريقة أنها واحدة من أفضل الطرق للحفاظ على انتباه المتعلم وتحفيزه من خلال التفاعل مع بيئة اللعب.
وبالمقارنة مع أنظمة التعلم التقليدية، فإن التعلم القائم على اللعب يوفر القدرة على توفير المزيد من جذب الانتباه وتقوية المتعلمين، مع تحفيز مهاراتهم الحركية باستخدام الحاسوب وتطوير مهارات التفكير لديهم.
لكن الإشكال اليوم يكمن في أن معظم الألعاب المخصصة لتلاميذ المستوى الابتدائي لا تأخذ بعين الاعتبار الاحتياجات الخاصة للمتعلمين الذين يعانون من صعوبات التعلم. ولمعالجة هذا الأمر، تقوم ماجدة عائشة بتطوير تطبيق هدفه الرئيسي هو توفير لعبة جادة تعتمد على نظام حوار ذكي وقابل للتكيف.
وسيتوفر التطبيق على وحدات عدة قادرة على توفير بيئة مريحة لمستخدميه واختبار المتعلم واكتشاف صعوباته، ثم اقتراح دورة تعليمية تتكيف مع صعوباته، ودعمه أثناء التعلم وتزويده بالحلول المناسبة في الوقت الآني بناء على خوارزميات الذكاء الاصطناعي.
ومن أجل تحديد قواعد التكيف ذات الصلة، قامت الباحثة المغربية بتصميم نموذج عام يتيح وصفا دقيقا لأي نوع من اضطرابات التعلم التي قد تواجه المتعلمين الصغار، إضافة إلى حلول تكنولوجيا المعلومات والاتصالات ذات الصلة التي يمكن أن تعزز تعلمهم.
وقد تم إجراء بحث مواز لدى الأساتذة في المدارس الابتدائية حول الصعوبات التي تواجه التلاميذ في الفصل ومختلف الاستراتيجيات والتقنيات التي يستخدمونها لمساعدتهم، وذلك بهدف تحديد محاور التطبيقات والمشاكل المطلوب حلها.
كما يشمل العمل في هذا الصدد أيضا، وضع عملية عامة لإنشاء لعبة، بدءا من الاستراتيجية والتصميم والتطوير وصولا إلى التقييم، بحيث يجب أن توفر اللعبة مساحة اختيار للمتعلم. وبناء على النتائج، سيتم اقتراح دورة تعليمية على مراحل عدة بمساعدة نظام حوار ذكي.
وقد نجحت الباحثة المغربية المتخصصة في الذكاء الاصطناعي في هذا المشروع العلمي بفضل تعاون مثمر جمعها بجمعية المرآة للأطفال ذوي التوحد بفاس وعدد من الباحثين في تخصصات مختلفة، من أطباء أطفال ومعالجين لمشاكل النطق وباحثين في علوم الحاسوب وعلم الأعصاب من المغرب وفرنسا.