تنقيب الأنماط وقواعد الارتباط والتبعية

ملخص المحتوى

شرح وتبسيط مفهوم خوارزميات تنقيب الأنماط وطرق استكشاف قواعد الارتباط والتبعية. شرح أنواع الأنماط التي يتم استكشافها وفوائدها واستخداماتها في الواقع العملي وشرح أحد الأمثلة الشهيرة وهو تحليل سلة المشتريات.

توضيح أهمية تنقيب الأنماط وقواعد الارتباط وكيفية استثمارها وطرق تقييمها وتمييز القاعدة المفيدة والقاعدة غير المفيدة.

مفهوم تنقيب الأنماط وقواعد الارتباط والتبعية

لو تخيلنا أحد مدراء المبيعات في معرض لمحلات بيع الأجهزة الكهربائية يتحدث لأحد الزبائن ممن اشتروا مؤخرًا جهاز حاسوب وكاميرا رقمية على الترتيب من نفس المعرض، فما هو المنتج الذي يمكن أن يرشحه هذا المدير لذلك الزبون حتى يشتريه أثناء زيارته للمعرض؟

إن المعلومات التي تبين أي من المنتجات يتكرر شراؤها من زبائن المعرض بعد شرائهم جهاز حاسوب وكاميرا رقمية على الترتيب سوف تساعد مدير المبيعات في انتقاء المنتج التالي لعرضه على الزبون.

وفي هذا السيناريو تحديدًا فإن تنقيب الأنماط و قواعد الارتباط والتبعية هي المعرفة التي تلزم لمتخذي القرار في مثل هذه الحالات.

أنواع الأنماط التي يتم استكشافها عند تنقيب الأنماط

الأنماط المتكررة يمكن أن تكون أحد ما يلي:

• مجموعة من العناصر أو المنتجات (بالإنجليزية: Item-set)
• أو الفئات المتسلسلة (بالإنجليزية: Sub-sequence)
• أو البناءات الجزئية (بالإنجليزية: Substructure)

والتي تظهر بشكل متكرر في قواعد البيانات.

نمط تكرار مجموعة من العناصر

مثلا، في إحدى قواعد البيانات الخاصة بأحد محلات بيع التجزئة يمكن أن يتكرر ظهور منتجات الحليب والبيض كمجموعة من المنتجات التي يتم شراؤها معًا في نفس رحلة التسوق.

ويصبح النمط في هذه الحالة هو تكرار مجموعة من العناصر (بالإنجليزية: Item-set).

نمط تكرار التسلسلات

أما تكرار التسلسلات فيكون بشراء الزبون لجهاز حاسوب أولا في أول رحلة تسوق ثم قيامه بشراء كاميرا رقمية في الرحلة الثانية ثم شراء كرت ذاكرة في الرحلة الثالثة، بحيث تتم هذه السلسلة بشكل متكرر في قاعدة البيانات.

ويطلق على هذه السلسلة نمط تكرار التسلسلات (بالإنجليزية: Sub-sequence).

نمط تكرار البناءات الجزئية

أما تسلسلات البناء الجزئي فيمكن أن تكون خليط من العناصر والفئات والتسلسلات المختلفة.

وبهذه الحالة يطلق عليها نمط تكرار البناءات الجزئية (بالإنجليزية: Substructure).

فوائد واستخدامات تنقيب الأنماط

إن استكشاف الأنماط المتكررة بكل أنوعها يلعب دورًا مهمًا في تنقيب واستكشاف علاقات التبعية والارتباطات والعلاقات الأخرى الشيقة بداخل قاعدة البيانات.

ويساعد استكشاف الأنماط في تصنيف وتجزئة البيانات وإجراءات التنقيب الأخرى للكميات الهائلة من البيانات التي يتم تجميعها وتخزينها بصفة مستمرة.

ويساهم كل ذلك في تحسين الإدارة الاستراتيجية في كثير من المجالات كالصناعة والتجارة والزراعة والأعمال والخدمات بكافة أنواعها وأشكالها.

وباستخدام تقنيات استكشاف الأنماط تستطيع المؤسسات والشركات بكافة أنواعها استكشاف العلاقات والارتباطات الخفية الشيقة بداخل قواعد البيانات وتبسيطها وتوضيحها لصنّاع القرار من أجل مساعدتهم في تحسين الإدارة واتخاذ القرارات ورفع كفاءة التخطيط وتحسين خطط التسويق المتعدد الأغراض وتحليل وإدارة وتقييم المخاطر بطرق تؤدي لأفضل النتائج.

وقد أصبحت عمليات تنقيب الأنماط المتكررة من العمليات المهمة في تنقيب البيانات ويتم التركيز عليها كأحد مسارات بحوث تنقيب البيانات بشكل عام.

في هذا القسم سوف نستعرض المفاهيم الأساسية وطرق تنقيب الأنماط المتكررة من أجل استكشاف علاقات الارتباط والتبعية الشيقة بين العناصر والفئات المختلفة بداخل قواعد البيانات العلائقية.

تحليل سلة المشتريات

إن تنقيب الأنماط المتكررة يؤدي لاستكشاف علاقات التبعية والارتباط في سجلات قواعد البيانات العلائقية.

ومع تراكم الكميات الهائلة من البيانات التي يتم جمعها وتخزينها بشكل مستمر تزداد الحاجة لاستكشاف مثل تلك الأنماط بداخل قواعد البيانات في كل مجالات الأعمال والصناعة والتجارة والأعمال والخدمات بكافة أنواعها.

واستكشاف علاقات التبعية و الارتباط الشيقة في تلك السجلات تساهم في تعزيز قدرات متخذي القرار في المؤسسات والشركات في جميع المجالات.

وفي مجال ذكاء الأعمال تساعد في اختيار التصاميم المناسبة للعروض والكتالوجات ووضع خطط التسويق وتحليل سلوك التسوق للزبائن.

ومن أمثلة تنقيب الأنماط المتكررة ” تحليل سلة المشتريات (Market Basket Analysis)، والذي يتم فيه تحليل السلوك والعادات الشرائية للزبائن من خلال إيجاد علاقات وقواعد التبعية والارتباط بين عناصر المنتجات المختلفة التي يضعها الزبائن في سلال مشترياتهم.

كذلك فإن استكشاف علاقات التبعية والارتباط يمكن أن يساعد تجار التجزئة في تطوير استراتيجيات التسويق من خلال معرفتهم للمنتجات التي يتكرر شرائها معًا من الزبائن.

مثال توضيحي على تنقيب الأنماط

مثلا، إذا قام الزبائن بشراء الحليب، فما هو احتمال أنهم يقومون بشراء الخبز (وأي نوع من الخبز) في نفس رحلة التسوق إلى المركز التجاري؟

وهذه المعلومات يمكن أن تؤدي إلى زيادة المبيعات لأنها تساعد تجار التجزئة في تخطيط وتنفيذ أساليب التسويق الانتقائية وهندسة وتوزيع المنتجات في الأماكن والرفوف المناسبة في مراكزهم التجارية.

ومن الأمثلة الشيقة التي تشرح تنقيب قواعد التبعية والارتباط هو مثال “تحليل سلة المشتريات” (بالإنجليزية: Market Basket Analysis). والذي يهدف إلى تحليل واستكشاف سلوك واتجاهات وعادات التسوّق للزبائن من خلال إيجاد الارتباطات الخفية بين كميات وأنواع المشتريات للمنتجات المختلفة لهم.

ففي مراكز التسوق الكبرى أو الهايبر ماركت (بالإنجليزية: Hyper Market)، يمكن القيام بعمليات تحليل واستكشاف للارتباطات الخفية والعادات والاتجاهات والسلوك الشرائي للزبائن وتحديد المنتجات التي يتم شرائها معًا بشكل متكرر، وذلك من أجل المساعدة في تطوير استراتيجيات التسويق في تلك المراكز.

فمثلا، إذا قام الزبائن بشراء الحليب، فإلى أي درجة يُقبلون على شراء الخبز في نفس رحلة التسوق، وأي نوع من الخبز يشترون.

وتستفيد الإدارة من هذه المعلومات في إعادة ترتيب المنتجات واختيار وضعها على الرفوف بطريقة أفضل وتسهل الوصول إليها بحسب الارتباطات التي يتم استكشافها.

كما تساعد المعلومات التي يتم التوصل إليها في توجيه خطط التسويق لتكون بطرق فيها دعم وتعزيز للمنتجات المرتبطة ببعضها البعض.

أهمية تنقيب الأنماط وقواعد الارتباط والتبعية

إن تقنية تنقيب واستكشاف الأنماط و قواعد التبعية والارتباط من التقنيات الأساسية في التنقيب في البيانات وأكثرها شيوعا في مجال استكشاف المعرفة.

وهذه التقنية هي أقرب ما تكون إلى ما يسمى بعملية التنقيب بحد ذاتها، والذهب في هذه الحالة هو النمط أو “قاعدة الارتباط أو التبعية”.

وهذه القاعدة تبين ما يجري داخل قاعدة البيانات وتظهر لنا ما لم نكن نعرفه من قبل، وربما أيضًا ما لن نستطيع أن نعرفه.

وتُعتبر القاعدة التي يتم استكشافها من سجلات قاعدة البيانات ذ