تحلیل روند علمی کشور و پیش‌بینی فناوری با استفاده از روش‌های یادگیری ماشین، مورد مطالعه: سامانه گنج

پیشنهاده

تحلیل روند علمی کشور و پیش‌بینی فناوری با استفاده از روش‌های یادگیری ماشین، مورد مطالعه: سامانه گنج

دانشجو: 
استاد راهنما: 
تاریخ تصویب: 
دى ۱۳۹۳
چکیده: 

رشد روز افزون فناوری‌ها در صنایع تحولات زیادی ایجاد می‌کند و از این رو فرصت‌ها و چالش‌های جدیدی در جامعه و کسب‌ و کار پدید می‌آید. همه‌ مدیران از روند رشد این تحولات آگاهند؛ اما پرسش مهمی که مطرح می‌شود اینست که فناوری به کدام سمت و سو در حال حرکت است؟ روند آن چگونه است؟ و تحولات کوچک و بزرگ چه هنگامی رخ می‌دهند؟ دانش در رابطه با وضعیت فعلی و پیش‌بینی آینده برای حفظ بقا لازم و ضروری است. برای نمونه همه ما در ابتدای روز با بررسی وضع هوا لباس مناسب را به تن می‌کنیم و یا شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ و کوچک امروزی که با تحول بزرگ فناوری روبه‌رو هستند نیز می‌بایست برای حفظ بقای خود، افقی از آینده فناوری را برای متصور شوند. این پیش‌بینی در همه سطوح تصمیم‌گیری قابل استفاده است، چه در سطح تصمیمات ملی و چه در سطح بنگاه‌های کوچک اقتصادی. از جمله کاربردهای پیش‌بینی فناوری می‌توان به اولویت‌بندی در بخش تحقیق و توسعه، برنامه‌ریزی در خصوص توسعه محصولات جدید، وضع تصمیم‌های راهبردی برای صدور و یا دریافت مجوزهای فناوری اشاره کرد. از طرفی فناوری‌های نوظهور باعث توسعه نوآوری‌هایی در زمینه‌های گوناگون می‌باشند. توسعه یک فناوری، وابسته به ظهور فناوری‌های مربوط به آن می‌باشد. از این رو استخراج رابطه بین یک فناوری هدف با دیگر فناوری‌های وابسته به آن نیز برای توسعه فناوری بسیار حائز اهمیت می‌باشد. استخراج این رابطه را پیش‌بینی فناوری نوظهور گویند که محدوده‌های ظهور فناوری را نشان می‌دهد. پیش‌بینی فناوری اشکال گوناگون و متفاوتی را به خود می‌گیرد و در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد که می‌توان به پیش‌بینی مطالعات ملی و نقشه جامع راه فناوری، هوش فناوری، هوش رقابتی و هوش فناوری رقابتی اشاره کرد. برای پیش‌بینی روش‌هایی چون نظرات متخصصان، پایش و نظارت بر اطلاعات، روش‌های آماری، برون‌یابی روند، مدل‌سازی، سناریو‌نویسی ارائه شده است. برخی از این روش‌ها بر روی داده‌های گذشته عمل می‌کنند و برخی دیگر نیز بر اساس نیازهایی که در آینده احساس می‌شوند، طراحی شده‌اند. روش‌های ترکیبی همچون درخت ارتباط و سناریو‌نویسی روش‌هایی می‌باشند که بر روی هر دو نوع داده تحلیل می‌کنند. در تقسیم‌بندی دیگر می‌توان روش‌ها را ماشینی، انسانی و ترکیبی دانست. اولین بار پیش‌بینی فناوری به صورت نظام‌مند در سال ۱۹۳۵ توسط کمیسیون منابع معاملاتی جدید ایالات متحده به اجرا درآمد که انتشار گزارشات نشان می‌دهد که نگرانی آن زمان بیشتر بر روی تغییرات فناوری بوده است. بعد از جنگ جهانی مدلی ارائه شد که در آن نوآوری‌هایی که جریان فناوری را از علوم پایه تا تولید محصول و تجاری‌سازی نقش دارند را نشان می‌داد. بعد از جریان «اسپانتیک» ایالات متحده اولین استراتژی مدیریت تحقیق و توسعه در صنعت وضع  کرد و بعد از آن پیش‌بینی فناوری به عنوان ابزاری نظام‌مند برای کشف فناوری‌های آینده برای توسعه جنگ‌افزارهای نسل‌های آینده به اجرا درآمد. مدیران و تصمیم‌گیرندگان سازمان‌ها اغلب بر اساس حوزه دانشی که در اختیار دارند تصمیم‌های خود را اتخاذ می‌کنند. بنابراین دانش محدود سیاست‌گذار، پیش قضاوت‌ها، هزینه‌بر بودن استفاده از متخصص‌ها و عدم ثبت دلایل برای اتخاذ تصمیم، نیاز به یک فرایند برای پیش‌بینی فناوری‌ آینده که از نظر دقت، سرعت و هزینه این کاستی‌ها را جبران ‌کند، احساس می‌شود. روش‌های کتابشناختی از جمله روش‌های ترکیبی هستند که با استفاده از سیستم‌های رایانشی به تجزیه و تحلیل منابع و مدارک موجود پرداخته و با استفاده از روش‌های گوناگونی از جمله یادگیری ماشین و یا آماری به پیش‌بینی آینده می‌پردازند. این روش‌ها می‌توانند به طور کاملا خودکار به صورت ماشینی و یا ترکیب ماشین و متحصصان آن حوزه انجام شود. روش‌ها و قالب‌های کاری متعددی در این زمینه ارائه شده که در بخش پیشینه پژوهش به آن پرداخته خواهد شد. در این پژوهش ما قصد ارائه یک روش بومی برای تحلیل وضعیت علمی و فناوری جاری و پیش‌بینی روند حرکت آینده علم و فناوری کشور را داریم. سیستمی که قرار است ارائه شود با استفاده از روش‌های کتابشناختی به استخراج و تحلیل اطلاعات از منابع خواهد پرداخت. روش کتابشناختی را زیر مجموعه روش‌های پایش محیط و روش‌های آماری قرار داده‌اند. استخراج و تحلیل اطلاعات از طریق پردازش زبان طبیعی و یا روش‌های یادگیری ماشین به صورت خودکار انجام خواهد ‌شد. به این صورت که بعد از استخراج اطلاعات و کلمات کلیدی از منابع ورودی، این داده‌ها به صورت دسته‌هایی درست کرده و به عنوان ورودی برای تعلیم و یادگیری به ماشین‌ها داده می‌شود و ماشین بر اساس داده‌هایی که به عنوان ورودی آموزش به آن داده‌اند قابلیت رده‌بندی، خوشه‌بندی و حتی پیش‌بینی یک روند را به دست می‌آورد. البته از آنجا که عملکرد ماشین‌ها همیشه با مقداری خطا همراه است و تحلیل وضعیت و پیش‌بینی آینده از اهمیت و حساسیت زیادی برخوردار است، در فرایند برای افزایش دقت، بخش‌هایی برای نظرات متخصصان نیز در نظر گرفته خواهد شد که البته این بخش‌ها قابل حفظ خواهند بود تا سیستم بتواند به طور کاملا خودکار عملیات خود را انجام دهد. بنابراین طرح پیشنهادی قابلیت کارکردن هم به صورت خودکار و هم به صورت نیمه‌خودکار خواهد داشت. در روش نیمه خودکار بعد از اتمام تحلیل و پیش‌بینی ماشین، خروجی آن را برای تایید نهایی به چند متخصص داده می‌شوند. از آنجا که اولین گام تولید یک فناوری یافته‌های علمی و پیشنهادیه پژوهش است، ما از پایان‌نامه‌های تحصیلات تکمیلی و پیشنهادیه نظری (داده‌های موجود در سامانه گنج) به عنوان ورودی سیستم برای پیش‌بینی استفاده خواهیم کرد. در ادامه تعریف مسئله، اهمیت و ضرورت پژوهش، پیشینه پژوهش و مبانی آن، پرسش‌های پژوهش، هدف‌های پژوهش، روش انجام پژوهش، دانش‌افزایی و نوآوری‌های پژوهش، تعریف واژه‌ها و اصطلاحات، زمان‌بندی و فهرست منابع جهت دستیابی به این مهم مطرح می‌شوند. رشد روز افزون فناوری‌ها در صنایع تحولات زیادی ایجاد می‌کند و از این رو فرصت‌ها و چالش‌های جدیدی در جامعه و کسب‌ و کار پدید می‌آید. همه‌ مدیران از روند رشد این تحولات آگاهند؛ اما پرسش مهمی که مطرح می‌شود اینست که فناوری به کدام سمت و سو در حال حرکت است؟ روند آن چگونه است؟ و تحولات کوچک و بزرگ چه هنگامی رخ می‌دهند؟ دانش در رابطه با وضعیت فعلی و پیش‌بینی آینده برای حفظ بقا لازم و ضروری است. برای نمونه همه ما در ابتدای روز با بررسی وضع هوا لباس مناسب را به تن می‌کنیم و یا شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ و کوچک امروزی که با تحول بزرگ فناوری روبه‌رو هستند نیز می‌بایست برای حفظ بقای خود، افقی از آینده فناوری را برای متصور شوند. این پیش‌بینی در همه سطوح تصمیم‌گیری قابل استفاده است، چه در سطح تصمیمات ملی و چه در سطح بنگاه‌های کوچک اقتصادی. از جمله کاربردهای پیش‌بینی فناوری می‌توان به، اولویت‌بندی در بخش تحقیق و توسعه، برنامه‌ریزی در خصوص توسعه محصولات جدید، وضع تصمیم‌های راهبردی برای صدور و یا دریافت مجوزهای فناوری اشاره کرد. از طرفی فناوری‌های نوظهور باعث توسعه نوآوری‌هایی در زمینه‌های گوناگون می‌باشند. توسعه یک فناوری، وابسته به ظهور فناوری‌های مربوط به آن می‌باشد. از این رو استخراج رابطه بین یک فناوری هدف با دیگر فناوری‌های وابسته به آن نیز برای توسعه فناوری بسیار حائز اهمیت می‌باشد. استخراج این رابطه را پیش‌بینی فناوری نوظهور گویند که محدوده‌های ظهور فناوری را نشان می‌دهد. پیش‌بینی فناوری اشکال گوناگون و متفاوتی را به خود می‌گیرد و در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد که می‌توان به پیش‌بینی مطالعات ملی و نقشه جامع راه فناوری، هوش فناوری، هوش رقابتی و هوش فناوری رقابتی اشاره کرد. برای پیش‌بینی روش‌هایی چون نظرات متخصصان، پایش و نظارت بر اطلاعات، روش‌های آماری، برون‌یابی روند، مدل‌سازی، سناریو‌نویسی ارائه شده است. برخی از این روش‌ها بر روی داده‌های گذشته عمل می‌کنند و برخی دیگر نیز بر اساس نیازهایی که در آینده احساس می‌شوند، طراحی شده‌اند. روش‌های ترکیبی همچون درخت ارتباط و سناریو‌نویسی روش‌هایی می‌باشند که بر روی هر دو نوع داده تحلیل می‌کنند. در تقسیم‌بندی دیگر می‌توان روش‌ها را ماشینی، انسانی و ترکیبی دانست. اولین بار پیش‌بینی فناوری به صورت نظام‌مند در سال ۱۹۳۵ توسط کمیسیون منابع معاملاتی جدید ایالات متحده به اجرا درآمد که انتشار گزارشات نشان می‌دهد که نگرانی آن زمان بیشتر بر روی تغییرات فناوری بوده است. بعد از جنگ جهانی مدلی ارائه شد که در آن نوآوری‌هایی که جریان فناوری را از علوم پایه تا تولید محصول و تجاری‌سازی نقش دارند را نشان می‌داد. بعد از جریان «اسپانتیک» ایالات متحده اولین استراتژی مدیریت تحقیق و توسعه در صنعت وضع  کرد و بعد از آن پیش‌بینی فناوری به عنوان ابزاری نظام‌مند برای کشف فناوری‌های آینده برای توسعه جنگ افزارهای نسل‌های آینده به اجرا درآمد. مدیران و تصمیم‌گیرندگان سازمان‌ها اغلب بر اساس حوزه دانشی که در اختیار دارند تصمیم‌های خود را اتخاذ می‌کنند. بنابراین دانش محدود سیاست‌گذار، پیش قضاوت‌ها، هزینه‌بر بودن استفاده از متخصص‌ها و عدم ثبت دلایل برای اتخاذ تصمیم، نیاز به یک فرایند برای پیش‌بینی فناوری‌آینده که از نظر دقت، سرعت و هزینه این کاستی‌ها را جبران ‌کند، احساس می‌شود. روش‌های کتابشناختی از جمله روش‌های ترکیبی هستند که با استفاده از سیستم‌های رایانشی به تجزیه و تحلیل منابع و مدارک موجود پرداخته و با استفاده از روش‌های گوناگونی از جمله یادگیری ماشین و یا آماری به پیش‌بینی آینده می‌پردازند. این روش‌ها می‌توانند به طور کاملا خودکار به صورت ماشینی و یا ترکیب ماشین و متخصصان آن حوزه انجام شود. روش‌ها و قالب‌های کاری متعددی در این زمینه ارائه شده که در بخش پیشینه پژوهش به آن پرداخته خواهد شد. در این پژوهش ما قصد ارائه یک روش بومی برای تحلیل وضعیت علمی و فناوری جاری و پیش‌بینی روند حرکت آینده علم و فناوری کشور را داریم. سیستمی که قرار است ارائه شود با استفاده از روش‌های کتابشناختی به استخراج و تحلیل اطلاعات از منابع خواهد پرداخت. روش کتابشناختی را زیر مجموعه روش‌های پایش محیط و روش‌های آماری قرار داده‌اند. استخراج و تحلیل اطلاعات از طریق پردازش زبان طبیعی و یا روش‌های یادگیری ماشین به صورت خودکار انجام خواهد ‌شد. به این صورت که بعد از استخراج اطلاعات و کلمات کلیدی از منابع ورودی، این داده‌ها به صورت دسته‌هایی درست کرده و به عنوان ورودی برای تعلیم و یادگیری به ماشین‌ها داده می‌شود و ماشین بر اساس داده‌هایی که به عنوان ورودی آموزش به آن داده‌اند قابلیت رده‌بندی، خوشه‌بندی و حتی پیش‌بینی یک روند را به دست می‌آورد. البته از آنجا که عملکرد ماشین‌ها همیشه با مقداری خطا همراه است و تحلیل وضعیت و پیش‌بینی آینده از اهمیت و حساسیت زیادی برخوردار است، در فرایند برای افزایش دقت، بخش‌هایی برای نظرات متخصصان نیز در نظر گرفته خواهد شد که البته این بخش‌ها قابل حفظ خواهند بود تا سیستم بتواند به طور کاملا خودکار عملیات خود را انجام دهد. بنابراین طرح پیشنهادی قابلیت کارکردن هم به صورت خودکار و هم به صورت نیمه‌ خودکار خواهد داشت. در روش نیمه خودکار بعد از اتمام تحلیل و پیش‌بینی ماشین، خروجی آن را برای تایید نهایی به چند متخصص داده می‌شوند. از آنجا که اولین گام تولید یک فناوری یافته‌های علمی و پیشنهادیه  پژوهش است، ما از پایان‌نامه‌های تحصیلات تکمیلی و پیشنهادیه نظری (داده‌های موجود در سامانه گنج) به عنوان ورودی سیستم برای پیش‌بینی استفاده خواهیم کرد. در ادامه تعریف مسئله، اهمیت و ضرورت پژوهش، پیشینه پژوهش و مبانی آن، پرسش‌های پژوهش، هدف‌های پژوهش، روش انجام پژوهش، دانش‌افزایی و نوآوری‌های پژوهش، تعریف واژه‌ها و اصطلاحات، زمان‌بندی و فهرست منابع جهت دستیابی به این مهم مطرح می‌شوند.

افزودن دیدگاه

پشتیبانی فنی