نظام المراقبة والتحكم

المراقبة والتحكم

• يُصمم نظام المراقبة لمراقبة البيانات وعرضها على نظام آخر أو خادم أو شبكة.
• تعتمد عملية الرصد في الأنظمة المتزامنة على المستشعرات التي تجمع وتحلل البيانات.

أنظمة التحكم

• يقوم نظام التحكم بإدارة/توجيه الأجهزة، أو بإصدار الأوامر، أو تنظيم سلوك الأجهزة عبر دورات التكرار.
• يوجد نوعان أساسيان من أنظمة التحكم: نظام التحكم المغلق ونظام التحكم المفتوح.
• يراقب نظام التحكم المغلق المخرجات ويستخدم بياناتها للتحكم بالنظام وضبطه.
• لا يتأثر نظام التحكم المفتوح بالمدخلات.

المستشعرات

• المستشعر جهاز يقيس التغيرات في العوامل البيئية كالإضاءة والضغط والحرارة والحركة.
• تُعد المستشعرات مكونًا أساسيًا لأنظمة الرصد والتحكم.

أنواع المستشعرات

• مستشعرات درجة الحرارة: تقيس درجة حرارة البيئة المحيطة.
• مستشعرات الإضاءة: للكشف عن وجود الضوء وكميته.
• مستشعرات الصوت: للكشف عن الموجات الصوتية وقياسها.
• مستشعرات الضغط: لقياس التغير في الضغط داخل المواد (سائلة أو غازية).
• مستشعرات التقارب: تكتشف الأجسام القريبة دون اتصال مباشر باستخدام المجالات الكهرومغناطيسية والضوء.
• مستشعرات الدخان: للكشف عن الدخان كمؤشر على وجود حريق.
• مستشعرات اللمس: تستشعر اللمس أو الضغط أو قوة معينة.
• مستشعرات الحركة: تستخدم تقنيات متعددة لاكتشاف حركة الأجسام في مجال رؤية المستشعر.
• مثال على مستشعرات الحركة: أجهزة Kinect من Xbox وأجهزة Wii من Nintendo.
• تكتشف مستشعرات الحركة طاقة الأشعة تحت الحمراء أو ترسل/تستقبل انعكاسات أشعة الميكروويف أو الموجات فوق الصوتية.

الذكاء الاصطناعي

• الذكاء الاصطناعي هو قدرة نظام الكمبيوتر على محاكاة سلوك الإنسان.
• يستخدم الرياضيات والرموز لمحاكاة طريقة تفكير البشر.
• يُمكّن الكمبيوتر من التفكير وأداء المهام بشكل مستقل.

تعلم الآلة

• أجهزة قياس قادرة على التعلّم واتخاذ القرارات ذاتيًا.
• يُعتبر أحد المجالات الحديثة في العلوم والتقنية.
• يُستخدم لإنشاء خوارزميات تسمح للأجهزة بالتعلّم والتنبؤ من خلال البيانات والمدخلات.
• تُمكّن الخوارزميات الآلة من مواصلة التعلّم والتحسين.
• يلعب دورًا مهمًا في تحسين مهام الحوسبة.

الخطوات الأساسية لعملية تعلم الآلة

• قبل المعالجة
• خوارزمية التعلّم
• بينات خام
• هيكل البيانات
• النموذج المرشح
• تطبيق النموذج المحدد
• النموذج الذهبي (الجوهري)

تطبيقات تعلم الآلة

• الترجمة بمساعدة الكمبيوتر: توفر ترجمة النصوص عبر المواقع والمستندات والمحادثات على الفور.
• نماذج تعلم الآلة: تُساعد على التعلم الشخصي بتحديد نقاط القوة والضعف.
• التعرف على الكلام: يسمح للآلة بفهم المحادثات والكلمات في سياقها من خلال تحويل الأصوات رقميًا ومطابقتها مع الأنماط اللغوية.
• التعرف على الصور: يعتمد على خوارزميات تحلل محتويات الصورة وتصفها.
• تعتمد قدرة التعرف على الصور على تصنيف الصور ومطابقتها للبيانات.
• المساعدات الشخصية الافتراضية: مثل Cortana تحاكي المحادثة بين المستخدم والكمبيوتر أو الهاتف.
• القيادة الذاتية: تعتمد على ثلاثة مستويات من التحكم: منخفض، شرطي، وعالٍ.
• الألعاب الذكية: تُحسّن جودة الصور وحركة الشخصيات، وتساعد في إنشاء بيئات لعب واقعية.
• يساعد في التشخيص الطبي باستخدام تقنيات التصوير الطبي.
• الروبوت: أصبح علم الروبوت فرعًا مهمًا من فروع التقنية.

تأثير الروبوتات

• التأثيرات الإيجابية الاجتماعية: أداء المهام المتكررة أو الصعبة.
• التأثيرات السلبية الاجتماعية: الاستغناء عن العمالة البشرية.
• التأثيرات الإيجابية الاقتصادية: تقليل تكلفة الإنتاج.
• التأثيرات السلبية الاقتصادية: ارتفاع تكلفة التركيب والتشغيل.

تطبيقات الروبوتات في الحياة الواقعية

• الناحية المدنية: عمليات الإغاثة.
• الناحية الاجتماعية: التصوير بكاميرات عالية الدقة.
• الناحية العلمية: البحث العلمي ورصد التلوث.
• الناحية التجارية: استخدام الطائرات في النقل والمواصلات.
• الناحية العسكرية: استخدام الطائرات العسكرية بدون طيار.

التقنيات الحديثة

• الواقع الافتراضي: بيئة افتراضية تحاكي الواقع وتتيح التفاعل.
• يُستخدم المصطلح لجميع التجارب التي تُنشأ بواسطة المحاكاة الرقمية.
• الواقع المختلط: يجمع بين العناصر الرقمية والعالم الحقيقي، ويُعرف بالواقع المختلط.

الواقع المعزز

• تقنية تعتمد على جلب عناصر مصممة بواسطة الكمبيوتر ودمجها في البيئة الواقعية.
• تواجه العديد من التحديات.
• يستخدم في الألعاب والترفيه والتعلم القائم على المحاكاة.

تقنية نظارة مايكروسوفت هولونز

• تطوير للواقع المعزز، يتميز باحتوائه على نظام تشغيل مدمج.
• وجود نظام تشغيل يُمكّن من إجراء العمليات الحسابية المعقدة وعرضها ثلاثي الأبعاد دون الحاجة إلى الاتصال بالكمبيوتر.
• تسمح الشاشة الشفافة بتركيب العناصر الرقمية على عناصر العالم الحقيقي.
• يحافظ على جوهر الواقع المعزز.
• يمنح المستخدم حرية الحركة لتجربة افتراضية غامرة.
• يسمح بتفاعل فوري بين المحتوى الرقمي والعالم الحقيقي.

الحوسبة السحابية

• توفير موارد تقنية المعلومات عند الطلب عبر الإنترنت.
• تشمل الموارد التطبيقات وتخزين البيانات والخوادم المادية وأدوات التطوير والشبكات.
• خيار شائع للأفراد والشركات بسبب توفير الابتكار والمرونة.

ميزات الحوسبة السحابية

• زيادة الأمان.
• نسخ احتياطية دائمة.
• القدرة على إنشاء نسخ من البيانات من أجهزة متعددة.

المخاطر الأمنية للحوسبة السحابية

• فقدان البيانات.
• البرمجيات الضارة.
• الوصول غير القانوني.

إنترنت الأشياء

• شبكة من الأجهزة المادية (المركبات والأجهزة المنزلية) التي تحتوي على إلكترونيات وبرامج ومستشعرات، مما يسمح لها بالتواصل عبر الإنترنت.
• التقنيات القابلة للارتداء: أجهزة متصلة بالإنترنت يمكن ارتداؤها.

سلبيات استخدام التقنيات القابلة للارتداء

• مشاكل الخصوصية.
• إمكانية اختراق الحماية وتسريب البيانات.
• التعرض للموجات الكهرومغناطيسية باستمرار.
• قد لا تتناسب جدران الحماية مع أجهزة إنترنت الأشياء الصغيرة.
• تقنية (NFC): تتيح الدفع وتبادل البيانات بين الأجهزة القريبة عبر شرائح مدمجة.
• الاتصالات الخلوية فائقة السرعة:
• اختصار لتقنية الاتصالات من الجيل الرابع 4G
• بيانات من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU)
• التطور التالي لتقنية شبكة الهاتف المحمول 5G.
• تخزين البيانات:
• شركة IBM اخترعت محرك أقراص تجاري سنة 1956
• عشرة ملايير قيقابايت = عشرة بيتابايت

الحوسبة الكمية

• تستفيد من وجود الجسيمات دون الذرية في حالات متعددة في نفس الآن
• يمثل البت الواحد في أجهزة الحاسوب التقليدية جزءًا من البيانات
• يستخدم الكمبيوتر الكمي وحدة البت الكمي أو الكيوبت

الطباعة ثلاثية الأبعاد

• أنواعها: طباعة على نطاق ضيق وطباعة على نطاق واسع
• مثال على الطباعة على النطاق الضيق: الطباعة الحيوية (ترسيب طبقات من الخلايا الحية على قاعدة هلامية)
• الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع: تسمى بطباعة المنشآت (D3CP)، وتستخدم لإنشاء مبان كاملة كالمنازل الصغيرة.

تقنيات العرض الجديدة

• شاشات الكريستال السائل
• شاشات البلازما
• شاشات الليد LEDs
• شاشات البكسلات ذاتية الإضاءة (OLED)
• شاشات (OLED) ذاتية الإضاءة LED هي تقنية جديدة

الطاقة

• كلما زاد استهلاك الطاقة، زادت الانبعاثات الكربونية.
• لا يزال المحتوى الرقمي عالي الجودة غير متوفر على نطاق واسع.

التأثيرات السلبية للتقنية

• يجب التخلص من الأجهزة القديمة بشكل صحيح لإعادة تدويرها لتجنب تلويث البيئة بالمواد السامة.

إدارة النفايات الرقمية

• تقليل النفايات الرقمية عبر إصلاح الأجهزة أو إعادة بيعها أو تدويرها.

مبادئ إدارة النفايات الرقمية

• التقليل من النفايات الرقمية
• إعادة الاستخدام
• إعادة التدوير

تقنيات توفير الطاقة

• يؤدي التحجيم الديناميكي للتردد ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة إلى توفير خوادم أصغر وأكثر كفاءة.
• يمكن تقليل استهلاك الطاقة عن طريق ضبط إعدادات الطاقة في الجهاز.

يشرح هذا الدرس أنظمة المراقبة والتحكم، مع التركيز على كيفية عملها وأهميتها في إدارة الأجهزة. كما يناقش أنواع المستشعرات المختلفة وكيفية استخدامها في جمع البيانات وتحليلها. يغطي الدرس أيضًا الفروق بين أنظمة التحكم المغلقة والمفتوحة.