Tala Kadoun, Author at موقع الأكاديمية بوست

ما هو Chat GPT وكيف يعمل؟ وفيم يختلف عن النماذج الأخرى؟

في نوفمبر 2022، أطلقت المنظمة الخاصة بالأبحاث (OpenAI) موقعًا جديدًا يعتمد بشكل كلي على الذكاء الاصطناعي في عملية إجراء المحادثات. وأطلق عليه اسم (Chat GPT). دُرِّب chat gpt على الكثير من البيانات الموجودة على الإنترنت ليصبح قادرًا على فهم لغة المستخدمين، وليستطيع إنتاج استجابة مفهومة. مما أدى إلى تهديد محركات البحث التقليدية، خاصةً شركة غوغل. إذ إن Chat GPT يمكنه أن يقدم المعلومات التي تطلبها بوضوح ودقة عوضاً عن تقديمه روابط على الإنترنت. هذا ما يعد نقلة نوعية في محركات البحث. [1]

ما هو Chat GPt؟

هو عبارة عن شات بوت. طوٍِّر بواسطة شركة (open ai) عن طريق تقنيات الذكاء الاصطناعي. تم تدريبه بنظام التعليم المعزز المعتمد على ردود فعل البشر، والذي يرمز له ب(RLHF). في البداية، قامت الشركة بتأسيس نموذج أوليّ باستخدام تقنية التعلم الخاضع للإشراف. حيث قام مهندسو الذكاء الاصطناعي بمحادثات لعبوا فيها كلا الجانبين. ومزجت مجموعة بيانات الحوار الجديدة هذه مع مجموعة بيانات InstructGPT. وInstructGPT هو النموذج التي قامت الشركة بإنشائه في عام 2020. بعد ذلك بدأت الشركة بتدريب النموذج بتقنية التعلّم المعزز وكرِّر التدريب إلى أن وصولوا للنتيجة الحالية. [2]

قدرات Chat GPT

يصعب تحديد نطاق عمل محدد ل chat gpt نظرًا لمصادره الواسعة. إذ يشمل جميع المجالات التي تعتمد على الكتابة بدءًا من الأجوبة البسيطة ووصولاً إلى كتابة المقالات أو الأفلام بكل اللغات. إن أكثر ما أثار ضجة حوله في الأسابيع الماضية هو قدرته على المساعدة في كتابة التعليمات البرمجية لتطوير البرمجيات والويب. بالإضافة لشرح المواضيع المعقدة بمصطلحات عامة ومبسطة، وكتابة مهام عامة مثل المقالات والخطابات. [2]

مشكلات ChatGPT

يكتب ChatGPT أحيانًا إجابات تبدو معقولة ولكنها غير صحيحة أو لا معنى لها. ويعد إصلاح هذه المشكلة أمرًا صعبًا. إذ أن تدريب النموذج ليكون أكثر حذرًا سيجعله يرفض الأسئلة التي يمكنه الإجابة عليها بشكل صحيح بمجرد إعادة صياغة بسيطة للسؤال.
غالبًا ما يفرط في استخدام عبارات معينة، مثل إعادة التأكيد على أنه نموذج لغوي تم تدريبه بواسطة OpenAI.
من الناحية المثالية، يجب أن يطرح النموذج أسئلة توضيحية عندما يقدم المستخدم استعلامًا غامضًا. بدلاً من ذلك، عادةً ما يقوم ChatGPT بتخمين ما يريده المستخدم.
على الرغم من أن الشركة بذلت جهودًا لجعل النموذج يرفض الطلبات غير المُلائمة، فإنه سيستجيب أحيانًا للتعليمات الضارة أو يُظهر سلوكًا متحيزًا وذلك بسبب تعلمّه الذاتي الذي يجعله يخطئ أحياناً في تمييز البيانات. ولكن تراقب الشركة دائماً آراء المستخدمين لتطوير النموذج والتخلص من هذه المشكلة.
غير متاح في عدد من الدول العربية مثل (سورية، مصر، السعودية..) [2]

مقارنة ChatGPT مع نماذج المحادثة الأُخرى

نموذج GPT-3

يعد GPT-3 النموذج السابق لChatGPT. كما أنه الجيل الثالث من نموذج لغة GPT الخاص بشركة OpenAI، والذي يعد أحد أقوى نماذج اللغات المتوفرة حاليًا. إذ إنه قادر على معالجة اللغة الطبيعية بشكل جيد، لكن يبقى ChatGPT مخصص للمحادثة. ف ChatGPT قادر على المعالجة بشكل أقوى من خلال ربط المحادثات، بما في ذلك ترجمة اللغة وتلخيص النصوص والإجابة على الأسئلة.

من ناحية أخرى، يعد ChatGPT مصممًا خصيصًا للمحادثة مع البشر. فقد تم تدريبه على مجموعة كبيرة من بيانات المحادثات الفعلية بين المدربين. لذا يقدر على إنشاء استجابة أكثر ملاءمة للتواصل مع المستخدمين. كما أنه أسرع وأكثر كفاءة من GPT-3 بشكل عام. مما يجعله خيارًا أفضل للاستخدام في تطبيقات المحادثات. [3]

Alexa & siri أليكسا وسيري والفرق بينهما وبين ChatGPT

يمكن لـ Siri و Alexa التفاعل مع العالم المادي وإتمام الإجراءات على التطبيقات/الأجهزة الأخرى. بينما لا يمكن لـ ChatGPT القيام بأي من ذلك (على الأقل في الوقت الحالي). هذا لأنه صمِّم لتقديم إجابات أكثر تفصيلاً وشمولية لمجموعة واسعة من الأسئلة وليس للقيام بإجراءات واتخاذ خطوات.

تستعمل Siri و Alexa في المزيد من التطبيقات في حياتنا اليومية (إطفاء الأنوار، إرسال الرسائل…) في حين أن ChatGPT يختص بحالات الاستخدام المتعلقة بالمحادثات (الإجابة على الأسئلة، كتابة واجبات، كتابة أكواد، شرح ما يطلبه المستخدم..).

إن ChatGPT-من حيث الأمان- يمتلك خصوصية بيانات أكبر من Alexa و Siri . كما يمكنك حذف محادثات ChatGPT بسهولة بنقرة زر بعد حصولك على المساعدة التي تحتاجها، بالإضافة لعدم وجود سجل للدردشة. وبالتالي تستخدم بياناتك حين ترغب بذلك. تمنح هذه الميزات ChatGPT تفوقًا واضحًا على Siri و Alexa حين يتعلق الأمر بملكية البيانات والخصوصية. كما أنَّ تطبيقات الذكاء الاصطناعي تكون أكثر دقة عندما تختص بمجال محدد. وبالتالي فإن ChatGPT دقيق تمامًا في كل ما يمكنه فعله في الوقت الحالي. علاوةً على توليد ردود شبيهة بالبشر دون أي نوع من الأخطاء النحوية. كما يمكنه أيضًا تعديل إجاباته إذا قمت بتعديل أسئلتك لتزويدك بإجابات أكثر دقة من Alexa أو Siri. بالإضافة إلى أنك لا تحتاج إلى تكرار الموضوع أو السؤال للحصول على إجابة دقيقة. يتفهم ChatGPT سياق المحادثة ويقوم بالإجابة وفقًا لذلك، تمامًا كما يفعل الإنسان! [4][5]

نموذج كورتانا Cortana بالمقارنة بChatGPT

تستخدم Cortana الصوت لينفذ طلبات المستخدم، على غرار كلّ من Siri و alexa، وهذا ما يميزه عن ChatGPT. وقد طوِّر من قِبل شركة microsoft. وتستعمل Cortana ميزة Windows Search لمساعدتك على البحث في الويب على أجهزة Windows. كما تقدم لك أجوبة وترجمات وحسابات سريعة. وتعيّن التنبيهات لك وتنفّذ مهام أخرى لا تتطلب إضفاء طابع شخصي، حتى لو لم تسجّل دخولك ولم تمنح Cortana الإذن اللازم لاستخدام بياناتك الشخصية. باستطاعة Cortana أن تقدم لك مقترحات البحث فور أن تبدأ الكتابة أو الكلام. ولكن ما يميز ChatGPT عنها هو قدرته على إيجاد الإجابة الدقيقة وبشكل محدد بدون الحاجة إلى دخول روابط أو قراءة مقالات. بالإضافة إلى أن قاعدة بيانات ChatGPT تعتمد على تعلمّه المستمر من تعامله مع المستخدمين وليس فقط على البيانات (أكواد، مقالات..) جاهزة. [6]

مع الثورة التي حصلت بسبب قدرة ChatGPT على التواصل مع المستخدمين والإجابة على الأسئلة بكفاءة عالية، يُعتقد بأنَّ مثل هذه التطبيقات سوف تستولي على عمل محركات البحث التقليدية، بالإضافة إلى انتشار العديد من الأخبار والمقالات عن احتمالية استيلائها على الكثير من المهن مثل المترجمين والمبرمجين والمصمّمين. في المقابل يرى البعض أنَّ هذه التطبيقات من الممكن أن تكون مساعدة وموفرة للوقت في حال قام الناس بمواكبة التطور والاستفادة منها للحصول على نتائج أسهل وأسرع وأكثر إبداعاً.

ما رأيك في تقنيات الذكاء الاصطناعي؟ هل تجد مثل هذه التطبيقات مساعدة للبشر أم منافسة؟

المصادر

[1] The New York times
[2] OpenAI.com
[3]OpenAI.com
[4]Apple.com
[5]Amazon.com
[6]Microsoft.com

ما هي لغة بايثون Python ومميزاتها؟ اعرف 8 استخدامات لها

البايثونPython هي لغة برمجة عالية المستوى تستخدم للأغراض العامة ومنتشرة على نطاق واسع. تم إنشائها بواسطة Guido van Rossum في عام 1991 وتم تطويرها بواسطة Python Software Foundation. صممت بالتركيز على قابلية قراءة الكود، حيث يسمح تركيبه للمبرمجين بالتعبير عن مفاهيمهم في عدد أقل من سطور التعليمات البرمجية. وهي لغة برمجة تتيح لك العمل بسرعة ودمج الأنظمة بشكل أكثر كفاءة. وهناك نسختان رئيسيتان من بايثون هما: بايثون 2 وبايثون 3 وكلاهما مختلف عن الآخر تمامًا. [1]

الفرق بين python 2 و Python 3

كلاهما يأتي مع الكثير من الميزات ودعم المكتبة، وعلى الرغم من توقف الدعم الرسمي لـ Python 2.x في عام2020 ، لا تزال لغة بايثون 2 مستخدمة على نطاق واسع لتطوير وإصلاح الأدوات الحالية.

وقد تم تطوير لغة البايثون 3 في شهر ديسمبر عام 2008، وذلك بهدف معالجة عيوب التصميم الأساسي وتصحيحها بالإضافة الى تحديث اللغة بشكلٍ عام، علاوة على إزالة الطرق القديمة لتنفيذ البرامج. لهذا السبب أصبحت لغة البايثون 3 غير متوافقة تمامًا مع لغة البايثون 2 وهذا ما فرض على معظم المطورين والمبرمجين تعلم لغة البايثون 3 وإعادة كتابة الأكواد البرمجية القديمة التي تمت كتابتها بلغة البايثون 2 كي تتوافق مع الإصدار الجديد من هذه اللغة البرمجية. [2]

مميزات لغة بايثون python

تعتبر بايثون python من أسهل اللغات التي يتم استخدامها في البرمجة. حيث تحتوي على مجموعة بسيطة وغير معقدة من الجمل. فضلاً عن أن كتابتها البرمجية تحتوي على كلمات بسيطة مكتوبة باللغة الإنجليزية، وهذا ما يجعلها لغة مناسبة جداً للمبتدئين.

أهم ما يميز لغة بايثون أيضاً أن مصادرها متاحة مجاناً ولا حاجة لدفع الأموال للحصول عليها. كما أن التحديثات الخاصة بها متاحة أيضاً ويمكنك الحصول عليها بسهولة.

ويعمل المبرمجون على تطوير هذه اللغة باستمرار.

لغة البايثون بها مكتبة متكاملة تساعدك على التعامل مع مجموعة مختلفة من العناصر مثل التعامل مع HTML، أو XML، أو GUI.

تتميز أيضاً أنها سريعة للغاية في عملية تطوير التطبيقات المختلفة. ومتاحة للاستخدام على مجموعة مختلفة ومتعددة من الأنظمة مثل Linux ، Windows، Macintosh. [3]

فيم تستخدم لغة بايثون Python؟

1. الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي. فنظرًا لأن Python هي لغة برمجة مستقرة ومرنة وبسيطة، فهي مثالية لمختلف مشروعات التعلم الآلي (ML) والذكاء الاصطناعي (AI).

2. تحليل البيانات. ويعد تحليل البيانات مجالًا سريع التطور يستخدم فيه برمجة Python. وتعتبر لغة Python اللغة الأسهل والأكثر مرونة لعلوم البيانات والتحليلات منطقية. ومن الجدير بالذكر أنها سريعة نسبيًا وسهلة الاستخدام لتحليل البيانات.

3. رسم الخطوط البيانية. ويعد الرسم البياني مجال اهتمام آخر شائع ومتطور، وبما أن البايثون لغة مفتوحة المصدر فإنها توفر مجموعة متنوعة من مكتبات الرسوم البيانية بالإضافة لجميع أنواع الميزات.

وسواء كنت تبحث عن تمثيل بياني بسيط أو مخطط كامل، يمكنك العثور على مكتبة تلائم احتياجاتك. مثل مكاتب: Pandas و Plotly.

4. برمجة التطبيقات. يمكنك برمجة جميع أنواع التطبيقات باستخدام Python. كما يمكن استخدام البايثون لقراءة وإنشاء أدلة الملفات، وإنشاء واجهات المستخدم الرسومية وواجهات برمجة التطبيقات، سواء كانت تطبيقات الصوت والفيديو أو تطبيقات التعلم الآلي، فيمكنك إنشاؤها جميعًا باستخدام Python.

5. تطوير الويب. وتعد لغة البايثون خيارًا رائعًا لتطوير الويب. هذا يرجع إلى أن هناك العديد من مساحات العمل خاصة بلغة البايثون وتستخدم لتطوير الويب، مثل Django و Pyramid وFlask. وتم استخدام هذه المساحات لإنشاء مواقع وخدمات مثل Spotify و Reddit و Mozilla بالفعل.

بفضل المكتبات والوحدات النمطية الشاملة التي تمتلكها هذه المواقع، فإن وظائف مثل الوصول إلى قاعدة البيانات وإدارة المحتوى وترخيص البيانات كلها ممكنة ويمكن الوصول إليها بسهولة.

6. تطوير الألعاب. فعلى الرغم من كونها بعيدة عن اعتبارها معيارًا صناعيًا في تطوير الألعاب، إلا أنه من الممكن إنشاء ألعاب بسيطة باستخدام لغة البايثون. هذا يعني أنها يمكن أن تكون أداة مفيدة لتطوير نموذج أولي بسرعة.

7. تطوير اللغة. تستخدم لغات عديدة مثل Cobra و CoffeeScript و Go جميعها صيغة مشابهة للغة بايثون. وهذه الحقيقة تعني أيضًا أن بايثون لغة جيدة كبداية. إذا كنت جديدًا تمامًا في البرمجة، فإن فهم لغة Python يمكن أن يساعدك على التفرع إلى مجالات أخرى ولغات أخرى بسهولة أكبر.

8. عالم المال. يتم استخدام Python بشكل متزايد في عالم المال، غالبًا في مجالات مثل التحليل الكمي والنوعي. ويمكن أن تكون أداة قيمة في تحديد اتجاهات أسعار الأصول والتنبؤات، وكذلك في أتمتة سير العمل عبر مصادر البيانات المختلفة. وكما ذكرنا سابقًا، تعد Python أداة مثالية للعمل مع مجموعات البيانات الضخمة، وهناك العديد من المكتبات المتاحة للمساعدة في تجميع المعلومات ومعالجتها. لهذا السبب، فهي إحدى اللغات المفضلة في مجال عالم المال. [4]

المصادر

Python.org

Scaler.com

Geeksforgeeks
Futurelearn

تاريخ برمجة لغة السي C ومميزاتها وعيوبها

برمجة لغة السي C هي عبارة عن لغة برمجية متعددة الاستخدامات يمكن من خلالها كتابة البرامج والتطبيقات المختلفة لأجهزة الكمبيوتر. تم تطوير لغة السي واستخدامها كبديل عن لغة التجميع حيث تعد أقرب للغة الإنسان من لغة الآلة.

تاريخ برمجة لغة السي C

لغة C هي لغة برمجة تم تطويرها في أوائل السبعينيات من قبل عالم الكمبيوتر الأمريكي دينيس إم ريتشي في مختبرات بيل (مختبرات AT&T Bell سابقًا). تم تصميم لغة C كلغة بسيطة لاستخدامها في كتابة أنظمة التشغيل لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة، مثل DEC PDP 7، ذات الذاكرة المحدودة للغاية مقارنة بأجهزة الكمبيوتر المركزية في تلك الفترة. تم ابتكار اللغة خلال الفترة 1969-1973، جنبًا إلى جنب مع التطوير المبكر لنظام التشغيل UNIX. في ذلك الوقت كان يعتمد على CPL (لغة البرمجة المدمجة)، والتي تم تكثيفها لأول مرة في لغة البرمجة B. ولغة B وهي لغة برمجة كمبيوتر مجردة، تم إنشاؤها في 1969–1970 بواسطة كين طومسون، عالم الكمبيوتر الأمريكي وزميل ريتشي. قام ريتشي لاحقًا بإعادة كتابة الميزات واستعادتها من CPL لإنشاء لغة ال C وأعاد في النهاية كتابة نظام التشغيل UNIX باللغة الجديدة. وعندما تم تحسين نظام UNIX، حدثت سلسلة من التغييرات في لغة C بين عامي 1977 و 1979.

في منتصف الثمانينيات من القرن الماضي، أصبح من المهم وضع معيار رسمي لـ C، حيث تم استخدام هذه اللغة في المشاريع الخاضعة للعقود التجارية والحكومية. وفي عام 1983 أنشأ المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) لجنة قامت بتعديل اللغة وتوحيدها بشكل أكبر. ومنذ ذلك الحين تمت الإشارة إلى C على أنها ANSI Standard C، ولا تزال تحظى بشعبية في عالم أنظمة التشغيل الشبيهة بـ UNIX. وأصبحت لغة C واحدة من أكثر لغات البرمجة شيوعًا والمستخدمة في كتابة برامج وتطبيقات النظام الأخرى. وقد ظهر للغة السي لغات مشتقة عنها مثل: C و Objective C و C * و C # و C ++ المستخدمة على نطاق واسع. بينما ظهرت لغة البرمجة Java في 1994 كمجموعة فرعية مبسطة من C للنشر عبر الإنترنت وللاستخدام في الأجهزة المحمولة ذات الذاكرة المحدودة أو قدرات المعالجة المحدودة. ]1[

مميزات لغة السي C للبرمجة

لغة متوسطة المستوى، تجمع بين ميزات اللغات عالية المستوى ومنخفضة المستوى. حيث يمكن استخدامها للبرمجة منخفضة المستوى، مثل البرمجة النصية لبرامج التشغيل والنواة. كما تدعم وظائف لغات البرمجة عالية المستوى، مثل البرمجة النصية لتطبيقات البرامج وما إلى ذلك.
السي هي لغة برمجة منظمة تسمح بتقسيم برنامج معقد إلى برامج أبسط تسمى الوظائف. كما تسمح بحرية نقل البيانات عبر هذه الوظائف.
توفر لغة السي إمكانية التحكم في الذاكرة.
تعد لغة الـ C اكثر اللغات البرمجية المطلوبة والمتداولة في عالم البرمجة.
تتميز بأنها لغة تتحدث وتتطور باستمرار.
من مميزات لغة السي أيضاً أنها لغة محمولة تستخدم في التطبيقات والبرامج التي تستخدم في منصات كثيرة.
لغة السي حساسة لحالة الأحرف مما يعني أن الأحرف الصغيرة والكبيرة يتم التعامل معها بشكل مختلف.
تحتوي لغة السي على مكتبة غنية توفر عددًا من الوظائف المضمنة. كما توفر تخصيصًا ديناميكيًا للذاكرة.
تنفذ الخوارزميات وهياكل البيانات بسرعة، مما يسهل العمليات الحسابية بشكل أسرع في البرامج. وقد أتاح ذلك استخدام لغة C في التطبيقات التي تتطلب درجات أعلى من الحسابات مثلMATLAB و Mathematica. [2]

من خلال الاستفادة من هذه المزايا، أصبحت لغة C مهيمنة، وانتشرت بسرعة خارج Bell Labs. وحلت لغة السي محل العديد من اللغات المعروفة في ذلك الوقت، مثلALGOL وB وPL / I وFORTRAN وغيرها. وأصبحت لغةC متاحة على مجموعة واسعة من المنصات، بدءًا من المتحكمات الدقيقة المضمنة وصولاً لأجهزة الكمبيوتر العملاقة.

عيوب برمجة لغة السي C

لغة سي تحتوي على سلبيات ضئيلة مقارنة بالمميزات الكثيرة بها مثل:

في لغة البرمجة C لا يتم اكتشاف الأخطاء بعد كل سطر من التعليمات البرمجية. بدلاً من ذلك يظهر المترجم جميع الأخطاء دفعة واحدة بعد كتابة البرنامج. مما يجعل التحقق من التعليمات البرمجية مهمة معقدة للغاية في البرامج الكبيرة.
لا تقوم لغة C بتطبيق مفهوم مساحات الأسماء، بل يتم تنظيم مساحة الاسم كسلسلة من الأوامر للسماح بإعادة استخدام الأسماء في سياقات مختلفة. وبدون مساحات الاسم، لا يمكننا التصريح عن متغيرين بنفس الاسم.
تغيب المعالجة الاستثنائية في لغة السي، ومعالجة الاستثناءات هي واحدة من أهم ميزات لغات البرمجة. [3]

شكل لغة السي

#include
int main() {
// printf() displays the string inside quotation
printf(“Hello, World!”);
return 0;
}

استخدامات لغة الـ C

يتم تطوير برامج النظام وتطبيقات سطح المكتب في الغالب من خلال استخدام لغة C. وفيما يلي بعض الأمثلة على تطبيقات برمجة لغة سي:

أنظمة التشغيل. حيث تم استخدام لغة برمجة عالية المستوى مبنية عن طريق لغة البرمجة C لإنشاء أول نظام تشغيل وهو UNIX. وفي وقت لاحق، تم استخدام لغة البرمجة C لكتابة Microsoft Windows والعديد من تطبيقات Android.
واجهة المستخدم الرسومية (GUI). فمنذ البداية، كان Adobe Photoshop أحد أكثر برامج تحرير الصور استخدامًا، وقد تم إنشاؤه بالكامل بمساعدة لغة البرمجة C. علاوة على ذلك، تم استخدام C لتطوير Adobe Illustrator وAdobe Premiere وهي أشهر برامج التصميم.
الأنظمة المضمنة. وغالبًا ما تُعتبر برمجة C أفضل خيار لبرامج البرمجة النصية وبرامج التشغيل للأنظمة المضمنة، من بين لغات البرمجة الأخرى.
متصفحات الويب. حيث يمكنك أيضًا استخدام لغة البرمجة C / C ++ لإنشاء متصفح الويب Google Chrome ونظام ملفات Google. كما يتضمن مجتمع Google Open Source العديد من المشاريع التي تتم صيانتها بمساعدة لغة البرمجة C / C ++.
تطوير مترجم. إذ يمكنك استخدام لغة البرمجة C على نطاق واسع لتطوير المترجمات، وهو أحد أكثر تطبيقاتها شيوعًا.
الألعاب والرسوم المتحركة. نظرًا لأن لغة البرمجة C أسرع بكثير من Python أو Java، فقد اكتسبت شعبية في صناعة الألعاب. تمت كتابة بعض الألعاب الشهيرة، مثل لعبة Dino و Tic-Tac-Toe وSnake بلغة البرمجة C. [4]

المصادر

ما الفرق بين لغة الآلة ولغة التجميع؟

أصبحت لغة البرمجة الوحدة الأساسية لعالم التكنولوجيا اليوم وهي عبارة عن مجموعة الأوامر والتعليمات التي نقدمها للآلات لأداء مهمة معينة فعلى سبيل المثال، إذا أعطيت مجموعة من التعليمات لجمع رقمين، فسيقوم الجهاز بذلك نيابة عنك ويخبرك بالإجابة الصحيحة وفقًا لذلك. [١] في عالم الكمبيوتر، لدينا أكثر من 500 لغة برمجة لها تركيبها وميزاتها الخاصة. حيث تحتوي كل لغة برمجة على مجموعة فريدة من الكلمات الأساسية التي تُستخدم لإنشاء مجموعة من التعليمات. وقد تم تطوير آلاف من لغات البرمجة حتى الآن، ولكن لكل لغة غرضها المحدد. وتختلف هذه اللغات في مستوى قربها من لغة الإنسان وبعدها عن لغة الحاسوب. بناءً على هذا الاختلاف يمكن تصنيفها إلى فئتين:

لغات برمجة منخفضة المستوى

هي لغات البرمجة الأقرب للغة الحاسوب من لغة الإنسان، ويتم تمثيلها في أشكال 0 أو 1. اللغات التي تندرج تحت هذه الفئة هي لغة مستوى الآلة ولغة التجميع.

لغات برمجة عالية المستوى

هي لغات البرمجة التي تسمح للمبرمج بكتابة البرامج المستقلة وتعتبر عالية المستوى لأنها أقرب إلى اللغات البشرية وتشمل تقريباً جميع لغات البرمجة المتبقية. [٢]

لغة الآلة (machine language)

لغة الآلة هي اللغة الرقمية الأساسية التي يمكن للحاسوب فهمها وتنفيذ التعليمات من خلالها علاوةً على أن لغة الآلة هي اللغة الوحيدة التي يمكن لجهاز الحاسوب أن يقوم بتشغيلها مباشرة دون إجراء أي تحويلات أو تعديلات عليها. تتم قراءتها بواسطة وحدة المعالجة المركزية (CPU)، وتتكون من سلسلة أرقام ثنائية التشفير مؤلفة من أصفار وآحاد (0،1). وتُعتبر لغة الآلة لغة منخفضة المستوى ( Low-level Language ) فهي أولى لغات البرمجة وأصعبها. لكن دونها لا يمكن ترجمة اللغات عالية المستوى، فمثلاً يجب ترجمة لغة ++C إلى لغة الآلة قبل تشغيل الكود على الحاسوب. بينما لا تحتاج لغة الآلة لمترجم، ويفهمها الحاسوب بشكل مباشر. [٣]

مثال عن كود بلغة الآلة:

01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00100000 01010111 01101111 01110010 01101100 01100100

نظام التشفير الثنائي (Binary system)

النظام الثنائي هو عبارة عن مجموعة من التعليمات تستعمل لتتحكم بالحاسب، نتعامل في هذا النظام فقط مع رمزين فقط هما 0 و 1. والتي يفهمها الحاسب بشكل فيزيائي بعملية on/off للإشارات، حيث أن الرقم 1 يمثل الوضع الفعال أو الوضع on والرقم 0 يمثل الوضع غير الفعال أو الوضع off. وعند قراءة أي رقم في نظام العدِّ الثنائي فإنَّنا نقوم بقراءة كل رمز منفرداً. فعلى سبيل المثال الرقم 2 = (100) يقرأ واحد صفر صفر أو يقرأ من اليمين صفر صفر واحد، ولا يقرأ مئة. [٤] لتحويل أي عدد صحيح موجب من النظام العشري إلى الثنائي نستعمل طريقة الباقي Remainder Method الموضحة كالآتي:

قسم العدد العشري على الأساس 2.
أحسب باقي القسمة الذي يكون أما 1 أو 0.
استمر في عملية القسمة وتحديد الباقي حتى يصبح خارج القسمة الصحيح صفراً.
يتكون العدد الثنائي المطلوب من أرقام الباقي مقروءة من الباقي الأخير إلى الأول .

الباقي	الناتج	العدد
0	2	2÷4
0	1	2÷2
1	1	1

بالتالي العدد 4 في التشفير الثنائي هو 100

وللتحويل من نظام ثنائي لنظام عشري نضرب بالأساس 2:

0	2^(0)×	0
0	2^(1)×	0
4	2^(2)×	1
4=4+0+0	1×2^(2)+0×2^(1)+0×2^(0)	100

تحويل الرقم أربعة من ثنائي لعشري

لغة التجميع (Assembly)

هي أكثر من لغة منخفضة المستوى وأقل من اللغة عالية المستوى لذلك فهي لغة وسيطة حيث أنها تشبه لغة الآلة لكن أكثر تطوراً. تستخدم لغة التجميع الأرقام والرموز والاختصارات في بعض المواضع بدلاً من 0 و1. على سبيل المثال: للجمع والطرح والضرب تستخدم رموز مثل Add وsub وMul. [٥]
مثال عن كود بلغة التجميع:

bdos    equ    0005H    ; BDOS entry pointstart:  mvi    c,9      ; BDOS function: output string        lxi    d,msg$   ; address of msg        call   bdos        ret             ; return to CCPmsg$:   db    'Hello, world!$'end     start

الفارق بين لغة الآلة ولغة التجميع

لا يتم فهم لغة الآلة إلا بواسطة أجهزة الكومبيوتر أما لغة التجميع يفهمها البشر وليس الآلات.
يتم تمثيل بيانات لغة الآلة بالترميز الثنائي أو السداسي عشري أو الثماني أما في لغة التجميع يتم الاستعانة برموز سهلة الحفظ. لغة التجميع أسهل على البشر من لغة الآلة.
لا يمكن إجراء تعديلات أو إصلاح الأخطاء في لغة الآلة بينما يمكن التعديل في لغة التجميع بسهولة.
التنفيذ سريع في لغة الآلة لأن جميع البيانات موجودة بالفعل في تنسيق ثنائي أما في لغة التجميع فالتنفيذ بطيء مقارنةً بلغة الآلة. [٥]

المصادر:

ما هو الحساس sensor وأشهر أنواعه في الروبوتات؟

تساعد الحساسات الروبوتات على اتخاذ قرارات أكثر ذكاءً وتمنحهم القدرة على الاستجابة للأوامر مما يمكنهم من العمل مع البشر بشكل وثيق. يمكّن الحساس -باختلاف أنواعه- الروبوت من تحديد درجة الحرارة أو قرب الكائن منه وبالتالي يقرر الروبوت التصرف وفقًا لذلك. [١]

يقوم الحساس بتحويل كمية فيزيائية مثل الضغط ودرجة الحرارة والإشعاع والموضع والشدة الضوئية إلى كمية كهربائية تتمثل في الجهد أو التيار أو الشحنة.[٢]

أنواع الحساسات الأكثر شيوعاً

الحساسات التقاربية (Proximity Sensor).
حساس الموجات فوق الصوتية (Ultrasonic Sensor).
حساس درجة الحرارة (Temperature Sensor).
حساس الموجات تحت الحمراء (IR Sensor).
حساس الضغط (Pressure Sensor).
حساس اللون (Color recognition Sensor).
حساس الرطوبة (Humidity Sensor).
حساس اللمس (Touch Sensor ).
حساس الغاز والدخان (Smoke and Gas Sensor).

حساس درجة الحرارة

تعمل حساسات الحرارة وفق مبدأ بسيط وهو كلما تغيرت درجة حرارة المحيط تغيرت بعض خصائص الحساس الفيزيائية مثل المقاومة أو الجهد الكهربائي. وهناك العديد من الحساسات المختلفة للحرارة مثل: الحساس LM35، والمقاومة الحرارية، والمزدوجة الحرارية، وغيرها.

تُستعمل الحساسات الحرارية في كل مكان من حولنا، فهي موجودة في الحواسيب، والهواتف الذكية، والسيارات، ومكيفات الهواء وغيرها الكثير.[٣]

الحساسات التقاربية

الحساس التقاربي عبارة عن حساس غير لمسي يكشف عن وجود جسم ما بالقرب. ويمكن تقسيم أنواع الحساس التقاربي إلى عدة أنواع فرعية مثل: الحساس التقاربي الحثي، والحساس التقاربي السعوي، والحساس التقاربي الضوئي.

تشمل بعض تطبيقات الحساسات التقاربية الهواتف الذكية، والسيارات، والطائرات وغيرها الكثير.[٤]

حساسات الموجات تحت الحمراء

هناك نوعان من حساسات الموجات تحت الحمراء، وهي الحساسات المُرسِلة والحساسات العاكسة.

الحساسات المُرسِلة (Transmissive)

يوضع مُرسل الأشعة تحت الحمراء (عادة ما يكون عبارة عن ليد أشعة تحت حمراء IR LED) ومُستقبِل الأشعة تحت الحمراء (عادة ما يكون ديود ضوئي) بحيث يقابلان بعضهما البعض. وعندما يمر جسم ما بين المرسل والمستقبل، يستشعر الحساس وجوده. يعمل هذا النوع عادة كحساس تقارب، ويستخدم بشكل شائع في أنظمة اكتشاف العوائق (مثل الروبوتات) وأنظمة الأمان.

الحساسات العاكسة (Reflective)

في الحساسات العاكسة، يوضع المستقبل والمرسل جنبًا إلى جنب بحيث يقابلان الجسم، عندما يمر جسم أمامهما (المرسل والمستقبل) يستشعر الحساس وجود الجسم. يتم استخدام هذا النوع من الحساسات في الكثير من الروبوتات والسيارات والهواتف المحمولة. [٢]

حساس الموجات فوق الصوتية

هو جهاز إلكتروني يقيس البعد عن الجسم المستهدف عن طريق إصدار موجات فوق صوتية، حيث يحول هذه الموجات إلى إشارة كهربائية. وتحتوي الحساسات فوق الصوتية على مكونين رئيسيين: جهاز الإرسال (الذي يصدر الصوت باستخدام بلورات كهروضغطية) والمستقبل (الذي يصادف الصوت بعد انتقاله من وإلى الهدف).

يمكن استخدام هذه الحساسات في تقنية وقوف وركن السيارات الذاتية وأنظمة السلامة المضادة للتصادم. كما تُستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أيضًا في أنظمة الكشف عن العوائق الروبوتية بالإضافة الى تكنولوجيا التصنيع.[٥]

حساس الضغط

يتكون من عنصر يتحسس الضغط ويحدد الضغط الفعلي المطبق عليه. يقوم مُستشعر الضّغط بتحويل الضّغط إلى إشارة كهربائيّة صغيرة يتم إرسالها وعرضها على أجهزة القياس أو على شاشة الحاسوب. وتُسمى حسّاسات الضّغط هذه أيضاً بأجهزة إرسال الضّغط. يُعبّر عن الضغط المُقاس بتيّار كهربائيّ تتراوح قيمته بين 4 و20 مللي أمبير، أو يُعبّر عنه بجهد كهربائيّ تتراوح قيمته من 0 إلى 5 فولت وذلك حسب قيمة الضّغط الفعليّة.[٢]

حساس اللون

هو جهاز يتحسّس و يكتشف الألوان باستخدام انبعاث الضوء من الأوساط الخارجية، ثم يحلل الضّوء المنعكس من هذا الوسط لتحديد لونه. وتوجد مجموعة واسعة من التطبيقات التي تَستخدِم حساّسات للألوان مثل: آليات فرز العناصر حسب اللون، وأنظمة التحكم بالجودة، وتحسين لون الطباعة وغيرها. وذلك لأنّ هذه الحسّاسات تتحسّس الألوان بشكل دقيق.[٢]

حساس الرطوبة

يقيس هذا الحساس الرطوبة النسبية (نسبة الماء في الهواء). ونظرًا إلى اعتماد الرطوبة النسبية على درجة حرارة الهواء، يمكن لجميع مستشعرات الرطوبة تقريبًا قياس درجة الحرارة. ويستخدم حساس الرطوبة في العديد من التطبيقات منها أنظمة مراقبة الطقس وفي المتاحف والمعامل الحيوية ومخازن الدواء والمنتجات الحساسة للرطوبة.[٢]

حساس اللمس

تكتشف حساسات اللمس لمسة إصبع أو قلم. وبالطبع فإن جميع أجهزة الشاشات التي تعمل باللمس (الهواتف المحمولة، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وما إلى ذلك) بها مستشعرات تعمل باللمس.[٢]

حساسات الدخان والغاز

من أجهزة الاستشعار المفيدة في التطبيقات المتعلقة بالسلامة. يتم تجهيز جميع المكاتب والمصانع والمدارس تقريبًا بالعديد من أجهزة الكشف عن الدخان، والتي تكتشف أي دخان (خوفًا من اشتعال الحريق) وتصدر صوت الإنذار. كما تعتبر مستشعرات الغاز أكثر شيوعًا في المختبرات والمطابخ الكبيرة والصناعات لأن هذه الحساسات تستطيع اكتشاف أنواع غازات مختلفة مثل غاز البترول المسال والبروبان والبيوتان والميثان وغيرها.[٢]

هناك العديد من أنواع الحساسات الأخرى كحساس التسارع وحساس الصوت وحساس المستوى ولكل منها تطبيقات عديدة ومفيدة. إلا أن هذا المقال قد وفّر لك نبذة عن أهمية الحساسات بشكل عام وفي صناعة الروبوت بشكل خاص.

المصادر:

ما هو دور المحركات في الروبوت؟ وما هي أهم المحركات الكهربائية المستخدمة؟

تكمن قدرة الروبوتات على الحركة وأداء المهام في المحركات الخاصة بها، فبدون هذه المحركات لا يمكن أن يسمّى الروبوت ذكياً. عن طريق المحركات يمكننا فتح الصمامات وإغلاقها، وتحريك عجلات روبوت أو إدارة أذرعه. يوجد العديد من أنواع المحركات التي تستخدم مع الروبوتات والتي تختلف من روبوت لآخر حسب بعض معايير التصميم، مثل خصائص الدقة والتكلفة ومتطلبات عزم الدوران والتسارع.

• المحركات الكهربائية

من أهم أنواع المحركات هي المحركات الكهربائية وهي أجهزة كهروميكانيكية تنتج الحركة عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. هذه المحركات هي الخيار المفضل في الروبوتات، ويرجع ذلك إلى عدة أسباب:

1. الكهرباء مصدر إمداد متاح على نطاق واسع.

2. مناسبة لجميع أحجام الروبوت.

3. مدمجة وخفيفة الوزن، بالإضافة إلى أنها تتميز بنسبة تحويل طاقة كبيرة ودقة ممتازة.

4. أنظمة التشغيل الكهربائية قوية وسهلة الصيانة. [1]

أشهر أنواع المحركات الكهربائية وأكثرها استخدام

1. محرك التيار المستمر dc motor

له عدة أشكال، ويمتاز محرك التيار المستمر بالتكلفة القليلة والأداء الجيد وسهولة التحكم في سرعة المحرك. كما يمتاز بالقدرة على التحكم في سرعة الدوران باستخدام تقنية PWM (تعديل عرض النبضة). إذ يحوّل محرك DC الطاقة الكهربائية الحالية المباشرة إلى طاقة ميكانيكية وتعمل محركات التيار المستمر بشكل جيد في الروبوتات لأنها تسمح للروبوت بأن يعمل بالبطارية، مما يوفر مزايا رائعة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الروبوتية، وخاصة الروبوتات المتنقلة.[2]

2. محرك السيرفو servo motor

السيرفو عبارة عن محرك يمكنه الدوران بزاوية محددة من خلال برمجته مسبقا عبر الأردوينو أو أي متحكم. يستخدم السيرفو في العديد من التطبيقات الصناعية الصغيرة والكبيرة منها. ويمكن استخدام هذا المحرك لتشغيل سيارات الألعاب التي يتم التحكم فيها عن بُعد، والروبوتات والطائرات، وخطوط الانتاج، والصناعات الغذائية. لهذه المحركات فوائد عديدة في التطبيقات الروبوتية، فهي صغيرة وقوية وسهلة البرمجة ودقيقة. علاوة على أنها تسمح بتكرار الحركة شبه التام. غالباً ما يتم استخدامها في الأذرع الروبوتية والتطبيقات التي تحتاج دقة في العمل.[3]

3. المحرك الخطوي stepper motor

تختلف هذه المحركات بعض الشيء عن محركات التيار المستمر سواء في التطبيق أو التركيب على الرغم من اعتماد فكرة عمل كليهما على الفيض المغناطيسي المتولد في الملفات. و رغم ما يشوب هذا النوع من المحركات من صعوبة استخدام وعدم توفرها وارتفاع تكلفتها؛ فإنها تتمتع بالعديد من المميزات التي تتطلبها الروبوتات ومن ذلك: – استجابة سريعة لبدء التشغيل والتوقف وعكس اتجاه الحركة. – الدقة العالية في الحركة والقدرة التكرارية، حيث تتراوح دقتها بين 3- 5% من الخطوة وهو خطأ غير تراكمي من خطوة إلى أخرى. – توفر مدى كبير من السرعات الدورانية حيث تتناسب السرعة مع تردد نبضات الدخل.[4]

إضافةً إلى المحركات المذكورة هناك الكثير من المحركات الممكن استخدامها في صناعة الروبوتات ولكن المحركات الثلاثة السابقة هي الأشهر الأكثر وفرة.

المصادر:

1-rozum.com

2-Electronics tutorials

3-sciencebuddies.com

4-Sciencedirect.com

ما هو التصميم الميكانيكي؟ وما هي مميزاته ومهاراته وأقسامه؟

التصميم الميكانيكي هو عملية تتضمن تصميم آلة جديدة تمامًا أو تحسين وظيفة آلة سابقة. والجزء التصميمي هو أهم وأول جزء في عملية تصنيع وإنتاج أي آلة، ويتم عن طريق تصميم الأجزاء أو القطع أو المنتجات ذات الطبيعة الميكانيكية مثال: تصميم عناصر الآلية المختلفة كالأعمدة أو القوابض أو المسننات.

معايير التصميم الميكانيكي

يوجد العديد من المعايير في عملية التصميم الميكانيكي، إذ يجب صياغة مشكلة التصميم ببيانات واضحة وكاملة للوظائف والمواصفات. ويتم ذلك عن طريق الخطوات التالية:
أولًا: تحديد الوظائف المطلوبة من المنتج والتي يمكن له تنفيذها.
تتمثل مثلًا: وظيفة الشاحن النموذجية في شحن الطاقة للإلكترونيات، وتتمثل وظيفة المكنسة الكهربائية في تنظيف الأرضيات، وهناك العديد من الأمثلة الأخرى.
ثانيًا: تحديد المواصفات والمتطلبات بدقة. حيث يجب تحديد مواصفات المنتج من حيث الحجم أو الوزن أو الدقة أوحجم العمل المطلوب أو السرعة أو سعة الحمولة.
ثالثًا: معايير التقييم، وهي بيانات الخصائص أو النوعية المرغوبة المحددة من قبل العميل، ويتم التعامل معها كأهداف في التصميم. إذ يقلل تعيين معايير التصميم من عيوبه المحتملة.
على الرغم من أن المواصفات والمعايير تختلف من تصميم منتج إلى آخر؛ إلا أن بعض المعايير الشائعة تنطبق على أي أنظمة ميكانيكية. تشمل هذه المعايير قدرة التحميل والتشوه والاستقرار والمتانة [1].

أقسام التصميم الرئيسية

قسم تطوير المنتج:
يركز هذا القسم على شكل المنتج العام ويعمل على إنشاء رسم يدوي لشكل المنتج أو التصميم المطلوب من العميل.وينتهي العمل في هذا القسم بعد إنشاء نموذج أولي مستوفٍ للعناصر الرئيسية.
قسم التصميم:
يعمل هذا القسم على إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد انطلاقًا من الرسم ثنائي الأبعاد الذي تم رسمه مسبقًا.
قسم التحليل:
في هذه المرحلة يتم التحقق من إمكانيات وأساسيات التصميم. فيحول ويعالج ملف التصميم المعطى من خلال تحليل العناصر، والتأكد من صحة التصميم وكيفية عمله كي لا يفشل التصميم عند تنفيذه على أرض الواقع[2].

مهارات يجب أن يكتسبها مهندسي التصميم الميكانيكي

1-الاهتمام بأدوات التصميم بمساعدة الحاسوب والمحاكاة

يجب على المهندس أن يركز على تعلم بعض الأدوات المتعلقة بـ CAD، مثل CATIA V5 و Solidworks و Autocad وما إلى ذلك. يستطيع استثمار الأموال في برامج التعلم ومحاولة الحصول على شهادات لها . يمكنه حتى محاولة القيام بمشاريع صغيرة باستخدام برامج CAD والتحليل. إذا كان بإمكانه تعلم أي أداة تحليل ومحاكاة مثل Ansys و Matlab فستكون مفيدة للغاية.

2-معرفة المواد

يجب أن يدرك المصمم جيدًا خصائص المواد وتطبيقاتها. ويجب أن يعرف أيضًا أن العمليات تكمن في المعالجة الحرارية، وطلاء المسحوق على المادة.

3. الرسم الصناعي ومعاييره

يجب أن يكون مصمم الآلة على دراية جيدة بالتفاوتات الهندسية والملاءمة والحدود. لأن أي تفصيل خاطئ يسبب تغييرًا كبيرًا في دقة عمل الآلية.

4-معرفة الميكاترونكس

غالبًا ما يتعاملالمهندسون الذين يحرصون على التخصص في الميكاترونكس مع هندسة أنظمة التحكم. ولتصميم نظام التحكم، يحتاج المرء إلى أن يكون على دراية جيدة بـ MATLAB / Simulink. لأنه سيساعد أثناء محاكاة حركة الهيكل الخارجي للآلة باستخدام إشارة مرجعية.

5-إتقان الرياضيات

إذا كان المصمم يعمل في مجال CAE، يجب أن يتقن الرياضيات المستخدمة في البرنامج بحيث يكون لديه ميزة إضافية عن مجرد تشغيل البرنامج.

6. الإبداع

تشمل الهندسة الميكانيكية إنشاء وتصميم المنتجات التي تمتد من البطاريات إلى المولدات الكهربائية إلى الأدوات الطبية. ويتضمن اختراع المنتجات قدرًا كبيرًا من الخيال والإبداع.

7-التحسين

يجب أن يتعلم المصمم كيفية التحسين، فقد يحتاج إلى تقليل الوقت والمال وكذلك تقليل الهدر.

8-الجمالية وبيئة العمل

يجب أن يؤخذ في عين الاعتبار ما إذا كانت أولوية التصميم أن يبدو جماليًا ، أي أن المنتج يجب أن يكون قابلاً للتسويق .[3]

مميزات التصميم الميكانيكي

• من الممكن تحليل التصميم بكل سهولة وإجراء أي تغييرات في وقت قصير وبدون خسارة مادية.
• يمكن للعديد من الأشخاص العمل معًا على فكرة واحدة.
• التصميم الميكانيكي يوضح بشكل كامل حركة الآلية ويساعد المصممين على تصحيح أي خطأ.
• يمكن للعملاء أو المعنيين فحص التصميم المطلوب قبل تنفيذه.

مجالات التصميم الميكانيكي

ميكانيك الموائع الطبية والهندسية.
أنظمة المركبات الأرضية.
نقل الحرارة والديناميكا الحرارية.
أنظمة الطاقة.
أنظمة النقل.
التحكم ومراقبة الجودة.

يعتبر التصميم الميكانيكي مجالًا مطلوبًا في عدد كبير من الصناعات مثل صناعة السيارات، وهو مطلوب أيضا في المعامل ومجال الفضاء فكل هذه الأماكن تحتاج لمهندس ميكانيكي يقوم بتصميم المكونات والأنظمة فيها.
مثلاً: تحتوي الطائرة أو السيارة أو القمر الصناعي على آلاف المكونات التي تشكل الأنظمة الفرعية وفي النهاية تشكل النظام الكامل. [4]

المصادر :

ما هو الأردوينو Arduino وما هي تطبيقاته؟

الرّوبوت المتنقّل (mobile robot) هو روبوت قادر على الحركة إمّا على أرجل في محاكاة ميكانيكيّة لحركة المفصليّات أو على عجلات مثل السّيّارات. ويتكوّن الروبوت المتنقل من وحدة تحكّم ومستشعرات ومشغّلات تختلف حسب وظيفته. مثلاً، يحتاج روبوت تفادي الحواجز لحسّاس مسافة أمّا روبوت إطفاء الحرائق يحتاج لمستشعر حرارة.( [1] ويعد «المتحكّم-controller» أحد المكوّنات الرّئيسيّة للرّوبوت. والمتحكم عبارة عن حاسوب يتحكّم بحركة الرّوبوت بالإضافة إلى أنّه مسؤول عن منع تداخل الأوامر ولذلك يدعى بدماغ الرّوبوت. وهناك أنواع كثيرة من المتحكّمات مثل pic وRaspberry Pi وArduino وغيرها. وفي هذا المقال سنتكلم عن متحكّم الأردوينو Arduino وذلك لسهولة استخدامه بالنّسبة للمبتدئين. [2]فما هو الأردوينو وما هي تطبيقاته ؟

ما هو الأردوينو؟

ابتكرت لوحة الأردوينو Arduino ليستخدمها طلّاب الإلكترونيّات في مشاريعهم. حيث تتوفّر هذه اللوحة كمصدر مفتوح يساعد المستخدم على بناء مشاريعه وأدواته وفقًا لاحتياجاته. إذ تستطيع قراءة أي إدخال (مثل ضوء على جهاز استشعار ، أو ضغطة على زر، أو رسالة Twitter) وتحويله إلى المخرج الذي نريده (مثلًا تنشيط المحرّك، أو تشغيل مؤشّرLED، أو نشر شيء ما عبر الإنترنت). وتستخدم لوحة الأردوينو في آلاف االمشاريع بدءاً من المهام اليوميّة والتّطبيقات البسيطة إلى المشاريع العلميّة المعقّدة.[3]

ممَّ يتكوّن الأردوينو؟

تغيّر تصميم لوحة الأردوينو Arduino على مرّ السّنين، ويختلف كل نوع عن الآخر. لكن بشكل أساسي يوجد على كل لوحة التالي:
• عدد من الأطراف التي تُستخدم للاتّصال بمكوّنات مختلفة قد ترغب في استخدامها مع اللّوحة، ويوجد أنواع لهذه الأطراف:

الأطراف الرّقميّة: يمكنها قراءة وكتابة حالة واحدة، تعمل أو لا تعمل.
الأطراف التّشابهيّة: يمكنها قراءة مجموعة من القيم، وهي توفّر تحكم أكثر دقة.
طرف منبع التّغذية: يوفّر الطاقة للّوحة نفسها. كما يوفّر جهدًا منخفضًا يمكّنها من تشغيل المكوّنات المتّصلة بها مثل مؤشّرات LED وأجهزة الاستشعار المختلفة بشرط أن تكون متطلبات الطاقة الخاصة بها منخفضة. ويمكن توصيل هذا الطرف إما بمحول تيار متردّد أو بطّارية صغيرة.

• متحكم دقيق وهو الشريحة الأساسيّة التي تسمح ببرمجة لوحة الأردوينو حتى تتمكّن من تنفيذ الأوامر واتّخاذ القرارات. ويختلف المتحكم اعتمادًا على نوع الأردوينو، لكن عمومًا تستخدم وحدات تحكم Atmel ولها عدة أنواع، والاختلافات بينها طفيفة. الاختلاف الأكبر الذي سيلاحظه المستخدم المبتدئ هو اختلاف مساحة الذّاكرة المدمجة.

• منفذ USB يتيح الاتّصال بين اللوحة والحاسوب، وكذلك تحميل برامج جديدة على الجهاز. وفي كثير من الأحيان يمكن أيضًا تشغيل الأردوينو من خلال منفذ USB مما يلغي الحاجة إلى منبع طاقة منفصل. [4]

أنواع لوحات الأردوينو

هناك أنواع مختلفة من لوحات الأردوينو الموجودة في الأسواق، وتشمل:
Arduino UNO وArduino NANO وRed Board وLilyPad Arduino وArduino Mega وArduino Leonardo. وتختلف هذه الأنواع في المواصفات والميزات والاستخدامات. كما تستخدم في أنواع مختلفة من المشاريع الإلكترونيّة. [5]

مميّزات الأردوينو

التكلفة المنخفضة: يمتاز الأردوينو بأنه منخفض التكلفة مقارنة بالمتحكّمات الأخرى.
سهولة الاستخدام: يستطيع أي شخص البدء في تعلم برمجة الأردوينو واستخدامه في تصميم المشاريع بدءاً من الأطفال والمبتدئين والهواة وصولاً إلى المصنّعين والمصمّمين.
مفتوحة المصدر(Open Source): بمعنى أنه يمكن الحصول على المخطّطات والرسم الهندسي لدارة الأردوينو ويسمح بتطويرها والتعديل عليها.

يحدّث المصنّعون اللوحة ويطوّرونها باستمرار، من خلال تصنيع لوحات أردوينو جديدة لها إمكانيات وامتيازات مختلفة. [3]

تطبيقات الأردوينو

تطبيقات بسيطة: يمكن استخدام الأردوينو في التّحكم في مهام بسيطة مثل التحكم بإنارة مصباح وبرمجة الاردوينو لتشغيل وإطفاء المصباح وفقًا لمدة زمنية محددة. وتعتبر المشاريع البسيطة في غاية الأهمية لأنها تجعل المتعلّم قادراً على تطبيق الأفكار البسيطة لبناء مشاريع كبيرة.
بناء الأجهزة: يعتبر الأردوينو متحكّم إلكتروني يستطيع التّعامل مع العديد من الإشارات الكهربائيّة فهو سهل الاستخدام. ويمكن استخدامه في بناء أجهزة مختلفة باستخدام الحسّاسات والمحرّكات الكهربائية.
التحكم عن بعد: يتميز الأردوينو بدعمه للعديد من أنواع وحدات التحكم عن بعد مثل البلوتوث والاتصال اللاسلكي (Wireless) وغيرها.
صناعة الروبوتات: كانت عملية صناعة الرّوبوتات مكلفة ومعقّدة سابقاً. ولكن مع تطوّر العلم وظهور لوحات الأردوينو أصبحت صناعة الروبوتات أكثر سهولة. حيث بدأ الهواة في بناء روبوتات متحرّكة. واستطاع المهندسون دمج تقنيات متقدّمة مثل تقنية GPS وتقنيات الذكاء الصنعي .
الطب: يوجد العديد من الاستخدامات للأردوينو في المجالات الطبية ويرجع ذلك إلى أهمية انتشار الحسّاسات الطبية مثل حساس قياس درجة الحرارة والرطوبة وحساس قراءة نبضات القلب وحساس قراءة إشارات الدماغ EEG.

وفي وقتنا الحالي يمكن استخدام الأردوينو للتحكم بأي مشروع إلكتروني تقريبًا، بدءًا من المشاريع الإلكترونية البسيطة وصولاً إلى الروبوتات المعقدة.