الروبوت
الإنسالة، أو الإنسان الآلي ، أو الروبوت (بالإنجليزية: Robot) عبارة عن آلة قادرة على القيام بفعاليات مبرمجة سلفا. ويقوم الإنسان الآلي بإنجاز تلك الفعاليات إما بإيعاز وسيطرة مباشرة من الإنسان أو بإيعاز من برامج حاسوبية. الفعاليات التي تبرمج الإنسالة على أداءها عادة تكون فعاليات شاقة أو خطيرة أو دقيقة مثل البحث عن الألغام وتنظيف الفضلات الناتجة في المفاعلات النووية أو أعمال صناعية دقيقة أو شاقة.
تم تقديم كلمة روبوت لأول مرة في مسرحية الكاتب المسرحي التشيكي كارل تشابيك عام 1920.وكان عنوان المسرحية وقتها رجال آليون عالميون. وهي تعني في اللغة التشيكية العمل الشاق. رغم أن كارل هو أول من استعمل هذه الكلمة، لكن ليس هو من اخترعها، بل أخوه جوزيف هو الذي اشتقها مساعدة منه لأخيه من الكلمة التشيكية "Robota" والتي تعني السُخرة أو العمل الإجباري. من هذا التاريخ بدأت هذه الكلمة تنتشر في الكتب وأفلام الخيال العلمي التي أعطت فكرة وتصور علمي عن هؤلاء الرجال الآليين وأعطت أفق كبير ووعود كبيرة حول استخدامات الروبوت مثل الاستخدام في الصناعة.
نجح الخبراء و المهندسون في تقديم أنظمة آلية متنوعة للكثير من الصناعات. بسبب التطور الهائل للحواسيب والذكاء الاصطناعي والتقنيات، فالإنسان اليوم على حافة إنجازات كبيرة في مجال علوم تصميم الروبوتات.
الإتصال والتحكم:
يمكن أن تكون أجهزة الاتصال والتحكم في داخل الانسالة، غاية في التعقيد مثلها في ذلك مثل أجهزة الجسم البشري ومن ثم أصبح لها علم مستقل لدراستها، هو علم السايبرناتيكا (بالإنجليزية: cybernetics). هذه الأجهزة التي تعمل بالتحكم عن بعد، والتي تحتوي على ذاكرة أو أجهزة حسية أو تعمل آليا، ولابد أن تعتمد هذه الأجهزة على نظام يقوم بعملية التغذية الراجعة وذلك لتحقيق التحكم الذاتي :
جهاز هاتف يعمل بالأزرار، وهو مزود بذاكرة محدودة لتخزين الأرقام المتكررة، فالانسالة يحتاج إلى ذاكرة شاملة.
تحتوي القذائف الموجهة على أجهزة حساسة تمكنها من الوصول إلى أهدافها. ويحتاج الانسالة إلى عدد من أجهزة حساسة لجمع المعلومات عن البيئة المحيطة به.
غلاية آلية، تنطفئ من تلقاء نفسها عندما يغلى السائل الذي بداخلها. يحتاج الانسالة إلى العديد من النظم الآلية حتى تمكنه أن يؤدي وظائفه بكفاءة.
ثرموستات (مثبت آلي لدرجة الحرارة) في جو الحجرة، يطفأ ويشغل نفسه آليا، وفق معلومات يحصل عليها من أجهزته الحساسة. يحتاج الانسالة إلى نظم معلومات حتى يتمكن من أداء التحكم الذاتي.
العقل الإلكتروني للانسالة:
عقل الانسالة هو الوحدة المسيرة له والتي تقوم بتنفيذ أو حساب الخوارزميات المختلفة التي يحتاجها الانسالة من التعرف الأنماط إلى الملاحة ومرورا بفهم اللغة الطبيعية. وتستعمل الشبكات عصبونية اصطناعية في برمجة العديد من الوظائف آنفة الذكر حيث ترتب عادة بشكل طبقات من العصبونات الاصطناعية تحتوي كل منها على عدد من العصبونات وتتصل بكافة أو بعض العصبونات الموجودة في الطبقة التي تليها أو تسبقها.[28] كما يمكن أن تكون وحدة المعالجة البرمجية غير موجودة على الانسالة نفسه كأن يجتمع عدد من الانسالات في معالج أي ما يمكن اعتباره عقلا موحدا وهي تقنية ما يسمى بالذاكرة المتشاركة (بالإنجليزية: shared memory). أي أنه هناك كمبيوتر مركزي يقوم بتنفيذ الخوارزميات المختلفة الني يحتاجها الربوت أو مجموعة الانسالات. الباراديغم الآخر المنتشر هو ما يسمى با العميل البرمجي (بالإنجليزية: software agents) ويمكن أن نجعل من كل انسالة عبارة عن عميل برمجي ويحوي معالجا ينفذ خوارزمية ما إلا أن أداء الوظيفة يقتضي أن يقوم عدد كبير من العملاء البرمجيين أو الانسالات بتنفيذ الخوارزمية.
في الماضي كان العقل أو المعالج هو نقطة الضعف في نظم الانسالة نظرا لأن هذا العقل كان يشغل وزنا هائلا وحجما ضخما وقدرة تحسيب بسيطة، أما في الوقت الحالي فقد اختلف الأمر، حيث يمكن إنتاج عقل الكتروني بحجم صغير جدا. ويتكون العقل الالكتروني عادة من شرائح السليكون وأجزاء الكترونية أخرى يتم توصيلها مع بعضها.و عقل الانسالة هو بمثابة كمبيوتر صغير ومن ثم فليس له القدرة على التفكير ألابتكاري أو المستقل مثل العقل البشري بل هو عبد يطيع الأوامر التي يصدرها إليه الإنسان البشري. ولكنه إذا ما تم تزويد عقل الانسالة الالكتروني بالتعليمات فإنه يستطيع نظريا أن يضع برنامجا يقود بمقتضاه سفينة فضائية إلى كوكب أورانوس مثلا أو يشغل معملا لتكرير النفط أو يعد رواتب العاملين بإحدى الشركات وأيضا يبقى لديه الوقت ليربح مباراة في الشطرنج. و بالرغم من أن العقل الالكتروني لا يتمتع بالذكاء إلا أن لديه ما يطلق عليه ذكاء الآلة (بالإنجليزية: machine Intelligence) ويمكن لبعض العقول الالكترونية في الوقت الحاضر، أن تستفيد من تجاربها السابقة (يطلق على الدراسات المتعقلة بهذا الاكتشاف الذاتي) بينما بعض الحاسبات الأخرى تعلم نفسها كيفية حل المشكلات التي تعترضها، بدلا من الاعتماد على التعليمات التي يصدرها الآدميون. ويبدو أن الحاسبات الالكترونية تعلم كيفية أدائها للأعمال، أفضل من الآدميين الذي صمموها، ومن ثم تتمكن من اتخاذ قرارات أكثر دقة وأفضل من القرارات التي يتخذها الإنسان. ويتم دراسة هذه الظاهرة تحت ما يعرف بذكاء اصطناعي.
الأجهزة والبرامج الجاهزة المساعدة
يطلق على الأجهزة والمعدات الآلية للحاسبة الالكترونية عتاد الحاسوب (بالإنجليزية: hardware)، أما التعليمات والبيانات التي يتم إدخالها إليها فيطلق عليها البرامج الجاهزة المساعدة (بالإنجليزية: software) وتختلف الأجهزة من حاسبة لأخرى. ويحتوي الانسالة على جزء فقط من مجموع الأجهزة التي تكون وحدة كمبيوتر كاملة، ويكون هذا الجزء مرتبطا ارتباطا خارجيا مع الأجزاء الأخرى وفي نظام نموذجي للحاسبة، يتم تلقينها بالتعليمات عن طريق برنامج من خلال وحدة الإدخال التي غالبا ما تكون في شكل لوحة مفاتيح متصلة بجهاز عرض مرئي. وتعمل وحدة المعالجة المركزية وفقا للبرنامج، وهي بدورها تصدر تعليمات إلى الوحدة الحسابية (بالإنجليزية: arithmetic unit) لتشغيل البيانات التي في الذاكرة ثم تنقل النتائج إلى وحدة الإخراج التي قد تكون في شكل وحدة طباعة printer أو قد تعرض النتائج على جهاز عرض مرئي مثل شاشة التليفزيون وتقوم الحاسبة الالكترونية بمعالجة البيانات التي تكون في شكل أرقام، مستخدمة نظام عد ثنائي (بالإنجليزية: binary system)، وهذا النظام يستخدم فقط الرقمين 1، صفر الذين يمكن تمثيلهما في دوائر الحاسبة الالكترونية بتدفق التيار (1) أو عدم تدفق التيار (صفر) ويطلق لفظ البرنامج على مجموعة التعليمات التي يتم إدخالها إلى الحاسبة الالكترونية، وهي يجب أيضا أن تحول إلى النظام الثنائي. ولكن هذا التحويل لا يقوم به المبرمج بطريقة مباشرة، فهو يكتب البرنامج بلغة سهلة وتقوم الحاسبة بتفهمه ثم تحوله إلى رمز ثنائي، وهناك ثلاث لغات شائعة الاستعمال في الحاسبة الالكترونية، هي فورتران (بالإنكليزية: fortran) وكوبول (بالإنكليزية: cobol) وبيسيك (بالإنكليزية: basic) وقبل أن يقوم المبرمج بكتابة البرنامج، عليه أن يتأكد مما يريده من الحاسبة الالكترونية، فهو يقوم بما يطلق عليه "تحليل النظم" أي تحديد تفاصيل العميات التي يجب أن تقوم بها الحاسبة الالكترونية، ويتم هذا في شكل خريطة تدفق (بالإنجليزية: flow chart) تقوم بتحويل العمليات إلى قرارات متتابعة بنعم أو لا يرمز لها (نعم = 1)، (لا = صفر) في الحاسبة الالكترونية.
في مجال تصنيع الانسالات يوجد القليل جدا من الضوابط لتصميم البرمجيات وعتاد الحاسوب الخاصة بالانسالات وانعدام وجود ظوابط قياسية يعيق استعمال البرمجيات الخاصة لانسالة معين في نوع آخر من الانسالات هناك مشاريع مستقبلية لكتابة برمجيات قياسية عامة يمكن استعمالها وإعادة استعمالها في أنواع متعددة من الانسالة ات. في لغة جافا على سبيل المثال والموضح في الصورة الدائرة الصغيرة تشير إلى الانسالة والخط المحيط به يمثل الحواجز أو العوائق في طريق الانسالة وفي هذه الحالة على سبيل المثال سوف يتم كتابة برنامج لاستعمال وتنشيط مستشعر الليزر لقياس البعد عن العائق واستعمال مستشعر الدوران للانحراف عن الحاجز وهناك العديد من الخوارزميات المشابهة المصممة للاستدلال على نمط أو مشكلة معينة وإيجاد ردة الفعل المناسبة.
الإنسالة، أو الإنسان الآلي ، أو الروبوت (بالإنجليزية: Robot) عبارة عن آلة قادرة على القيام بفعاليات مبرمجة سلفا. ويقوم الإنسان الآلي بإنجاز تلك الفعاليات إما بإيعاز وسيطرة مباشرة من الإنسان أو بإيعاز من برامج حاسوبية. الفعاليات التي تبرمج الإنسالة على أداءها عادة تكون فعاليات شاقة أو خطيرة أو دقيقة مثل البحث عن الألغام وتنظيف الفضلات الناتجة في المفاعلات النووية أو أعمال صناعية دقيقة أو شاقة.
تم تقديم كلمة روبوت لأول مرة في مسرحية الكاتب المسرحي التشيكي كارل تشابيك عام 1920.وكان عنوان المسرحية وقتها رجال آليون عالميون. وهي تعني في اللغة التشيكية العمل الشاق. رغم أن كارل هو أول من استعمل هذه الكلمة، لكن ليس هو من اخترعها، بل أخوه جوزيف هو الذي اشتقها مساعدة منه لأخيه من الكلمة التشيكية "Robota" والتي تعني السُخرة أو العمل الإجباري. من هذا التاريخ بدأت هذه الكلمة تنتشر في الكتب وأفلام الخيال العلمي التي أعطت فكرة وتصور علمي عن هؤلاء الرجال الآليين وأعطت أفق كبير ووعود كبيرة حول استخدامات الروبوت مثل الاستخدام في الصناعة.
نجح الخبراء و المهندسون في تقديم أنظمة آلية متنوعة للكثير من الصناعات. بسبب التطور الهائل للحواسيب والذكاء الاصطناعي والتقنيات، فالإنسان اليوم على حافة إنجازات كبيرة في مجال علوم تصميم الروبوتات.
الإتصال والتحكم:
يمكن أن تكون أجهزة الاتصال والتحكم في داخل الانسالة، غاية في التعقيد مثلها في ذلك مثل أجهزة الجسم البشري ومن ثم أصبح لها علم مستقل لدراستها، هو علم السايبرناتيكا (بالإنجليزية: cybernetics). هذه الأجهزة التي تعمل بالتحكم عن بعد، والتي تحتوي على ذاكرة أو أجهزة حسية أو تعمل آليا، ولابد أن تعتمد هذه الأجهزة على نظام يقوم بعملية التغذية الراجعة وذلك لتحقيق التحكم الذاتي :
جهاز هاتف يعمل بالأزرار، وهو مزود بذاكرة محدودة لتخزين الأرقام المتكررة، فالانسالة يحتاج إلى ذاكرة شاملة.
تحتوي القذائف الموجهة على أجهزة حساسة تمكنها من الوصول إلى أهدافها. ويحتاج الانسالة إلى عدد من أجهزة حساسة لجمع المعلومات عن البيئة المحيطة به.
غلاية آلية، تنطفئ من تلقاء نفسها عندما يغلى السائل الذي بداخلها. يحتاج الانسالة إلى العديد من النظم الآلية حتى تمكنه أن يؤدي وظائفه بكفاءة.
ثرموستات (مثبت آلي لدرجة الحرارة) في جو الحجرة، يطفأ ويشغل نفسه آليا، وفق معلومات يحصل عليها من أجهزته الحساسة. يحتاج الانسالة إلى نظم معلومات حتى يتمكن من أداء التحكم الذاتي.
العقل الإلكتروني للانسالة:
عقل الانسالة هو الوحدة المسيرة له والتي تقوم بتنفيذ أو حساب الخوارزميات المختلفة التي يحتاجها الانسالة من التعرف الأنماط إلى الملاحة ومرورا بفهم اللغة الطبيعية. وتستعمل الشبكات عصبونية اصطناعية في برمجة العديد من الوظائف آنفة الذكر حيث ترتب عادة بشكل طبقات من العصبونات الاصطناعية تحتوي كل منها على عدد من العصبونات وتتصل بكافة أو بعض العصبونات الموجودة في الطبقة التي تليها أو تسبقها.[28] كما يمكن أن تكون وحدة المعالجة البرمجية غير موجودة على الانسالة نفسه كأن يجتمع عدد من الانسالات في معالج أي ما يمكن اعتباره عقلا موحدا وهي تقنية ما يسمى بالذاكرة المتشاركة (بالإنجليزية: shared memory). أي أنه هناك كمبيوتر مركزي يقوم بتنفيذ الخوارزميات المختلفة الني يحتاجها الربوت أو مجموعة الانسالات. الباراديغم الآخر المنتشر هو ما يسمى با العميل البرمجي (بالإنجليزية: software agents) ويمكن أن نجعل من كل انسالة عبارة عن عميل برمجي ويحوي معالجا ينفذ خوارزمية ما إلا أن أداء الوظيفة يقتضي أن يقوم عدد كبير من العملاء البرمجيين أو الانسالات بتنفيذ الخوارزمية.
في الماضي كان العقل أو المعالج هو نقطة الضعف في نظم الانسالة نظرا لأن هذا العقل كان يشغل وزنا هائلا وحجما ضخما وقدرة تحسيب بسيطة، أما في الوقت الحالي فقد اختلف الأمر، حيث يمكن إنتاج عقل الكتروني بحجم صغير جدا. ويتكون العقل الالكتروني عادة من شرائح السليكون وأجزاء الكترونية أخرى يتم توصيلها مع بعضها.و عقل الانسالة هو بمثابة كمبيوتر صغير ومن ثم فليس له القدرة على التفكير ألابتكاري أو المستقل مثل العقل البشري بل هو عبد يطيع الأوامر التي يصدرها إليه الإنسان البشري. ولكنه إذا ما تم تزويد عقل الانسالة الالكتروني بالتعليمات فإنه يستطيع نظريا أن يضع برنامجا يقود بمقتضاه سفينة فضائية إلى كوكب أورانوس مثلا أو يشغل معملا لتكرير النفط أو يعد رواتب العاملين بإحدى الشركات وأيضا يبقى لديه الوقت ليربح مباراة في الشطرنج. و بالرغم من أن العقل الالكتروني لا يتمتع بالذكاء إلا أن لديه ما يطلق عليه ذكاء الآلة (بالإنجليزية: machine Intelligence) ويمكن لبعض العقول الالكترونية في الوقت الحاضر، أن تستفيد من تجاربها السابقة (يطلق على الدراسات المتعقلة بهذا الاكتشاف الذاتي) بينما بعض الحاسبات الأخرى تعلم نفسها كيفية حل المشكلات التي تعترضها، بدلا من الاعتماد على التعليمات التي يصدرها الآدميون. ويبدو أن الحاسبات الالكترونية تعلم كيفية أدائها للأعمال، أفضل من الآدميين الذي صمموها، ومن ثم تتمكن من اتخاذ قرارات أكثر دقة وأفضل من القرارات التي يتخذها الإنسان. ويتم دراسة هذه الظاهرة تحت ما يعرف بذكاء اصطناعي.
الأجهزة والبرامج الجاهزة المساعدة
يطلق على الأجهزة والمعدات الآلية للحاسبة الالكترونية عتاد الحاسوب (بالإنجليزية: hardware)، أما التعليمات والبيانات التي يتم إدخالها إليها فيطلق عليها البرامج الجاهزة المساعدة (بالإنجليزية: software) وتختلف الأجهزة من حاسبة لأخرى. ويحتوي الانسالة على جزء فقط من مجموع الأجهزة التي تكون وحدة كمبيوتر كاملة، ويكون هذا الجزء مرتبطا ارتباطا خارجيا مع الأجزاء الأخرى وفي نظام نموذجي للحاسبة، يتم تلقينها بالتعليمات عن طريق برنامج من خلال وحدة الإدخال التي غالبا ما تكون في شكل لوحة مفاتيح متصلة بجهاز عرض مرئي. وتعمل وحدة المعالجة المركزية وفقا للبرنامج، وهي بدورها تصدر تعليمات إلى الوحدة الحسابية (بالإنجليزية: arithmetic unit) لتشغيل البيانات التي في الذاكرة ثم تنقل النتائج إلى وحدة الإخراج التي قد تكون في شكل وحدة طباعة printer أو قد تعرض النتائج على جهاز عرض مرئي مثل شاشة التليفزيون وتقوم الحاسبة الالكترونية بمعالجة البيانات التي تكون في شكل أرقام، مستخدمة نظام عد ثنائي (بالإنجليزية: binary system)، وهذا النظام يستخدم فقط الرقمين 1، صفر الذين يمكن تمثيلهما في دوائر الحاسبة الالكترونية بتدفق التيار (1) أو عدم تدفق التيار (صفر) ويطلق لفظ البرنامج على مجموعة التعليمات التي يتم إدخالها إلى الحاسبة الالكترونية، وهي يجب أيضا أن تحول إلى النظام الثنائي. ولكن هذا التحويل لا يقوم به المبرمج بطريقة مباشرة، فهو يكتب البرنامج بلغة سهلة وتقوم الحاسبة بتفهمه ثم تحوله إلى رمز ثنائي، وهناك ثلاث لغات شائعة الاستعمال في الحاسبة الالكترونية، هي فورتران (بالإنكليزية: fortran) وكوبول (بالإنكليزية: cobol) وبيسيك (بالإنكليزية: basic) وقبل أن يقوم المبرمج بكتابة البرنامج، عليه أن يتأكد مما يريده من الحاسبة الالكترونية، فهو يقوم بما يطلق عليه "تحليل النظم" أي تحديد تفاصيل العميات التي يجب أن تقوم بها الحاسبة الالكترونية، ويتم هذا في شكل خريطة تدفق (بالإنجليزية: flow chart) تقوم بتحويل العمليات إلى قرارات متتابعة بنعم أو لا يرمز لها (نعم = 1)، (لا = صفر) في الحاسبة الالكترونية.
في مجال تصنيع الانسالات يوجد القليل جدا من الضوابط لتصميم البرمجيات وعتاد الحاسوب الخاصة بالانسالات وانعدام وجود ظوابط قياسية يعيق استعمال البرمجيات الخاصة لانسالة معين في نوع آخر من الانسالات هناك مشاريع مستقبلية لكتابة برمجيات قياسية عامة يمكن استعمالها وإعادة استعمالها في أنواع متعددة من الانسالة ات. في لغة جافا على سبيل المثال والموضح في الصورة الدائرة الصغيرة تشير إلى الانسالة والخط المحيط به يمثل الحواجز أو العوائق في طريق الانسالة وفي هذه الحالة على سبيل المثال سوف يتم كتابة برنامج لاستعمال وتنشيط مستشعر الليزر لقياس البعد عن العائق واستعمال مستشعر الدوران للانحراف عن الحاجز وهناك العديد من الخوارزميات المشابهة المصممة للاستدلال على نمط أو مشكلة معينة وإيجاد ردة الفعل المناسبة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق