روبوت
روبوت هوندا أسيمو في معرض إكسبو نموذج عن الروبوتات الإنسانية 2005.
تستخدم الروبوتات عادة للقيام بالأعمال الصناعية، وهنا تظهر ذراع روبوت تستخدم في مصنع للزجاج.
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 والمهندسون في تقديم أنظمة آلية متنوعة للكثير من الصناعات. بسبب التطور الهائل للحواسيب والذكاء الإصطناعي والتقنيات، فالإنسان اليوم على حافة إنجازات كبيرة في مجال علوم تصميم الروبوتات.نظرة عامة للروبوت الآلي
هناك جدل حول التعريف الدقيق للإنسالة فلا يعتبر البعض السيارة أو الطائرة ذات التحكم عن بعد بمثابة إنسان آلي لعدم امتلاكها وسيلة التفكير وإتخاذ القرار بنفسها ويورد البعض مثالاً بأنه إذا كان باستطاعة الإنسان الآلي ان ينفذ برنامج
معد سلفا بإبتعادها عن حاجز خطوتين إلى الوراء على سبيل المثال والاتجاه
نحو اليمين أو اليسار والاستمرار بالتقدم فإن هذا يمكن اعتباره انسالة
حقيقية.[1] الفكرة في هذا الجدل أن الانسالة الحقيقية حسب اعتقاد البعض يجب أن تمتلك ذكاء اصطناعي ولها القدرة على تمييز الأنماط والتعرف على النظم والاستدلال والاستنتاج
ومع التطور يبدو أن هناك ترتيباً طبقياً حتى في الانسالات فهناك الانسالة
الثابتة العاملة وهناك المتحركة المرنة وهناك الطبقة الذكية الشبه مستقلة
القادرة على التعلم.
هناك أنواع عديدة من الإنسان الآلي منها ما يستعمل في القطاع الصناعي والتي هي عبارة عن أجهزة أوتوماتيكية يمكن تطويعها وإعادة برمجتها ويستعمل لأغراض عديدة بإمكانها الحركة على ثلاثة محاور أو أكثر ويستعمل هذا النوع في الشركات الصناعية الكبرى لغرض لحم المعادن والصباغة والكوي وإلتقاط ونقل الأجسام ومراقبة جودة أو صلاحية المنتج النهائي للمصنع كما يقوم بتجميع أجزاء السيارات في المصانع. وهذه الإنسالات مبرمجة عادةً لتنفيذ مهامها بصورة سريعة ومكررة ودقيقة [2] وتم لاحقاً إضافة مايسمى الرؤية الحاسوبية (بالإنجليزية: Computer vision) لهذه الإنسالات مما جعلها تتمتع بنوع من الاستقلالية والمرونة في تنفيذ المهام المبرمجة بقدرتها على فهم وتحليل الصور التي تستقبلها في حاسوب خاص مثبت في الإنسالة.[3]
وهناك من أشكال الإنسان الآلي ما هو قادر على الحركة والقيادة ومنها الطائرة بدون طيار (الطيران الآلي)، البريداتور والطائرات ذات التحكم الذاتي التي تستعمل شبكات عصبونية اصطناعية مثلاً [4] وتعتبر الانسالتان اللتان أرسلتهما ناسا في عام 2004 إلى سطح المريخ من أشهر الانسالات المتحركة.[5]
وهناك من الإنسالات ما هو قادر على إعادة تجميع نفسه بصورة شبه مستقلة على
سبيل المثال تصغير حجمه للمرور خلال نفق ضيق وهذه الانسالات تحوي في نموذجها على عدة روابط مع وحدة المعالجة المركزية وومستقبلات الإيعزات والذاكرة وهذه الانسالات قادرة على بعض الحركات الشبه مطاطية لإحتواءها على وحدة مرنة إما عن طريق تحويل طاقة الهواء المضغوط في إسطوانات إلى حركات خطية أو دورانية يتم الحركة بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية وهناك أساليب متطورة أخرى عديدة ومنها أسلوب جهاز المرآة الدقيقة الرقمي (بالإنجليزية:
Digital micromirror device) التي ظهرت لأول مرة في عام 1987 وكانت
فكرتها قائمة على نصب عدة آلاف من المرايا الدقيقة والصغيرة جداً في
الإنسالة لتتجاوب مع عنصر الصورة لإضافة مرونة أكثر في حركة وردة فعل الإنسالة[6].
هناك أيضاً أنواع من الإنسالة تقوم بالأعمال المنزلية، وتعلم الأطفال وتلعب الشطرنج. هذا النوع من الإنسالات يطلق عليها تسمية الإنسالة الاجتماعية (بالإنجليزية:
Social robot) وهي تتميز بدرجة عالية من الاستقلالية ولا يمكن إطلاق
مصطلح الربوت الاجتماعي على الأداة التي يتحكم بها الإنسان من بعيد ويجب على الانسالة الاجتماعي النجاح في اختبارين رئيسيين لتصنيفه على أنه إنسالة اجتماعي:
</li>
نادراً ما تبنى الإنسالات في شكل إنسان بشري. ويمكن القول بأن الإنسالة
هي جهاز أو آلة يمكنها أن تحل محل الإنسان في بعض المواقف. ويتوقف شكلها
الخارجي على المهمة التي صنعت من أجلها. إن الجسم البشري جهاز عضوي ذو
قدرات عالية يستطيع القيام بالعديد من الوظائف. ويمكن للإنسالة أن تقوم
بمهام خاصة قد تثير السأم لدى الإنسان البشري، أو تستغرق وقتاً طويلاً جداً
أو تمثل خطورة إذا مارسها البشر، ومن ثم فيتم تصنيع الإنسالة لأداء أعمال
محدودة.
[عدل] فكرة الانسالة في التاريخ القديم
يمكن أن ترجع جذور الانسالة الحديث، إلى أجهزة آلية اخترعت في الماضي البعيد وأطلق عليها "الآلات ذاتية الحركة". ففي طيبة في عهد قدماء المصريين حوالي عام 1500 قبل الميلاد كان يوجد تمثال للملك ممنون يصدرأصواتا جميلة في الصباح. وفي اليونان - في القرن الرابع ق.م. - اخترع أركيتاس عالم الرياضيات، حمامة آلية يمكنها الطيران. وفي القرن الثالث قبل الميلاد، اخترع ستيسيبيوس العديد من الأجهزة الآلية ومنها آلة موسيقية تشبه الأرغن تعمل بالمياه وساعة
مائية. ولم تكن هذه أول ساعة مائية في التاريخ، فقد عرفها القدماء
المصريون، ولكن تميزت ساعة ستيسيبيوس بأنها مزودة بجهاز يجعل مستوى المياه ثابتا، وهي تعمل بنفس طريقة الغرفة العائمة في كاربريتور السيارة الحديثة.
دمية كاراكوري يابانية أليّة مخصصة لتقديم الشاي، من القرن التاسع عشر، في متحف طوكيو الوطني للعلوم.
وكان هيرون الأسكندري الذي عاش حوالي 150 ميلادي مخترعا فذا. فقد اخترع آلات تعمل بتدفق المياه، وبالثقل وحتى بالبخار، ومن أهم اختراعاته آلة aeolipile التي تعتبر الشكل الأول للتوربين
الذي يدار بقوة البخار، كما صمم أيضا آلة ميكامعاشرةية توزع المياه المقدسة،
وطائرا آليا يمكنه الطيران والشرب والغناء، ومسرحا آليا، وتمثال هرقل وهو يصارع التنين
والذي يمكنه تحريكه بتدفق المياه داخله. وشرح هيرون الاسكندري معظم هذه
الأجهزة الآلية في كتابه automatopoietica وعبر القرون التالية، ظهرت
مخترعات رائعة في الشرق الأقصى والأوسط، في الصين، وفي الهند وفي اليابان وفي الجزيرة العربية. وفي كتاب رسالة الجزري
الذي يتضمن سردا للأجهزة الآلية التي اخترعها العرب - وصفا لأحد هذه
الأجهزة والتي أطلق عليها نافورة الطاووس التي كانت تستخدم لغسل الأيدي،
فتقدم المياه والصابون والمنشقة آليا.وبسبب هذا الاختراع يطلق على الجزري "أبي الإنسان الآلي".
في أوروبا في القرون الوسطى، اهتم الفيلسوفان ألبرت فاجنوس وروجر باكون
اهتماما كبيرا بالآلات ذاتية الحركة، بل وصنعا البعض منها. وأدى اختراع
الساعة الآلية في أواخر القرن الثالث عشر، إلى إمداد الآلات الذاتية الحركة
بالقوة الميكامعاشرةية اللازمة لها، وهكذا أمكن اختراع الساعة التي تدق الأجراس لتعلن الوقت. في القرن الثامن عشر، أنتج صناع اللعب عددا كبيرا من الآلات الذاتية الحركة والتي كانت في شكل الإنسان ويمكنها الكلام وعزف الموسيقى والكتابة وحتى لعب الشطرنج. ومن أشهر المخترعين لهذه اللعب رجل فرنسي اسمه جاك دي فوكاسون الذي صمم نولا نسيجيا آليا(ذاتي الحركة) وفي عام 1801 استخدم هذا التصميم مخترع فرنسي آخر يندعى جوزيف ماري جاكار،
لينتج نولا للنسيج يعمل بتحكم مجموعة من البطاقات المثقبة. في القرن
الثامن عشر استخدم جهازين آليين آخرين، تطبيقا لمبدأ التغذية الراجعة (بالإنجليزية: feed back) التي تعتبر شرطا أساسيا لنظم الرقابة الآلية ذاتية التغذية (أوتوماتيكية). وهذان الجهازان الآليان هما مروحة الطاحونة
الهوائية التي تبقي الريش متجهة نحو الريح ومن ثم تستمر الطاحونة الهوائية
في الدوران، أما الجهاز الثاني فكان المنظم والمتحكم الآلي للمحرك البخاري
وهو الذي يجعله مستمرا في الدوران بسرعة ثابتة.
[عدل] الانسالة من نسج خيال الأدباء
مشهد من مسرحية كارل كابك في عام 1920 "انسالة روسوم العالمي"، تظهر 3 روبوتات.
إمرأة آليّة، روبوت مصمم على هيئة إمرأة، قد لا يبالي بعض الناس بمنظره الخارجي، بينما يجده البعض الأخر منفرا.[9]
كان الأديب التشيكي كارل كابك هو أول من أطلق كلمة robot وكان ذلك في
أوائل القرن العشرين، ومن ثم ذاع استخدام هذه الكلمة، وبعد إنتاج روايته
الشهيرة انسالة روسوم العالمي (بالإنجليزية: rossum's universal robots) في مدينة براغ سنة 1921 حيث صور الكاتب الانسالة وكأنه إنسان ولكنه آلة يمكن إنتاجها في المصنع بسرعة وبتكلفة قليلة. وقد اشتقت كلمة انسالة من الكلمة التشيكية robota وتعني أعمال السخرة أو العبودية. وهكذا اعتبر الانسالة عبدا للجنس البشري، أو مجرد إنسان آلي أو أوتوماتيكي. بعد سنتين من صدور الرواية تمت ترجمتها إلى الإنجليزية وفي أكتوبر 1922 تم تحويل الرواية إلى عمل مسرحي تم تقديمه على مسرح جاريك في نيويورك وفيه يسافر البروفيسور روسوم إلى جزيرة نائية لغرض دراسة أمواج البحر ويحاول أثناء وجوده على الجزيرة تصنيع مادة حية من مزج مواد كيميائية ويحاول لسنوات خلق هذا الكائن فتفشل محاولاته في خلق كلب وبعد 10 سنوات يتمكن من تصنيع انسالة بمساعدة ابنه.[10]
و لا يقتصر ظهور الانسالة على الخيال الأدبي الحديث، ففي عام 1818 صدرت أول رواية عن الإنسان الآلي وهي فرانكشتاين التي كتبتها ماري شيللي الزوجة الثانية عشر للشاعر المعروف شيللي، وكانت تتميز هذه الرواية بالرعب، وتتلخص بأن عالما يدعى فرانكشتاين قد استطاع أن يجمع إنسانا
حيا من أجزاء الجثث الآدمية ولكن هذا الإنسان تحول إلى مسخ خاف منه الناس
وطردوه وبالتالي ثار على خالقه وأصبح أداة للشر، وقد وضعت ماري شيللي
عنوانا مرعبا لقصتها "برميثيوس الحديث" وهي بهذا تقصد اسطورة بروميثيوس اليونانية، والذي خلق الإنسان من الماء والطين ثم نفخ فيه الآلهة أثينا من أنفاس الحياة.
ظهر العديد من الانسالة والاندرويد (الانسالة الذي على شكل الإنسان) في الأفلام السينمائية والتلفزيونية عبر السنين، والبعض منهم ودود ويلقى الإعجاب من المشاهدين، ففي فيلم الكوكب المحرم (بالإنجليزية: forbidden planet) يظهر الانسالة "روبي الودود" ويظهر الانسالة أيضا في فيلم حرب العوالم (فيلم 2005)، وفي فيلم حرب النجوم يظهر الثنائي الهزلي r2d2، c3po وثمة أنواع أخرى تبدو في صورة شريرة مثل الانسالة كوج وداليكس المرعب من المسلسل التلفزيوني dr.who
وهذه النماذج الشريرة هي التي أساءت إلى الانسالة، حتى أن البعض يتخوف من
استخدام الانسالة في الأعمال اليومية، وبذلك لا يعتمد الناس عليهم تماما في
حياتهم. وللتخفيف من هذه المخاوف، اقترح كاتب الخيال العلمي الشهير إسحق أزيموف أن يبرمج الانسالة بحيث يلتزم بالمبادئ التالية والتي أطلق عليها قوانين الانسالة(بالإنجليزية: laws of robotics).
[عدل] الانسالة جورج
كان جورج من أوائل الانسالات التي ظهرت. يقوم جورج بقيادة الطائرات معظم
الوقت، إنه الطيار الآلي ،وتم اختراعه من قبل المهندس الكهربائي إلمر سبيري مؤسس شركة سبيري للكهربائيات [11] في عام 1913، وكان نموذج الطيار الآلي الأول عبارة عن بوصلة مغناطيسية مرتبطة مع جهاز لقراءة الارتفاع وجهاز يؤشر إلى الاتجاه الذي تسير فيه الطائرة (جيرسكوب)
ويتميز الجيروسكوب بأنه يظل محافظا على الاتجاه الذي تسير فيه الطائرة،
ويترك الطيارون البشر مسؤولية الطيران إلى الانسالة جورج، وبمجرد أن تستقر الطائرة في الاتجاه الصحيح لرحلتها، ويلاحظ جورج أي تغير رأسي أو أفقي أثناء الطيران ويتخذ الإجراءات التصحيحية فورا. قام المخترع الأمريكي إلمر سبيري (بالإنكليزية: Elmer Ambrose Sperry) (1860 - 1930) بتجربته للطيار الآلي على الملأ بقيادة طائرة ويداه في الهواء.[12] في عام 1954 تم تصميم أول انسالة صناعية كان اسم مخترعها جورج، أيضا، تم تصميمه من قبل المهندس جورج ديفول (بالإنكليزية: George Devol ) (مواليد 1912) الذي لم يتخرج من اية كلية للهندسة
وإنما إستند على التعلم الذاتي والمراقبة ويعتبر من رواد مخترعي الانسالة
الصناعي وكان مهمة هذا الانسالة الرئيسية التقاط وتحويل الأجسام الثقيلة من
مكان لآخر وتم تطويره لاحقا للقيام بتلحيم المعادن.
[عدل] تشريح الانسالة
لقد كان هدف العلماء اختراع انسالة تستطيع القيام بالأعمال التي يؤديها الإنسان البشري، وبالتالي احلاله محل الإنسان في وظائف معينة وخاصة في مجال الصناعة.
و يتكون الانسالة من نظم إلكترونية وأجهزة حساسة تناظر الجهاز العصبي
وأعضاء الحس للإنسان البشري أحيانا. وللانسالة أيضا عقل إلكتروني هو عبارة
عن حاسبة إلكترونية وبتطور استخدام الشرائح الألكترونية في الحاسبة أصبح
من الممكن تجهيز الانسالة بعقل إلكتروني بالغ القوة، ومن ثم فمن الممكن
برمجته ليكون قادرا على أداء العمليات المعقدة. وفي الواقع أن تطور هذا
العقل الألكتروني قد فاق النظم الأخرى من أجهزة الانسالة، وأصبح ذا كفاءة
عالية في التشغيل. إن التخاطب مع الانسالة أمر صعب، ولا بد من استخدام إحدى
لغات الحاسبة الإلكترونية، يستفيد علماء الانسالة في تجاربهم من دراسة
أوجه التشابة بين نظم الاتصال والتحكم في الإنسان البشري ونظيرها في الآلة.
ويعرف هذا الفرع من العلم باسم السايبرناتيكا (بالإنجليزية: cybernetics)، وقد اشتق هذه الكلمة لاول مرة العالم الرياضي الأمريكي نوربرت فاينر في كتاب نشر له عام 1948.
عندما يكون مطلوبا صناعة انسالة شبيه للإنسان العادي فإنه يمكن توظيف قواعد الإلكترونيات البيولوجية (بالإنجليزية: biological electronics) (نبضات مصدرها عضوي حيوي). وباختصار بيومعاشرة (بالإنجليزية: bionics) فمثلا تستخدم أذرع وأيدي صناعية ولكنها حساسة وتستجيب في حركتها إلى النبضات الكهربائية الدقيقة والتي تنشأ عن عضلات الجسم البشري العادية وكذلك أيضا أجزاء غير متحركة مثل العيون البلاستيكية والشرايين الصناعية ومفاصل الورك المصنوعة من المعدن أو الخزف.
و يعكف العلماء على اختراع المزيد من الأطراف والأجزاء الصناعية
التعويضية للجسم البشري مثل ضابطة النبض التي تعمل بالنظائر المشعة وتستخدم
في تقوية القلب البشري. وإذا ضعف قلب الإنسان أو كليته
لأمكن استبدالهما من زرع أعضاء جديدة في شخص آخر يتبرع بهما. وربما في
المستقبل القريب، يمكن زرع قلوب صناعية كاملة لمن يحتاجها من المرضى
بالقلب. ويتنبأ العلماء بأنه في نهاية القرن الواحد والعشرين سيمكن استبدال
كافة أجزاء الجسم البشري بأخرى صناعية، وربما يؤدي هذا إلى وجود الشخص
الذي جزء منه آدمي والجزء الآخر آلي مثل الرجل الألكتروبيولوجي (بالإنجليزية: bionic man) بطل المسلسل التلفزيوني الشهير رجل الستة ملايين دولار وهو إنسان مختلط أعيد بناء جسمه من بقايا جسم رائد فضاء يحتضر بعد تحطم سفينته أثناء عودتها لكوكب الأرض، وأمكن باستبدال أجزاء من جسمه بأخرى صناعية أن يأتي بأعمال خارقة.
[عدل] نظم الانسالة
يمكن مقارنة أجزاء ونظم الانسالة بمثيلاتها في الجسم البشري، فالأذن والصوت البشري تستبدلان بميكرفون يحول موجات الصوت إلى نبضات كهربائية بينما يقوم مكبر صوت آخر بالعملية العكسية. وتقوم خلية كهروضوئية أو كاميرا تلفزيونية بتحويل موجات الضوء إلى نبضات كهربائية وهي في هذا بديلة عن العين
البشرية. والنبضات الكهربائية التي تصدر عن الميكروفون أو الكاميرا
التلفزيونية في الانسالة، تشبه الإشارات والنبضات التي تتدفق خلال الجهاز العصبي للإنسان، وهي تنقل في الانسالة بواسطة أسلاك من النحاس أو الدوائر الكهربائية المطبوعة على صفيحة السليكون، وبدلا من الأوعية الدموية في الإنسان فإن الانسالة يحتوي على شبكة من الأنابيب تحتوي على سوائل لها قوة ضغط معينة حيث يتحرك الأخير عن طريق الضغط الهيدورليكي لهذه السوائل.
[عدل] الأنظمة البصرية في الروبوت
في الانساليات القديمة كان العين عبارة عن كاميرا تنقل المعلومات المرئية إلى البرمجيات لغرض تحليلها وكان هناك صعوبة في هذا النموذج حيث كانت الانسالة يجد صعوبة في التمييز فيما إذا كان يتحرك بخطوات نحو الأمام اويتحرك بشكل دائري في حلقة مفرغة وكان سبب هذه الصعوبة هو الاعتماد على كاميرا (عين) واحدة. منذ عام 2003 يعمل الباحثون على الاعتماد على أكثر من كاميرا واحدة ويشبه الباحثون الأسلوب القديم للرؤية في الانسالة بالنظر من خلال إسطوانة ضيقة يصعب فيها رؤية شمولية وخاصة عند الإلتفات والحل حسب الباحثين في جامعة ميريلاند في الولايات المتحدة
هو نصب عين متطورة في مؤخرة الجزء العلوي من الانسالة وهذا العين عبارة عن
9 كاميرات رقمية بجم كرة قدم مصغرة وتم تسميتها بعين أرجوس (بالإنكليزية: Argus eye) تيمنا بالإله اليوناني الذي كان جسمه مغطى بمئات العيون. يختلف نظم العين في الانسالة حسب نوع الانسالة ففي الانسالة ات البسيطة يكون نموذج العين عبارة عن مقاومة كهربائية إلى كاميرات فيديو فائقة الدقة مزودة ببرمجيات معالجة الضوء (بالإنكليزية: light detection and processing systems) في الانسالة ات المتطورة ويفضل العلماء محاكاة نموذج عين الحشرات لصناعة وتصميم الأعين الانسالة ية وذلك لصغر حجم الدماغ ومركز معالجة المرئيات في عقل الحشرات.[18] يحوي الأعين الانسالة ية في انسالة سبيرت Spirit الموجود على سطح المريخ على كاميرا بانورامية (بالإنكليزية: Pancam) بإستطاعتها الإلتفات 360 درجة ونقل صورة شمولية للسطح المحيط بالانسالة يبلغ وزن هذه الكاميرا 270 غرام وحجمها بقدر قبضة اليد وبإستطاعتها إنتاج صور يبلغ مقدار عنصر الصورة فيها إلى 24,000 بكسل.[19]
[عدل] اللغة الانسالية
نظام تمييز وتحليل الأصوات المسموعة في الانسالة عبارة عن تحويل إشارات صوتية يتم التقاطها بواسطة ميكروفون إلى مجموعة من الكلمات المكتوبة المفهومة للانسالة والمخزونة في برمجيات الانسالة التي تقوم بتحليل ومحاكاة فهم اللغات الطبيعية ويطلق على هذه العملية معالجة اللغات الطبيعية وهناك العديد من التقنيات المستخدمة في تمييز وتحليل الأصوات منها الشبكات العصبونية الاصطناعية وشبكات عصبونية أمامية التغذية خلفية النقل وتحويل فوريي السريع والشبكات العصبونية. يوجد هناك برمجيات تمييز المحادثة (بالإنجليزية: Speech Recognition Software) ونموذج العتاد الصلب لتمييز المحادثة (بالإنجليزية: Speech Recognition Hardwarew Module) وتعتبر الأولى أكثر تطورا من الثانية ولكنها متوفرة للغات محدودة.
على سبيل المثال عندما يصدر إيعاز إلى الانسالة بالذهاب إلى غرفة معينة كالمطبخ مثلا فإن الروبوب سوف يلتقط كلمة المطبخ مع كل البيانات المتعلقة بكلمة المطبخ من ناحية الوظيفة والأجواء المتعلقة بالكلمة والمخزونة في عتاد الحاسوب وعندما يعطى إيعاز غير مفهوم أو إيعاز غير منطقي كإختراق جدار مثلا فإن الانسالة ومن خلال عملية التغذية الراجعة حسب منظور علم السيبرنيتيك
سوف يرسل إيعازا جوابيا مضمونه إما ان الإيعاز غير مفهوم أو غير منطقي. في
الثمانينيات كان الباحثون يغذون برمجيات الانسالة بإيعزات مكونة من جملة
أو جملتين مثل "تحرك"، "إلتفت يمينا" ولكن بدأ التركيز مؤخرا على جمل طويلة
ومعقدة مشابهة لأساليب التحدث في الإنسان.
[عدل] المستشعرات الانسالية
المستشعرات هي نظم حسية. يقوم المستشعر بإلتقاط نمط معين من البيانات التي يجب تحليلها بواسطة البرمجيات لإنتاج ردة الفعل المناسبة والمبرمجة في الانسالة وفيما يلي بعض المستشعرات التي لاتتوفر كلها في جميع أنواع الانسالات:[20]
[عدل] المؤثرات الانسالية
ذراع إنسالة أثناء أعمال صيانة في مركبة فضائية
يحتوي أذرع الانسالة على نظام يقوم بعملية التغذية الراجعة (بالإنجليزية: feedback-driven connection) بين الإيعاز الحسي وردة الفعل الناتجة من ميكامعاشرةيات الإستجابة الآلية التي يقوم بتنظيمها وحدة المعالجة المركزية
كاستجابة للإيعاز المرسل من قبل المستشعرات. يختلف عدد ونوع المفاصل في
ذراع الانسالة حسب الغرض ويعتبر المفاصل الدورانية rotary والخطية linear
من أكثر الأنواع شيوعا [21]. في الانسالات المتطورة والمتخصصة بحقل الفضاء الخارجي يحوي الذراع على نظام تطويع ذو تحكم بعيد (بالإنجليزية: Remote Manipulator System) وتقوم بإلتقاط ونقل أدوات ومعدات، تم استعمالها لأول مرة عام 1981 وتم تطويرها والتركيز عليها بعد حادثة تحطم مركبة الفضاء كولومبيا لغرض برمجة الذراع للقيام بأعمال الصيانة والتصليح.[22] يستخدم ذراع الانسالة في مجال الطب أيضا وخاصة الجراحة وفي يونيو 2006 قام ذراع انسالي بأول عملية جراحية كاملة بدون اية مساعدة في مستشفى مدينة بوسطن وإستغرقت عملية القلب لعلاج إرتجاف الأذينين 50 دقيقة على مريض عمره 34 سنة [23]. هناك محاولات لصنع مستشعرات لمسية بالغة الدقة تتمكن من قراءة الكتابات البارزة مثل الكتابات على العملات المعدنية بمجرد اللمس [24] وهناك محاولات لتصنيع جلد صناعي في الولايات المتحدة ولكن المشروع لايزال في الأطوار التمهيدية.[25]
إن محاولة إنتاج جهاز يؤدي عمل الذراع البشرية، لهو أمر بالغ الصعوبة،
إن أعقد جهاز يشبه الذراع البشرية يؤدي فقط من 10 إلى 20 حركة مستقلة،
بينما تؤدي الذراع البشرية حوالي 40 حركة مستقلة. وتتميز النماذج المتقدمة
من الانسالة بأن أصابع يدها مرنة وتحتوي على أجهزة إحساس بحيث تدرك ما تلمسه، أما البعض الآخر فيتوافق مع عيون
إلكترونية حتى يمكن أن يعمل مستقلا كاليد البشرية. فاليد البشرية توجه إلى
هدفها لا شعوريا وفق ما تراه العين. ويمكن بسهولة أن نجعل الانسالة يتحرك
بوضعه فوق العجلات، ولكن قد يحدث هذا إذا أردنا أن نحركه فوق سطح أملس، أما
إذا كان السطح وعرا فلا تصلح هذه الطريقة.
[
روبوت هوندا أسيمو في معرض إكسبو نموذج عن الروبوتات الإنسانية 2005.
تستخدم الروبوتات عادة للقيام بالأعمال الصناعية، وهنا تظهر ذراع روبوت تستخدم في مصنع للزجاج.
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 والمهندسون في تقديم أنظمة آلية متنوعة للكثير من الصناعات. بسبب التطور الهائل للحواسيب والذكاء الإصطناعي والتقنيات، فالإنسان اليوم على حافة إنجازات كبيرة في مجال علوم تصميم الروبوتات.نظرة عامة للروبوت الآلي
هناك جدل حول التعريف الدقيق للإنسالة فلا يعتبر البعض السيارة أو الطائرة ذات التحكم عن بعد بمثابة إنسان آلي لعدم امتلاكها وسيلة التفكير وإتخاذ القرار بنفسها ويورد البعض مثالاً بأنه إذا كان باستطاعة الإنسان الآلي ان ينفذ برنامج
معد سلفا بإبتعادها عن حاجز خطوتين إلى الوراء على سبيل المثال والاتجاه
نحو اليمين أو اليسار والاستمرار بالتقدم فإن هذا يمكن اعتباره انسالة
حقيقية.[1] الفكرة في هذا الجدل أن الانسالة الحقيقية حسب اعتقاد البعض يجب أن تمتلك ذكاء اصطناعي ولها القدرة على تمييز الأنماط والتعرف على النظم والاستدلال والاستنتاج
ومع التطور يبدو أن هناك ترتيباً طبقياً حتى في الانسالات فهناك الانسالة
الثابتة العاملة وهناك المتحركة المرنة وهناك الطبقة الذكية الشبه مستقلة
القادرة على التعلم.
هناك أنواع عديدة من الإنسان الآلي منها ما يستعمل في القطاع الصناعي والتي هي عبارة عن أجهزة أوتوماتيكية يمكن تطويعها وإعادة برمجتها ويستعمل لأغراض عديدة بإمكانها الحركة على ثلاثة محاور أو أكثر ويستعمل هذا النوع في الشركات الصناعية الكبرى لغرض لحم المعادن والصباغة والكوي وإلتقاط ونقل الأجسام ومراقبة جودة أو صلاحية المنتج النهائي للمصنع كما يقوم بتجميع أجزاء السيارات في المصانع. وهذه الإنسالات مبرمجة عادةً لتنفيذ مهامها بصورة سريعة ومكررة ودقيقة [2] وتم لاحقاً إضافة مايسمى الرؤية الحاسوبية (بالإنجليزية: Computer vision) لهذه الإنسالات مما جعلها تتمتع بنوع من الاستقلالية والمرونة في تنفيذ المهام المبرمجة بقدرتها على فهم وتحليل الصور التي تستقبلها في حاسوب خاص مثبت في الإنسالة.[3]
وهناك من أشكال الإنسان الآلي ما هو قادر على الحركة والقيادة ومنها الطائرة بدون طيار (الطيران الآلي)، البريداتور والطائرات ذات التحكم الذاتي التي تستعمل شبكات عصبونية اصطناعية مثلاً [4] وتعتبر الانسالتان اللتان أرسلتهما ناسا في عام 2004 إلى سطح المريخ من أشهر الانسالات المتحركة.[5]
وهناك من الإنسالات ما هو قادر على إعادة تجميع نفسه بصورة شبه مستقلة على
سبيل المثال تصغير حجمه للمرور خلال نفق ضيق وهذه الانسالات تحوي في نموذجها على عدة روابط مع وحدة المعالجة المركزية وومستقبلات الإيعزات والذاكرة وهذه الانسالات قادرة على بعض الحركات الشبه مطاطية لإحتواءها على وحدة مرنة إما عن طريق تحويل طاقة الهواء المضغوط في إسطوانات إلى حركات خطية أو دورانية يتم الحركة بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية وهناك أساليب متطورة أخرى عديدة ومنها أسلوب جهاز المرآة الدقيقة الرقمي (بالإنجليزية:
Digital micromirror device) التي ظهرت لأول مرة في عام 1987 وكانت
فكرتها قائمة على نصب عدة آلاف من المرايا الدقيقة والصغيرة جداً في
الإنسالة لتتجاوب مع عنصر الصورة لإضافة مرونة أكثر في حركة وردة فعل الإنسالة[6].
هناك أيضاً أنواع من الإنسالة تقوم بالأعمال المنزلية، وتعلم الأطفال وتلعب الشطرنج. هذا النوع من الإنسالات يطلق عليها تسمية الإنسالة الاجتماعية (بالإنجليزية:
Social robot) وهي تتميز بدرجة عالية من الاستقلالية ولا يمكن إطلاق
مصطلح الربوت الاجتماعي على الأداة التي يتحكم بها الإنسان من بعيد ويجب على الانسالة الاجتماعي النجاح في اختبارين رئيسيين لتصنيفه على أنه إنسالة اجتماعي:
- اختبار تورنج : وهو اختبار لمعرفة ما إذا كان يمكن تسمية النظام الانسالي بالنظام الذكي. وضع هذا الاختبار عالم الرياضيات البريطاني آلان تورنج
(1912 - 1954) وهو عبارة عن حوار مع الربوت وإذا لم يستطع المختبر الجزم
100% من أن رسالة الجواب كانت من الإنسان أو من الإنسالة فإن الاختبار
يعتبر ناجحاً والانسالة ذكية.[7]
- اختبار إسحاق أسيموف وهو مدى التزام الانسالة بما يسمى قوانين الانسالة (بالإنجليزية: laws of robotics) وهي
- يجب ألا يتسبب الانسالة في حدوث أي أذى للإنسان البشري.
- يجب أن يطيع أوامر الإنسان البشري إلا إذا تعارضت مع القانون الأول.
- يجب أن يدافع عن نفسه إلا إذا تعارض مع القوانين الأول والثاني.[8]
</li>
نادراً ما تبنى الإنسالات في شكل إنسان بشري. ويمكن القول بأن الإنسالة
هي جهاز أو آلة يمكنها أن تحل محل الإنسان في بعض المواقف. ويتوقف شكلها
الخارجي على المهمة التي صنعت من أجلها. إن الجسم البشري جهاز عضوي ذو
قدرات عالية يستطيع القيام بالعديد من الوظائف. ويمكن للإنسالة أن تقوم
بمهام خاصة قد تثير السأم لدى الإنسان البشري، أو تستغرق وقتاً طويلاً جداً
أو تمثل خطورة إذا مارسها البشر، ومن ثم فيتم تصنيع الإنسالة لأداء أعمال
محدودة.
[عدل] فكرة الانسالة في التاريخ القديم
يمكن أن ترجع جذور الانسالة الحديث، إلى أجهزة آلية اخترعت في الماضي البعيد وأطلق عليها "الآلات ذاتية الحركة". ففي طيبة في عهد قدماء المصريين حوالي عام 1500 قبل الميلاد كان يوجد تمثال للملك ممنون يصدرأصواتا جميلة في الصباح. وفي اليونان - في القرن الرابع ق.م. - اخترع أركيتاس عالم الرياضيات، حمامة آلية يمكنها الطيران. وفي القرن الثالث قبل الميلاد، اخترع ستيسيبيوس العديد من الأجهزة الآلية ومنها آلة موسيقية تشبه الأرغن تعمل بالمياه وساعة
مائية. ولم تكن هذه أول ساعة مائية في التاريخ، فقد عرفها القدماء
المصريون، ولكن تميزت ساعة ستيسيبيوس بأنها مزودة بجهاز يجعل مستوى المياه ثابتا، وهي تعمل بنفس طريقة الغرفة العائمة في كاربريتور السيارة الحديثة.
دمية كاراكوري يابانية أليّة مخصصة لتقديم الشاي، من القرن التاسع عشر، في متحف طوكيو الوطني للعلوم.
وكان هيرون الأسكندري الذي عاش حوالي 150 ميلادي مخترعا فذا. فقد اخترع آلات تعمل بتدفق المياه، وبالثقل وحتى بالبخار، ومن أهم اختراعاته آلة aeolipile التي تعتبر الشكل الأول للتوربين
الذي يدار بقوة البخار، كما صمم أيضا آلة ميكامعاشرةية توزع المياه المقدسة،
وطائرا آليا يمكنه الطيران والشرب والغناء، ومسرحا آليا، وتمثال هرقل وهو يصارع التنين
والذي يمكنه تحريكه بتدفق المياه داخله. وشرح هيرون الاسكندري معظم هذه
الأجهزة الآلية في كتابه automatopoietica وعبر القرون التالية، ظهرت
مخترعات رائعة في الشرق الأقصى والأوسط، في الصين، وفي الهند وفي اليابان وفي الجزيرة العربية. وفي كتاب رسالة الجزري
الذي يتضمن سردا للأجهزة الآلية التي اخترعها العرب - وصفا لأحد هذه
الأجهزة والتي أطلق عليها نافورة الطاووس التي كانت تستخدم لغسل الأيدي،
فتقدم المياه والصابون والمنشقة آليا.وبسبب هذا الاختراع يطلق على الجزري "أبي الإنسان الآلي".
في أوروبا في القرون الوسطى، اهتم الفيلسوفان ألبرت فاجنوس وروجر باكون
اهتماما كبيرا بالآلات ذاتية الحركة، بل وصنعا البعض منها. وأدى اختراع
الساعة الآلية في أواخر القرن الثالث عشر، إلى إمداد الآلات الذاتية الحركة
بالقوة الميكامعاشرةية اللازمة لها، وهكذا أمكن اختراع الساعة التي تدق الأجراس لتعلن الوقت. في القرن الثامن عشر، أنتج صناع اللعب عددا كبيرا من الآلات الذاتية الحركة والتي كانت في شكل الإنسان ويمكنها الكلام وعزف الموسيقى والكتابة وحتى لعب الشطرنج. ومن أشهر المخترعين لهذه اللعب رجل فرنسي اسمه جاك دي فوكاسون الذي صمم نولا نسيجيا آليا(ذاتي الحركة) وفي عام 1801 استخدم هذا التصميم مخترع فرنسي آخر يندعى جوزيف ماري جاكار،
لينتج نولا للنسيج يعمل بتحكم مجموعة من البطاقات المثقبة. في القرن
الثامن عشر استخدم جهازين آليين آخرين، تطبيقا لمبدأ التغذية الراجعة (بالإنجليزية: feed back) التي تعتبر شرطا أساسيا لنظم الرقابة الآلية ذاتية التغذية (أوتوماتيكية). وهذان الجهازان الآليان هما مروحة الطاحونة
الهوائية التي تبقي الريش متجهة نحو الريح ومن ثم تستمر الطاحونة الهوائية
في الدوران، أما الجهاز الثاني فكان المنظم والمتحكم الآلي للمحرك البخاري
وهو الذي يجعله مستمرا في الدوران بسرعة ثابتة.
[عدل] الانسالة من نسج خيال الأدباء
مشهد من مسرحية كارل كابك في عام 1920 "انسالة روسوم العالمي"، تظهر 3 روبوتات.
إمرأة آليّة، روبوت مصمم على هيئة إمرأة، قد لا يبالي بعض الناس بمنظره الخارجي، بينما يجده البعض الأخر منفرا.[9]
كان الأديب التشيكي كارل كابك هو أول من أطلق كلمة robot وكان ذلك في
أوائل القرن العشرين، ومن ثم ذاع استخدام هذه الكلمة، وبعد إنتاج روايته
الشهيرة انسالة روسوم العالمي (بالإنجليزية: rossum's universal robots) في مدينة براغ سنة 1921 حيث صور الكاتب الانسالة وكأنه إنسان ولكنه آلة يمكن إنتاجها في المصنع بسرعة وبتكلفة قليلة. وقد اشتقت كلمة انسالة من الكلمة التشيكية robota وتعني أعمال السخرة أو العبودية. وهكذا اعتبر الانسالة عبدا للجنس البشري، أو مجرد إنسان آلي أو أوتوماتيكي. بعد سنتين من صدور الرواية تمت ترجمتها إلى الإنجليزية وفي أكتوبر 1922 تم تحويل الرواية إلى عمل مسرحي تم تقديمه على مسرح جاريك في نيويورك وفيه يسافر البروفيسور روسوم إلى جزيرة نائية لغرض دراسة أمواج البحر ويحاول أثناء وجوده على الجزيرة تصنيع مادة حية من مزج مواد كيميائية ويحاول لسنوات خلق هذا الكائن فتفشل محاولاته في خلق كلب وبعد 10 سنوات يتمكن من تصنيع انسالة بمساعدة ابنه.[10]
و لا يقتصر ظهور الانسالة على الخيال الأدبي الحديث، ففي عام 1818 صدرت أول رواية عن الإنسان الآلي وهي فرانكشتاين التي كتبتها ماري شيللي الزوجة الثانية عشر للشاعر المعروف شيللي، وكانت تتميز هذه الرواية بالرعب، وتتلخص بأن عالما يدعى فرانكشتاين قد استطاع أن يجمع إنسانا
حيا من أجزاء الجثث الآدمية ولكن هذا الإنسان تحول إلى مسخ خاف منه الناس
وطردوه وبالتالي ثار على خالقه وأصبح أداة للشر، وقد وضعت ماري شيللي
عنوانا مرعبا لقصتها "برميثيوس الحديث" وهي بهذا تقصد اسطورة بروميثيوس اليونانية، والذي خلق الإنسان من الماء والطين ثم نفخ فيه الآلهة أثينا من أنفاس الحياة.
ظهر العديد من الانسالة والاندرويد (الانسالة الذي على شكل الإنسان) في الأفلام السينمائية والتلفزيونية عبر السنين، والبعض منهم ودود ويلقى الإعجاب من المشاهدين، ففي فيلم الكوكب المحرم (بالإنجليزية: forbidden planet) يظهر الانسالة "روبي الودود" ويظهر الانسالة أيضا في فيلم حرب العوالم (فيلم 2005)، وفي فيلم حرب النجوم يظهر الثنائي الهزلي r2d2، c3po وثمة أنواع أخرى تبدو في صورة شريرة مثل الانسالة كوج وداليكس المرعب من المسلسل التلفزيوني dr.who
وهذه النماذج الشريرة هي التي أساءت إلى الانسالة، حتى أن البعض يتخوف من
استخدام الانسالة في الأعمال اليومية، وبذلك لا يعتمد الناس عليهم تماما في
حياتهم. وللتخفيف من هذه المخاوف، اقترح كاتب الخيال العلمي الشهير إسحق أزيموف أن يبرمج الانسالة بحيث يلتزم بالمبادئ التالية والتي أطلق عليها قوانين الانسالة(بالإنجليزية: laws of robotics).
[عدل] الانسالة جورج
كان جورج من أوائل الانسالات التي ظهرت. يقوم جورج بقيادة الطائرات معظم
الوقت، إنه الطيار الآلي ،وتم اختراعه من قبل المهندس الكهربائي إلمر سبيري مؤسس شركة سبيري للكهربائيات [11] في عام 1913، وكان نموذج الطيار الآلي الأول عبارة عن بوصلة مغناطيسية مرتبطة مع جهاز لقراءة الارتفاع وجهاز يؤشر إلى الاتجاه الذي تسير فيه الطائرة (جيرسكوب)
ويتميز الجيروسكوب بأنه يظل محافظا على الاتجاه الذي تسير فيه الطائرة،
ويترك الطيارون البشر مسؤولية الطيران إلى الانسالة جورج، وبمجرد أن تستقر الطائرة في الاتجاه الصحيح لرحلتها، ويلاحظ جورج أي تغير رأسي أو أفقي أثناء الطيران ويتخذ الإجراءات التصحيحية فورا. قام المخترع الأمريكي إلمر سبيري (بالإنكليزية: Elmer Ambrose Sperry) (1860 - 1930) بتجربته للطيار الآلي على الملأ بقيادة طائرة ويداه في الهواء.[12] في عام 1954 تم تصميم أول انسالة صناعية كان اسم مخترعها جورج، أيضا، تم تصميمه من قبل المهندس جورج ديفول (بالإنكليزية: George Devol ) (مواليد 1912) الذي لم يتخرج من اية كلية للهندسة
وإنما إستند على التعلم الذاتي والمراقبة ويعتبر من رواد مخترعي الانسالة
الصناعي وكان مهمة هذا الانسالة الرئيسية التقاط وتحويل الأجسام الثقيلة من
مكان لآخر وتم تطويره لاحقا للقيام بتلحيم المعادن.
[عدل] تشريح الانسالة
ويسمى Sensors يستعمل لمساعدة الانسالة لتحسس المؤثرات الخارجية فالبعض منها قادر على تحسس الحرارة في حين تتحسس أخرى الضغط أو الدوران أو الميلان أو المستشعرات الكهرومغناطيسية أو المستشعرات الضوئية بأنواعها.[13] | |
عادة ما يرمز به لما يمثل عقل الانسالة. أي أنه لا يقتصر على معالج البيانات فقط بل يتعداه إلى الوحدات المرافقة من ريجيسترات وإلكترونيات وذاكرة. بقدرته القيام بالعديد من الوظائف كتمييز الأنماط الخارجية أو توجيه الانسالة. كما يمكنه التعرف على الأشكال. تختلف البنية جسب مهمة الروبوت فهناك وحدات المعالجة القابلة للبرمجة كال FPGA وال PLC وهناك المعالجات المتخصصة DSP والمعالجات التي تحوي نظام تشغيل. وهي باختصار الجزء المكلف بتطبيق الخوارزميات المختلفة التي يحتاجها اللإنسان الآلي في تأدية مهمته. ويمكن أن يحتوي كل من الانسالات على معالج خاص به أو أن يشتركوا كلهم في معالج مركزي يسير العديد من الانسالات. | |
ويسمى Motor Controllers ويتراوح فولتياتها في الانسالة ات الصغيرة من 4.5 فولت إلى 36 فولت وإذا إرتفعت الفولتية المتولدة عن هذا الحد فيجب نصب أدوات تبريد في الانسالة.[14] | |
وهو الجزء المسؤول عن حركة الانسالة ويستعمل المحركات الكهربائية ومحركات الإحتراق half step mode مما يساعد على الدقة العالية [15] تختلف الطاقة المستعملة في تحريك الانسالة حسب النوع والغرض فقد تكون طاقة هوائية أو إلكترونية أو قوة الموائع. | |
وهي نقاط تبادل المعلومات بين الانسالة وعالمه الخارجي. ولبعضها قدرة للتعامل في ذبذبات تصل إلى 2.4 جيجاهرتز GHz. ويمكن تبادل المعلومات لا سلكيا أو عن طريق أسلاك باستعمال بروتوكولات GPIB وRS232. | |
هي برامج للسيطرة والتحكم بحركات الانسالة وإحداث سلسلة من الحركات والتأثيرات المتناسقة أو المرجوة.[16] | |
في العديد من الروبوتات يوجد ما يسمى Batteries and Chargers وهي يمكن أن تكون خلايا شمسية مربوطة بمحولات للطاقة وشاحنة صغيرة لإعادة شحن البطارية مثلا [17]. |
و يتكون الانسالة من نظم إلكترونية وأجهزة حساسة تناظر الجهاز العصبي
وأعضاء الحس للإنسان البشري أحيانا. وللانسالة أيضا عقل إلكتروني هو عبارة
عن حاسبة إلكترونية وبتطور استخدام الشرائح الألكترونية في الحاسبة أصبح
من الممكن تجهيز الانسالة بعقل إلكتروني بالغ القوة، ومن ثم فمن الممكن
برمجته ليكون قادرا على أداء العمليات المعقدة. وفي الواقع أن تطور هذا
العقل الألكتروني قد فاق النظم الأخرى من أجهزة الانسالة، وأصبح ذا كفاءة
عالية في التشغيل. إن التخاطب مع الانسالة أمر صعب، ولا بد من استخدام إحدى
لغات الحاسبة الإلكترونية، يستفيد علماء الانسالة في تجاربهم من دراسة
أوجه التشابة بين نظم الاتصال والتحكم في الإنسان البشري ونظيرها في الآلة.
ويعرف هذا الفرع من العلم باسم السايبرناتيكا (بالإنجليزية: cybernetics)، وقد اشتق هذه الكلمة لاول مرة العالم الرياضي الأمريكي نوربرت فاينر في كتاب نشر له عام 1948.
عندما يكون مطلوبا صناعة انسالة شبيه للإنسان العادي فإنه يمكن توظيف قواعد الإلكترونيات البيولوجية (بالإنجليزية: biological electronics) (نبضات مصدرها عضوي حيوي). وباختصار بيومعاشرة (بالإنجليزية: bionics) فمثلا تستخدم أذرع وأيدي صناعية ولكنها حساسة وتستجيب في حركتها إلى النبضات الكهربائية الدقيقة والتي تنشأ عن عضلات الجسم البشري العادية وكذلك أيضا أجزاء غير متحركة مثل العيون البلاستيكية والشرايين الصناعية ومفاصل الورك المصنوعة من المعدن أو الخزف.
و يعكف العلماء على اختراع المزيد من الأطراف والأجزاء الصناعية
التعويضية للجسم البشري مثل ضابطة النبض التي تعمل بالنظائر المشعة وتستخدم
في تقوية القلب البشري. وإذا ضعف قلب الإنسان أو كليته
لأمكن استبدالهما من زرع أعضاء جديدة في شخص آخر يتبرع بهما. وربما في
المستقبل القريب، يمكن زرع قلوب صناعية كاملة لمن يحتاجها من المرضى
بالقلب. ويتنبأ العلماء بأنه في نهاية القرن الواحد والعشرين سيمكن استبدال
كافة أجزاء الجسم البشري بأخرى صناعية، وربما يؤدي هذا إلى وجود الشخص
الذي جزء منه آدمي والجزء الآخر آلي مثل الرجل الألكتروبيولوجي (بالإنجليزية: bionic man) بطل المسلسل التلفزيوني الشهير رجل الستة ملايين دولار وهو إنسان مختلط أعيد بناء جسمه من بقايا جسم رائد فضاء يحتضر بعد تحطم سفينته أثناء عودتها لكوكب الأرض، وأمكن باستبدال أجزاء من جسمه بأخرى صناعية أن يأتي بأعمال خارقة.
[عدل] نظم الانسالة
يمكن مقارنة أجزاء ونظم الانسالة بمثيلاتها في الجسم البشري، فالأذن والصوت البشري تستبدلان بميكرفون يحول موجات الصوت إلى نبضات كهربائية بينما يقوم مكبر صوت آخر بالعملية العكسية. وتقوم خلية كهروضوئية أو كاميرا تلفزيونية بتحويل موجات الضوء إلى نبضات كهربائية وهي في هذا بديلة عن العين
البشرية. والنبضات الكهربائية التي تصدر عن الميكروفون أو الكاميرا
التلفزيونية في الانسالة، تشبه الإشارات والنبضات التي تتدفق خلال الجهاز العصبي للإنسان، وهي تنقل في الانسالة بواسطة أسلاك من النحاس أو الدوائر الكهربائية المطبوعة على صفيحة السليكون، وبدلا من الأوعية الدموية في الإنسان فإن الانسالة يحتوي على شبكة من الأنابيب تحتوي على سوائل لها قوة ضغط معينة حيث يتحرك الأخير عن طريق الضغط الهيدورليكي لهذه السوائل.
[عدل] الأنظمة البصرية في الروبوت
في الانساليات القديمة كان العين عبارة عن كاميرا تنقل المعلومات المرئية إلى البرمجيات لغرض تحليلها وكان هناك صعوبة في هذا النموذج حيث كانت الانسالة يجد صعوبة في التمييز فيما إذا كان يتحرك بخطوات نحو الأمام اويتحرك بشكل دائري في حلقة مفرغة وكان سبب هذه الصعوبة هو الاعتماد على كاميرا (عين) واحدة. منذ عام 2003 يعمل الباحثون على الاعتماد على أكثر من كاميرا واحدة ويشبه الباحثون الأسلوب القديم للرؤية في الانسالة بالنظر من خلال إسطوانة ضيقة يصعب فيها رؤية شمولية وخاصة عند الإلتفات والحل حسب الباحثين في جامعة ميريلاند في الولايات المتحدة
هو نصب عين متطورة في مؤخرة الجزء العلوي من الانسالة وهذا العين عبارة عن
9 كاميرات رقمية بجم كرة قدم مصغرة وتم تسميتها بعين أرجوس (بالإنكليزية: Argus eye) تيمنا بالإله اليوناني الذي كان جسمه مغطى بمئات العيون. يختلف نظم العين في الانسالة حسب نوع الانسالة ففي الانسالة ات البسيطة يكون نموذج العين عبارة عن مقاومة كهربائية إلى كاميرات فيديو فائقة الدقة مزودة ببرمجيات معالجة الضوء (بالإنكليزية: light detection and processing systems) في الانسالة ات المتطورة ويفضل العلماء محاكاة نموذج عين الحشرات لصناعة وتصميم الأعين الانسالة ية وذلك لصغر حجم الدماغ ومركز معالجة المرئيات في عقل الحشرات.[18] يحوي الأعين الانسالة ية في انسالة سبيرت Spirit الموجود على سطح المريخ على كاميرا بانورامية (بالإنكليزية: Pancam) بإستطاعتها الإلتفات 360 درجة ونقل صورة شمولية للسطح المحيط بالانسالة يبلغ وزن هذه الكاميرا 270 غرام وحجمها بقدر قبضة اليد وبإستطاعتها إنتاج صور يبلغ مقدار عنصر الصورة فيها إلى 24,000 بكسل.[19]
[عدل] اللغة الانسالية
نظام تمييز وتحليل الأصوات المسموعة في الانسالة عبارة عن تحويل إشارات صوتية يتم التقاطها بواسطة ميكروفون إلى مجموعة من الكلمات المكتوبة المفهومة للانسالة والمخزونة في برمجيات الانسالة التي تقوم بتحليل ومحاكاة فهم اللغات الطبيعية ويطلق على هذه العملية معالجة اللغات الطبيعية وهناك العديد من التقنيات المستخدمة في تمييز وتحليل الأصوات منها الشبكات العصبونية الاصطناعية وشبكات عصبونية أمامية التغذية خلفية النقل وتحويل فوريي السريع والشبكات العصبونية. يوجد هناك برمجيات تمييز المحادثة (بالإنجليزية: Speech Recognition Software) ونموذج العتاد الصلب لتمييز المحادثة (بالإنجليزية: Speech Recognition Hardwarew Module) وتعتبر الأولى أكثر تطورا من الثانية ولكنها متوفرة للغات محدودة.
على سبيل المثال عندما يصدر إيعاز إلى الانسالة بالذهاب إلى غرفة معينة كالمطبخ مثلا فإن الروبوب سوف يلتقط كلمة المطبخ مع كل البيانات المتعلقة بكلمة المطبخ من ناحية الوظيفة والأجواء المتعلقة بالكلمة والمخزونة في عتاد الحاسوب وعندما يعطى إيعاز غير مفهوم أو إيعاز غير منطقي كإختراق جدار مثلا فإن الانسالة ومن خلال عملية التغذية الراجعة حسب منظور علم السيبرنيتيك
سوف يرسل إيعازا جوابيا مضمونه إما ان الإيعاز غير مفهوم أو غير منطقي. في
الثمانينيات كان الباحثون يغذون برمجيات الانسالة بإيعزات مكونة من جملة
أو جملتين مثل "تحرك"، "إلتفت يمينا" ولكن بدأ التركيز مؤخرا على جمل طويلة
ومعقدة مشابهة لأساليب التحدث في الإنسان.
[عدل] المستشعرات الانسالية
المستشعرات هي نظم حسية. يقوم المستشعر بإلتقاط نمط معين من البيانات التي يجب تحليلها بواسطة البرمجيات لإنتاج ردة الفعل المناسبة والمبرمجة في الانسالة وفيما يلي بعض المستشعرات التي لاتتوفر كلها في جميع أنواع الانسالات:[20]
جيروسكوب | يقيس دوران المركز حول المحور ومدى انحرافه عنه. | |
نظام التموضع العالمي | يستلم إشارات من الأقمار الصناعية وغرضها تحديد البقعة الجغرافية التي تتتواجد بها الانسالة. | |
مستشعر الليزر | يستخدم الليزر لقياس البعد عن جسم معين لغرض الاستدلال على الحواجز والعوائق. | |
مستشعر اللمس | الكشف عن اتصال الانسالة بجسم خارجي كحائط وجسم داخلي كذراع الانسالة ويستند هذا المستشعر على تغير الضغط المسلط. | |
مستشعر الضوء | يقيس مستوى الإضاءة من 0% (معتم جدا) إلى 100% (مضيئ جدا) باعتمادها على ترانزستور ضوئي. كما يمكن أن يتم استعمال مستشعرات للطيف الغير المرئي من الضوء كالأشعة ما الحمراء. |
ذراع إنسالة أثناء أعمال صيانة في مركبة فضائية
يحتوي أذرع الانسالة على نظام يقوم بعملية التغذية الراجعة (بالإنجليزية: feedback-driven connection) بين الإيعاز الحسي وردة الفعل الناتجة من ميكامعاشرةيات الإستجابة الآلية التي يقوم بتنظيمها وحدة المعالجة المركزية
كاستجابة للإيعاز المرسل من قبل المستشعرات. يختلف عدد ونوع المفاصل في
ذراع الانسالة حسب الغرض ويعتبر المفاصل الدورانية rotary والخطية linear
من أكثر الأنواع شيوعا [21]. في الانسالات المتطورة والمتخصصة بحقل الفضاء الخارجي يحوي الذراع على نظام تطويع ذو تحكم بعيد (بالإنجليزية: Remote Manipulator System) وتقوم بإلتقاط ونقل أدوات ومعدات، تم استعمالها لأول مرة عام 1981 وتم تطويرها والتركيز عليها بعد حادثة تحطم مركبة الفضاء كولومبيا لغرض برمجة الذراع للقيام بأعمال الصيانة والتصليح.[22] يستخدم ذراع الانسالة في مجال الطب أيضا وخاصة الجراحة وفي يونيو 2006 قام ذراع انسالي بأول عملية جراحية كاملة بدون اية مساعدة في مستشفى مدينة بوسطن وإستغرقت عملية القلب لعلاج إرتجاف الأذينين 50 دقيقة على مريض عمره 34 سنة [23]. هناك محاولات لصنع مستشعرات لمسية بالغة الدقة تتمكن من قراءة الكتابات البارزة مثل الكتابات على العملات المعدنية بمجرد اللمس [24] وهناك محاولات لتصنيع جلد صناعي في الولايات المتحدة ولكن المشروع لايزال في الأطوار التمهيدية.[25]
إن محاولة إنتاج جهاز يؤدي عمل الذراع البشرية، لهو أمر بالغ الصعوبة،
إن أعقد جهاز يشبه الذراع البشرية يؤدي فقط من 10 إلى 20 حركة مستقلة،
بينما تؤدي الذراع البشرية حوالي 40 حركة مستقلة. وتتميز النماذج المتقدمة
من الانسالة بأن أصابع يدها مرنة وتحتوي على أجهزة إحساس بحيث تدرك ما تلمسه، أما البعض الآخر فيتوافق مع عيون
إلكترونية حتى يمكن أن يعمل مستقلا كاليد البشرية. فاليد البشرية توجه إلى
هدفها لا شعوريا وفق ما تراه العين. ويمكن بسهولة أن نجعل الانسالة يتحرك
بوضعه فوق العجلات، ولكن قد يحدث هذا إذا أردنا أن نحركه فوق سطح أملس، أما
إذا كان السطح وعرا فلا تصلح هذه الطريقة.
[
الخميس 30 يوليو - 12:06 من طرف تايجر باك
» الروبوت الالى للتغليف بالاسترتش
السبت 21 يونيو - 12:46 من طرف تايجر باك
» ماكينة استرتش بالت بالذراع
الأحد 1 يونيو - 13:38 من طرف تايجر باك
» سبعة العاب بلاى ستيشن روعة بحجم صغير جدا مع شرح التشغيل
الإثنين 18 فبراير - 21:02 من طرف الدريملاندحر
» كيف تصبح هاكر
الأربعاء 21 سبتمبر - 15:28 من طرف egypt man
» تحديث الصفحة اسطوانة تعلم برنامج المونتاج sony vegas فى 24 ساعة
الثلاثاء 20 سبتمبر - 16:39 من طرف egypt man
» >>> اسطوانة لتعليم الهاكرز باللغة العربية <<< (حقيقة وليست خيال)
الثلاثاء 20 سبتمبر - 16:24 من طرف egypt man
» اسطوانة تعلم لغة الـ Assembly لصنع الكراكات << باللغة العربية
الثلاثاء 20 سبتمبر - 15:35 من طرف egypt man
» هذا دي في دي هو مزيج من التطبيقات ، والمتخصصة في نصائح القرصنة لعام 2011 جديد
الثلاثاء 20 سبتمبر - 14:23 من طرف egypt man