الالكترونيات Electroniques تبحث في سلوك عناصر تطلقةسيلا من المتر

تقليص
X
تقليص
 
  • الصفحة لـ 1
  • تصفية - فلترة
  • الوقت
  • عرض
إلغاء تحديد الكل
مشاركات جديدة
السابق template التالي
  • #1

    الالكترونيات Electroniques تبحث في سلوك عناصر تطلقةسيلا من المتر




    الكترونيات

    Electronics - Electroniques

    الإلكترونيات

    كانت الإلكترونيات electronics تُعنى أصلاً بوصف سلوك الإلكترونات الحرة في الأوعية المفرغة من الهواء، ثم استعمل هذا المصطلح فيما بعد ليشمل سلوك هذه الإلكترونات في الغازات والسوائل والمواد الصلبة. وغدا في النهاية، فرعاً خاصاً من الهندسة الكهربائية. ويمكن القول إن الهندسة الكهربائية التي تهتم بدراسة حركة الإلكترونات في النواقل، هي فرع من الإلكترونيات التي تعنى بدراسة حركة الإلكترونات أينما ظهرت. والحقيقة في كل هذا أن مفهوم الإلكترون[ر] عام جداً وأساسي جداً حتى ليستحيل معها ظاهرياً الحد من مجال هذا الموضوع أو تطبيقاته الصناعية.
    تبحث الإلكترونيات في سلوك العناصر التي تطلق سيلاً من الإلكترونات في فراغ أو في غاز أو في أنبوب أو صمام أو تستعمل جريان إلكترونات في نصف ناقل semiconductor كما تبحث في تطبيقاتها. وتقوم الأجهزة الإلكترونية بعملها من دون الحاجة إلى حركة ميكانيكية، وهي تنجز بذلك مهام كثيرة بسرعة واقتصاد أكبر مما في الأجهزة الميكانيكية.
    وقد نما مجال الإلكترونيات واتسع اتساعاً كبيراً، فلم تعد التعريفات القديمة كافية على الإطلاق، وما هو اليوم جديد يصبح في الغد في عداد القديم بسبب التطور المتسارع في هذا الميدان الذي غزا مجالات الحياة كافة، وغدت الأجهزة الإلكترونية البحتة كالتلفاز والراديو والهاتف، وكذلك الأجهزة التي تتحكم في عمل مكنات أخرى كأجهزة تصنيع الآلات الميكانيكية والمحركات الكهربائية والطائرات والمركبات الفضائية والأسلحة، عصب الحياة في العالم المعاصر.
    تشمل الإلكترونيات مجالات واسعة كاللاسلكي والرادار والتلفزة، والأجهزة الملاحية، وأنظمة التحكم الصناعي والحواسيب والاتصالات وأجهزة التسجيل والاستعادة وأجهزة القياس والاختبار والأجهزة الطبية والأجهزة الأخرى التي تستعمل الأنابيب أو الصمامات الإلكترونية والعناصر نصف الناقلة. وبالمقابل يشمل مجال الكهرباء توليد الطاقة ونقلها والإضاءة والتجهيزات الأخرى التي ينحصر سريان الإلكترونات فيها في النواقل المعدنية. ولكن الأجهزة الكهربائية والإلكترونية غالباً ما يؤثر بعضها في بعض، ويرتبط بعضها ببعض، فعلى سبيل المثال يمكن أن يكون للمحرك تحكم إلكتروني في سرعة دورانه وأن تُشَغَّل «حاكمة» relay ما بوساطة خلية كهرضوئية، وأن يُشَغَّل جرس كهربائي بحساس sensor للموجات فوق الصوتية.
    لمحة تاريخية
    تمتد جذور الإلكترونيات إلى الكشوف الكهربائية التي تحققت في القرون السادس عشر والسابع عشر والثامن عشر. ومن الرجال الذين كان لهم السبق في هذه الكشوف ويليم جلبرت William Gilbert ونيوتن Newton في القرن السادس عشر، وكولومب Coulomb وغلفاني Galvani في القرن الثامن عشر، وأمبير Ampere وفارادي Faraday وأوم Ohm ومورس Morse وأديسون Adison وماركوني Marconi في القرن التاسع عشر، وغيرهم كثيرون.
    أما أصل كلمة إلكترون[ر] فموغل في القدم، وقد اشتقت من التسمية اليونانية للكهرمان الذي لاحظ الإغريق أنه يجذب الأجسام الخفيفة عندما يدلك. وقد لاحظ أديسون في السنوات الأولى من القرن العشرين ظهور ألق أزرق اللون في المصباح الكهربائي تحت شروط معينة من الفراغ والجهد، وفسر ذلك بسريان الإلكترونات السالبة من الطرف السالب (المهبط) إلى الطرف الموجب (المصعد) لفتيل المصباح، وسمى أحد طلاب أديسون هذه الظاهرة بالإصدار الحراري thermionic emission. وتوصل الباحث البريطاني فليمنغ إلى فكرة استخدام أثر أديسون هذا في استقبال الموجات الراديوية. فجهز صماماً مفرغاً بلوحين معدنيين، وسخن القطب السالب منه إلى درجة التوهج بوساطة بطارية فانبعثت الإلكترونات متجهة إلى القطب الموجب (المصعد). وعندما وضع الصمّام في دارة مستقبل راديوي، أصبح المصعد موجباً وسالباً بالتناوب بحسب تغيرات الموجات الراديوية القادمة، فكانت الإلكترونات تنجذب إلى المصعد عندما يكون موجباً وتصدر عنه عندما يكون سالباً، وقد سمح ذلك للتيار بالمرور باتجاه واحد. لقد أنتجت عملية التقويم هذه، التي سميت «كشفاً» detection أو «كشف التعديل» demodulation تيار خرج مقوم من الممكن استعماله لتشغيل مستقبل هاتفي أو أي جهاز تسجيل آخر، ولكن هذه الإشارات كانت ضعيفة جداً. وفي عام 1907 حسّن دي فورست De Forest صمام فليمينغ تحسيناً جذرياً بإدخال قطب ثالث بين المهبط والمصعد، له شكل المشواة، سمي «الشبكة». وقد أتاحت هذه الشبكة للصمام إعطاء الطاقة من دون استهلاكها في الدخل، وأصبح بالإمكان استعمال هذا الصمام الثلاثي مضخماً للإشارات الكهربائية. ثم طوِّر الصّمام الثلاثي بإضافة أقطاب أخرى فنتجت الصمامات المتعددة الشبكات التي استعملت لاحقاً على نطاق واسع في أجهزة التضخيم والتحكم والإرسال والاستقبال. وقد لوحظ تطور كبير في البث اللاسلكي الراديوي منذ عام 1920 وفي الوقت نفسه حصل تطور رئيسي في الأجهزة الإلكترونية الأخرى فاخترع المهندس الأمريكي الجنسية الروسي الأصل فلاديمير زفوريكين Vladimir Zworykin «الإيكونوسكوب» iconoscope وهو جهاز مبني على ظاهرة الأثر الكهرضوئي photoelectric effect أي إطلاق الإلكترونات من المعادن بفعل الضوء، الأمر الذي جعل مسح الصور وتحويلها إلى تيارات كهربائية ممكناً، وهذا هو أساس التلفزة.
    تطور صناعة الإلكترونيات
    دخلت صناعة الإلكترونيات في الحرب العالمية الثانية مرحلة تطور رئيسة، فقد حرضت هذه الحرب علماء الدول المحاربة ومهندسيها على الابتكار والإبداع. ولم تكد الحرب تقترب من نهايتها حتى كانت هذه الدول ولاسيما بريطانية والولايات المتحدة قد أقامت منشآت صناعية ضخمة لإنتاج الأجهزة الإلكترونية. وقد وفر اختراع الترانزستور عام 1948 بديلاً صغيراً وسهل التركيب للصمام المفرغ أعطى دفعاً جديداً للصناعة الإلكترونية، وسهل تطور الحاسوب[ر] خاصة فاتحاً بذلك المجال لإمكانات جديدة في الأتمتة. ومع طرح الدارات الميكروية microcircuits أولاً، ثم الدارات المتكاملة[ر] integrated circuits في أوائل الستينات، فتحت الإلكترونيات آفاقاً جديدة في الفضاء والمخابر والصناعة.
    وفي السبعينات من القرن العشرين وأوائل الثمانينات كانت الإلكترونيات واحدة من أكبر الصناعات في أمريكة، وكانت صناعة رئيسة في دول أخرى منها اليابان وألمانية الغربية وبريطانية وروسية. وفي نهاية عام 1990 احتلت هذه الصناعة مكانة رئيسة في الميزان التجاري بين دول كبرى مثل أمريكة واليابان، وقد تغدو هذه الصناعة قريباً الصناعة الكبرى في العالم أجمع.
    أثر الإلكترونيات في تطور المعرفة والمجتمع
    بدأ تطبيق الإلكترونيات في مجال الاتصالات البرقية في بداية القرن العشرين ثم ما لبث أن اتسع ليشمل الهاتف والإذاعة المسموعة (الراديو) ومن ثم الإذاعة المرئية (التلفزة). ودخلت الإلكترونيات المجال العسكري من الباب العريض في الحربين العالميتين الأولى والثانية على وجه الخصوص، وتلا ذلك دخول الإلكترونيات في تصنيع جميع الأدوات المنزلية والصناعية والتحكم في وظائف عملها بعد اختراع أنصاف النواقل. ومع دخول الدارات المتكاملة صَغُر حجم الأجهزة الإلكترونية وارتفعت كفايتها فأصبح بالإمكان، على سبيل المثال، صنع حاسوب الجيب وتصنيع تلفاز أو راديو في حجم ساعة اليد، وتصنيع الإنسان الآلي (الروبوت) القادر على الكلام وغير ذلك. وتدل التقديرات أنه سيمكن في مدد قريبة صنع حاسوب الجيب الفائق، والمسجل نصف الناقل أي الذي يعمل من دون أشرطة مغنطيسية إضافة إلى الكثير من التطبيقات التي لم تكن في الماضي القريب إلا حلماً.
    الكلمات الدلالية (Tags): - electroniques, الالكترونيات, معن عمار
  • #2
    ـ حقبة الأنابيب أو الصمامات: كانت الإلكترونيات في بداية القرن العشرين تقتصر أساساً على البرق اللاسلكي wireless telegraphy للاتصال بين السفن والمحطات الموجودة على الشواطئ وكذلك بين بعض المجربين الهواة الذين لم يكونوا يتجاوزون أصابع اليد. ومع حلول عام 1910 نجح بعض الطليعيين في هذا المجال، ومنهم دي فورست، في إخراج الهاتف اللاسلكي radio-telegraphy إلى حيز الوجود، كما أدى اختراعه الصمّام الثلاثي إلى تسريع تطوير الهاتف اللاسلكي، كذلك خضع البرق والهاتف اللاسلكيين لتحسين أكبر من ذي قبل، استجابة لطلب القوات المسلحة في الحرب العالمية الأولى.
    ومع حلول عام 1920 كانت الاتصالات اللاسلكية متوافرة على نطاق واسع في دول مثل الولايات المتحدة الأمريكية وبينها وبين الدول الأخرى عبر البحار، وكانت هذه الاتصالات تستعمل خاصة في الخدمات الملاحية البحرية. كما كان بعض المجربين يمارسونها هواية.
    أ ـ البث الإذاعي: بدأ البث الإذاعي يربط الناس بالإلكترونيات منذ أوائل العشرينات من القرن العشرين، ففي ذلك الوقت بدأ فرانك كونراد Frank Conrad، الذي كان يعمل في شركة ويستينغهاوس الأمريكية، ببث الأخبار وموسيقى الحاكي phonograph عن طريق إذاعة تعمل بالتعديل المطالي AM في مدينة بتسبورغ Pitsburg في ولاية بنسلفانية الأمريكية، وقد استمع إلى هذه الإذاعة هواة قليلون عن طريق أجهزة استقبال (راديو) مصنوعة يدوياً. وكانت تلك أول محطة إرسال KDKA وبداية متواضعة لصناعة البث الراديوي. وفي عام 1935 ظهر مصدر ثانٍ للإذاعة باختراع التعديل الترددي FM على يد المخترع إدوين أرمسترونغ Edwin H.Armstrong.
    وكانت برامج التسلية والمعلومات والبرامج التعليمية هي المواد الإذاعية السائدة في حقبة الثلاثينات، واستمر ذلك حتى الأربعينات حين بدأت التلفزة تنافس الإذاعة منذ عام 1947.
    ب ـ الراشدات: في عام 1912، حصلت شركة ماركوني Marconi على براءة اختراع لجهاز الإرشاد (معيّن الاتجاه) direction finder الذي اصطلح على تسميته (الراشدة) وهو جهاز يحدد اتجاه محطة إرسال بعيدة. وبحلول عام 1918 كانت الراشدات قد دخلت الخدمة في الملاحة البحرية، ثم أصبحت تقدم مساعدة قيمة للملاحة الجوية منذ أوائل الثلاثينات إضافة إلى استعمالاتها العسكرية المختلفة.
    جـ ـ الرادار: يعتمد الرادار على ارتداد الموجات اللاسلكية عن الأجسام (الأهداف) التي تصطدم بها مثل السفن والطائرات. وتم التوصل إلى صنع الرادار بالملاحظة، والاستفادة من الأصداء الراديوية من قبل روبرت واطسون واط (1892-1973)Robert Watson Watt وآخرين في الثلاثينات والأربعينات من القرن العشرين، ومن التجارب المكثفة على الإرسال النبضي في المدة بين 1936 و1940. وقد دخلت أجهزة الرادار مرحلة التصنيع بالجملة في بريطانية والولايات المتحدة عام 1941. وكان لها شأن مهم في الحرب العالمية الثانية إذ كانت تقنية فعالة للغاية في الملاحة والكشف والمراقبة والتحكم في نيران المدفعية المضادة للطائرات. وفي نهاية تلك الحرب، كان الرادار جاهزاً لأداء الكثير من المهمات السلمية مثل تقديم الخدمات الملاحية للسفن والطائرات والتحكم في حركة مرور الطائرات في الجو والمركبات في البر. والأكثر أهمية من ذلك هو أن تطوير دارات الرادار في زمن الحرب وتحسينها فتحا المجال كاملاً للتقنيات النبضية والمرئية والاتصالات الميكروية التي جعلت التلفاز في خاتمة المطاف قابلاً للتصنيع.
    د ـ ظهور التلفاز: خرج التلفاز من المخبر في منتصف العشرينات من القرن العشرين بعد سنوات طويلة من العمل. وكان جون بيرد John Bird وآخرون يختبرون أجهزة إرسال واستقبال تلفازية بدائية تعتمد على أقراص نيبكو Nipkow الماسحة الكهرميكانيكية. وفي عام 1927 تم عرض نظام تلفازي من هذا النوع بنجاح من محطة نيويورك للبث الإذاعي. وفي العام التالي 1928، تم التوصل في إنكلترة إلى محطة بث بعيدة المدى تغطي منطقة واسعة، ولكن الرغبة المستمرة في التخلص من أقراص نيبكو الكهرميكانيكية الضخمة وجعل التلفاز إلكترونياً بالكامل دفع كثيراً من المجربين مثل فلاديمير زفوريكين ودي فورست وآخرين إلى تجريب أنابيب الأشعة المهبطية في كل من المرسل والمستقبل. وعرضت شركة أمريكة للراديو RCA في معرض نيويورك الدولي عام 1939 تلفازاً يعمل على أنبوب الأشعة المهبطية، شبيهاً بتلفازات اليوم. لكن العمل المكثف لتطوير الرادار الذي أنجز في الحرب العالمية الثانية هو الذي جعل هذا النوع من التلفازات ملائماً للاستعمال المنزلي. ولم يمض على انتهاء هذه الحرب أكثر من سنتين حتى غدت أجهزة الاستقبال التلفازي متوافرة للناس كافة وغدت محطات التلفزة تبث برامجها على الهواء. وكان من نتائج دمج الصوت في الصورة بالأسود والأبيض إزاحة البث الإذاعي AM إلى المكان الثاني بين وسائل الترفيه، كما خفض كثيراً عدد مرتادي المسارح والسينما.
    2ـ حقبة الترانزستور والدارات المتكاملة: بقي الصمام المفرغ من الهواء أساس الإلكترونيات بلا منازع أكثر من أربعين عاماً. لكن تطوير ثنائيات أنصاف النواقل في زمن الحرب، أدى في عام 1948 إلى اختراع الترانزستور من قبل جون باردين John Bardeen ووالتر براتين Walter Brattain ووليم شوكلي William Shockly. والترانزستور نصف ناقل ثلاثي الأقطاب صغير الحجم خفيف الوزن ويتطلب طاقة قليلة ولا يحتاج إلى تحمية، وقد تفوق الترانزستور بهذه المعايير على الصمام المفرغ لبساطته وكفايته وتحمله للصدمات وحياته غير المحدودة. وقد حل هذا العنصر محل الصمام تماماً في أكثر التطبيقات الإلكترونية وكان منافساً خطيراً له في تطبيقات أخرى. وفي السبعينات من القرن العشرين توافرت أجهزة استقبال رخيصة الثمن بحجوم صغيرة جداً، كما أدخل الترانزستور في هذه الحقبة (السبعينات) على أجهزة التلفزة جزئياً لتصغير حجمها فغدت سهلة النقل وتعمل «بالبطارية»، ثم ظهرت التلفازات الملونة التي استعملت الترانزستور وداراته استعمالاً كاملاً.
    وكانت الترانزستورات التي تستعمل لتضخيم الإشارات الصوتية ذات استطاعة منخفضة أول الأمر، وكان عملها مرضياً في مضخمات «الستيريو» وغيرها. ولم تلبث الترانزستورات ذات القدرة (الاستطاعة) العالية أن توافرت تجارياً منذ عام 1952 وأصبحت أنظمة الصوت تعمل بالترانزستور فقط.
    كذلك أدت الترانزستورات في هذه الحقبة إلى تقليص حجم الحاسوب الرقمي الكبير تقليصاً مثيراً للدهشة. فبعد أن كان الحاسوب جهازاً ضخماً جداً ويحتل قاعة فسيحة ويحتوي مئات الصمامات والثنائيات المفرغة وينتج كمية كبيرة جداً من الحرارة، غدا الحاسوب المكتبي في حجم آلة كاتبة سهلة النقل تحتوي أكثر من 500 ترانزستور وأكثر من 1000 ثنائي نصف ناقل.
    وقد استعمل الترانزستور استعمالاً واسعاً في المركبات الفضائية وفي الرادارات والساعات الإلكترونية، وضوابط نبضات القلب، والأجهزة المساعدة للسمع وأجهزة الإشعال في السيارات والمركبات.
    ومع ظهور الدارات المتكاملة المتوسطة التجميع MSI والعالية التجميع LSI، تسارع تطور الأجهزة الإلكترونية واتسعت مجالات استعمالها حتى بلغت مبيعات الصناعة الإلكترونية في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها 25 مليار دولار في عام 1970.
    وفيما يلي بعض المنتجات الإلكترونية التي ظهرت منذ السبعينات من القرن العشرين:
    أـ المنتجات الاستهلاكية: وتشمل أجهزة الإنذار من السرقة والمكيفات والأدوات المطبخية المتحكم فيها بدقة، والأفران الميكروية، وأجهزة تعقيم الطعام، والأجهزة الذاتية الحركة، والمعتمات الإلكترونية dimmers وأجهزة الاتصال الداخلية والميقاتيات وغيرها.
    ب ـ المنتجات التجارية والصناعية: وتشمل الحاسبات، والحواسيب، ومعالجات المعطيات، وأجهزة التحكم في المكنات، وأجهزة النسخ، ومعالجات المواد الأولية، وأجهزة القياس والاختبار، وأجهزة الأمان ومنظومات الجدولة وغيرها.
    جـ ـ المنتجات العسكرية: ومنها الرادار، والمناظير الكاشفة، ومنظومات التحكم وقيادة النيران، ومنظومات الصواريخ الموجهة، وأجهزة الكشف تحت المياه (السونار sonar)، وأجهزة تصنيع القذائف الصاروخية وغيرها.
    د ـ منتجات البحث العلمي: ومنها أجهزة القياس والاختبار والأجهزة النووية ومعالجات المعطيات ومسجلاتها والحاسبات والحواسيب ومولدات الإشارة وغيرها.
    هـ ـ منتجات الإلكترونيات الطبية: ومنها أجهزة التشخيص مثل أجهزة أشعة X وأجهزة التصوير والتخطيط القلبيين الإلكترونيين والراسمات العضلية وأجهزة التصوير الطبقي المحوري الإلكترونية والمرنان المغنطيسي، وأجهزة المعالجة الفيزيائية والطب النووي، وأجهزة الموجات فوق الصوتية، وضوابط نبضات القلب، وأجهزة الصدم الكهربائي، ومساعدات السمع، والأجهزة المساعدة مثل الدارات التلفازية المغلقة في المستشفيات وغيرها.
    3 ـ أثر الدارات المتكاملة العالية التجميع جداً: عندما استعملت الدارات المتكاملة العالية التجميع جداً VLSI أي التي تجمع أكثر من دارة متكاملة عالية التجميع LSI في دارة متكاملة واحدة، أخذ حجم الأجهزة الإلكترونية يزداد صغراً، وارتفعت كفايتها واتسعت إمكاناتها وظهرت أجهزة كثيرة، لم تكن ممكنة التحقيق، من تقنيات الدارات العالية التجميع فقد كانت أصغر منظومة حاسوبية مثلاً هي الحاسب الصغير minicomputer، وكانت ذاكرته من نوع RAM من المرتبة 64 كيلو بايت فقط، وبعد استعمال تقنية الدارات المتكاملة العالية التجميع جداً ظهرت الحواسيب الشخصية في أوائل الثمانينات وأصبحت ذاكرتها من مرتبة 640 كيلو بايت على الأقل، وتابعت الأجهزة الإلكترونية الأخرى تطورها على هذا النحو، وفيما يلي بعض منها:
    أ ـ الحواسيب الرقمية: كان من نتائج استعمال الدارات المتكاملة العالية التجميع جداً ظهور الحواسيب الشخصية ذات الإمكانات الجيدة بذاكرتها الكبيرة وسرعة عملها وأسعارها المعتدلة، فكثر استعمالها في مختلف الدوائر والجامعات والمدارس في الدول المتطورة ثم عمت المكاتب والشركات والمعامل ووسائل النقل وغيرها. وأصبحت جميع الأعمال تدار بمساعدة الحواسيب الشخصية، وظهر ما يسمى «أتمتة المكاتب» office automation التي تشمل أعمالاً إدارية وحسابية مثل حفظ البيانات والمعطيات وترتيبها وتنسيقها وإدارة الأعمال بمساعدة الحاسوب ليمكن تحديث المعطيات واستدعاؤها وقراءتها وطباعتها بسرعة عالية جداً. إضافة إلى استقبال المعلومات وإرسالها إلى أي مكان في العالم، حتى غدا إدخال الحواسيب في نظم التعليم في المدارس والجامعات أمراً ملحاً وإلزامياً.
    ومن أهم المزايا الأساسية التي يحققها تخزين المعلومات ومعالجتها بالحاسوب الحجمُ الصغير اللازم للتخزين، إذ يمكن لقرص ضوئي واحد أن يخزن أسماء سكان سورية جميعهم مع عناوينهم.
    كذلك مكنت تقنية الدارات المتكاملة العالية التجميع جداً من صنع حواسيب الجيب بإمكانات متواضعة في البداية، وتوجد اليوم حواسيب جيب تسع ذاكرتها RAM 32 كيلو بايت ويمكن أن تستخدم معها بطاقات RAM إضافية سعة الواحدة 64 كيلو بايت وأقراص مرنة (قياس 3.5 إنش) سعة تخزين كل منها 320 كيلو بايت، كما يمكن وصل حاسوب الجيب هذا مع طابعة، وبرمجته بلغات كثيرة معروفة مثل لغة بيزيك basic وبرولوغ prolog. وفي نطاق الحواسيب العملاقة، ظهرت حواسيب تعمل بتردد واحد غيغا هيرتز، ويمكنها أن تنجز عملية منطقية في جزء واحد من ألف مليون جزء من الثانية.
    وكان لانتشار الحواسيب الواسع هذا واستعمالاتها آثارهما في المجتمع. فبرزت الحاجة إلى المبرمجين والفنيين وأدى ذلك إلى ضرورة تعليم معظم الناس البرمجة. وقد أظهرت دراسة في اليابان أن اليابانيين جميعهم يجب أن يكونوا قادرين على البرمجة في عام 2000.
    ب ـ الآلات الحاسبة الصغيرة: بعد أن ظهرت الآلات الحاسبة الصغيرة التي تعمل بالمصابيح المتوهجة في منتصف السبعينات من القرن العشرين تلتها الحاسبات الصغيرة المزودة بلوحات الإظهار التي تعمل بالكريستال السائل LCD، وهذه تستهلك من الطاقة قدراً أقل بكثير من غيرها، وتُمكِّن من صنع أحجام أصغر بكثير. وقد أتاحت لوحات الإظهار هذه، مع الإمكانات التي قدمتها الدارات المتكاملة العالية التجميع جداً في بداية الثمانينات من القرن العشرين من صنع ساعات اليد التي تحتوي آلات حاسبة وساعات اليد التي تحتوي على جهاز الراديو. وتلا ذلك في عام 1983ظهور ساعة اليد التي تحتوي (مستقبلاً تلفازياً بشاشة إظهار من نوع LCD من تصنيع شركة يابانية).
    وعلى هذا الصعيد أيضاً انخفض حجم الحاسبات الصغيرة كثيراً فأصبحت بمساحة البطاقة الشخصية الصغيرة، وتعمل بالطاقة الضوئية وحتى بضوء الشمعة. كما ظهرت حاسبات جيب متخصصة كثيرة منها الحاسبة المالية التي تحتوي برامج جاهزة لحل جميع المسائل المالية، والحاسبة الرياضية التي تحتوي برامج لحل العشرات من المعادلات الرياضية المعقدة. وعلى الصعيد نفسه ظهرت مفكرة الجيب الرقمية التي يشغلها حاسوب صغير، وتستطيع تسجيل مئات أسماء الأشخاص وعناوينهم وأرقام هواتفهم، واستدعاء أي من هذه المعلومات عند الحاجة. كما يمكن أن يخزن في مثل هذه المفكرات المواعيد المهمة لتذكر حاملها بحلول الموعد، إضافة إلى مزايا أخرى كثيرة. ويحتوي مثل هذه المفكرات كلمة سر تمنع الآخرين من الوصول إلى المعلومات الشخصية الموجودة فيها. ويمكن وصل هذه المفكرة بطابعة قلمية تستطيع طبع اسم الشخص وعنوانه على مغلف الرسالة، ويبين الشكل 1 مفكرة رقمية من هذا النوع وهي تطبع اسماً وعنواناً على مغلف الرسالة.
    كما ظهرت مفكرات تستطيع طلب رقم الهاتف آلياً بلمسة واحدة بعد اختيار الرقم المرغوب فيه ويبين الشكل 2 مفكرة جيب تطلب رقم الهاتف بلمسة واحدة.
    جـ ـ الأقراص المدمجة: ظهرت الأقراص المدمجة compact disc (CD) التي تقرأ بالليزر في مجال الصوت العالي النقاوة ولا تتغير مواصفاتها مع الزمن إذا لم تتعرض لصدمات أو سوء استعمال إذ لا يوجد تماس مباشر بين الجهاز القارئ والقرص. وإضافة إلى ذلك، فإن هذه الأقراص توفر تسهيلات كبيرة في الاستعمال، إذ يمكن الانتقال من مقطع إلى آخر في أي مكان من القرص آنياً تقريباً بحسب رغبة المستمع. وقد استعملت هذه الأقراص نفسها في بعض أجهزة الفيديو وهي توفر صوراً عالية الجودة، كما تستعمل اليوم لتخزين برامج أو معلومات كثيرة جداً في حجم صغير، واسترجاعها في الحاسوب.
    د ـ الشريط الصوتي الرقمي: ظهر ما يسمى الشريط الصوتي الرقمي digital audio tape (DAT) في مجال أشرطة التسجيل الممغنطة (الكاسيت) ويمتاز هذا الشريط من غيره بسعته الكبيرة ونسبة الإشارة العالية إلى الضجيج والمجال الدينامي الكبير جداً بالموازنة بينه وبين أشرطة «الكاسيت» العادية. وقد أحدث إعلان اليابانيين ظهور هذا الشريط ضجة في الأسواق الأوربية لأنه تهديد لصناعة الصوتيات «الكلاسيكية» فيها، ولقي معارضة كبيرة جداً. ومع ذلك فإن هذا النوع من الأشرطة لم يصبح شائعاً إلى اليوم لارتفاع ثمنه.
    الشكل (3) مجموعة صوتية مرئية نموذجية لعام 1990
    هـ ـ جهاز التسجيل المرئي (الفيديو): ظهرت في هذا المجال أجهزة الفيديو المنزلية الصغيرة الحجم وهي تعمل بالأنظمة العالمية الأساسية كافة: PAL وSECAM وNTSC والفرعية التي تبلغ 16 نظاماً، بكفاية عالية. ودخلت تقنية الإلكترونيات الرقمية في وظائف التحكم في هذه الأجهزة، فهي تتحكم بسرعة العرض بمرونة كبيرة، وتُمكِّن من استعمال كلمة سر لحماية التسجيلات الخاصة، وتتحكم في عمل الجهاز عن طريق «مؤقت» لسنوات كثيرة، كما تتدخل في معالجة الصورة رقمياً فتحول الصورة في مدخل الفيديو إلى صورة رقمية ومن ثم تتعامل معها بمرونة أكبر مما في غيرها، إذ يمكن إظهار الصورة ثابتة أو بطيئة الحركة من دون ضجيج، ولم يكن ذلك ممكناً في أجهزة الفيديو العادية. كما مكنت تقنية الصور الرقمية من إظهار عدة صور على الشاشة نفسها في آن واحد أو إظهار صورة من التلفاز وصورة من الفيديو في آن واحد على شاشة التلفاز. واستخدمت تقنيات معالجة الصورة الرقمية في تحسين الألوان وتحسين نوعية الصورة إضافة إلى الكثير من المزايا الأخرى. ويبين الشكل 3 مجموعة صوتية مرئية منزلية نموذجية. وقد تجهز بعض المجموعات بدارات تُمكِّنها من الاستقبال من السواتل (الأقمار الصنعية) إذا زودت بالهوائي المناسب، كما تُمكِّن من إجراء المكالمات الهاتفية باستعمال هاتف لاسلكي مصمم ليعمل معها عن بعد.
    و ـ التلفاز العالي الدقة: في أواخر الثمانينات من القرن العشرين أنهت اليابان تجارب صنع النماذج الأولية للتلفاز العالي الدقة high definition television (HDTV) الذي له مواصفات أعلى بكثير من التلفاز العادي. ولهذه المنظومة أهمية كبيرة في تطبيقات منظومات الشاشات الكبيرة.
    زـ الشاشات العملاقة: وهي شاشات تلفازية ضخمة تغطي جانب شاحنة أو حائط بناية أو لوحة كبيرة في الملاعب والساحات العامة والحدائق وتستعمل لعرض البرامج التلفازية العامة والاحتفالات والإعلانات المعدة للدعاية.

    تعليق

    • #3
      حـ ـ الكاميرات ذاتية التعديل البؤري: دخلت الإلكترونيات مجال صناعة آلات التصوير الضوئي، فغدت الكاميرات الحديثة ذاتية التعديل البؤري autofocus. إذ تتحسس الدارات الإلكترونية في الكاميرا المنظر المراد تصويره وتضبط سرعة المغلاق وفتحة العدسة تلقائياً للحصول على أفضل صورة، كما يمكنها طبع تاريخ التصوير على الصورة نفسها من ساعة إلكترونية موجودة في الكاميرا. وفي أواخر الثمانينات 1989 ظهرت كاميرات التصوير الصغيرة القابلة للتحكم عن بعد في جهاز تحكم صغير.
      ط ـ كاميرات الأقراص المرنة: في أواخر عام 1991 طرحت في الأسواق كاميرات التصوير ذات الأقراص المرنة floppy discs، وهذه الكاميرات صغيرة الحجم ولا تحتوي على أفلام تصوير ضوئية وإنما تحتوي على قرص ذاكرة مرن يتسع لـ 50 صورة تخزن إلكترونياً، وتستطيع الكاميرا تصوير خمس صور في ثانية واحدة. ويمكن للمصور أن يمحو الصورة إذا لم تعجبه بعد التقاطها ويصور أخرى محلها. ويمكن ربط هذه الكاميرا مباشرة إلى مدخل التلفاز ليرى صاحب الكاميرا صوره على شاشته. ويبين الشكل 4 إحدى هذه الكاميرات ذات الأقراص المرنة.
      ي ـ معالج الصور المرئية الثابتة: على الصعيد نفسه ظهر معالج الصور المرئية الثابتة still video processor الذي يستطيع تسجيل صور مأخوذة من مخرج جهاز فيديو أو تلفاز، ويعرضها على شاشة التلفاز ويعالجها فيمكن إظهار 4 أو 9 أو 16 أو 49 صورة في آن واحد على الشاشة الواحدة. كما يستطيع عكس الصورة و«تزويمها» أي تقريبها أو إبعادها إلكترونياً، إضافة إلى وظائف معالجة أخرى كثيرة. ويبين الشكل 5 نموذجاً من هذا المعالج.
      ك ـ الأجهزة المنزلية: ساعد إدخال الإلكترونيات ولاسيما الدارات المتكاملة العالية التجميع في تطوير الأجهزة المنزلية المختلفة فزادت كفايتها وصغر حجمها وتنوعت وظائفها. ففي الثمانينات من القرن العشرين بدأ تزويد الأجهزة الكهربائية والإلكترونية بأجهزة التحكم عن بعد التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء، فزودت بها أجهزة الستيريو والتلفاز والفيديو وتعدى ذلك إلى الأجهزة الكهربائية كالمكيفات والمراوح ويتم التحكم فيها من جهاز تحكم يرسل الأوامر بالأشعة تحت الحمراء فيستقبلها الجهاز الكهربائي المعني بمستقبل خاص ويترجمها حاسوب صغير موجود في داخله وينفذ الأمر بحسب رغبة المستثمر.
      ل ـ التحكم الآلي والروبوت: دخلت الحواسيب أجهزة التحكم في المركبات وأصبحت تتحكم في الكثير من وظائفها وتزيد في كفايتها، كما دخل الروبوت robot الذي يقوم مقام الإنسان في خطوط الإنتاج في الكثير من المصانع، حتى إن بعض مصانع السيارات تعمل عملاً مؤتمتاً مئة بالمئة، ما خلا بضعة فنيين يعملون للمراقبة فقط.
      ومن الطريف في هذا المجال استعمال الروبوت في بعض المطاعم ليقوم بإيصال الوجبات إلى الزبائن وخدمتهم من دون الحاجة إلى عامل الخدمة في المطعم.
      م ـ مجال الاتصالات: تعد أجهزة «الفاكس» facsimile التي تمكِّن من إرسال الرسائل على خطوط الهاتف واستقبالها آنياً ابتكاراً متقدماً في مجال الاتصال، ويحتوي جهاز الفاكس على وحدة لقراءة الرسالة وتحويلها إلى إشارات إلكترونية ترسل عبر خط الهاتف فتستقبلها طابعة تطبع الرسالة المستقبلة.
      وفي مجال الاستقبال اللاسلكي، ظهرت في أواخر الثمانينات من القرن العشرين تجهيزات رخيصة الثمن نسبياً يمكن ربطها بأجهزة التلفاز أو الفيديو المنزلية لاستقبال البث الذي تبثه محطات من أنحاء العالم عن طريق السواتل. كما ظهرت أيضاً الكبلات التلفازية التي توفر للمشاهد إمكانية مشاهدة عشرات القنوات التلفازية، وهي تقدم له مختلف الخدمات وترضي كل ذوق في مقابل اشتراك شهري فكل قناة مخصصة لموضوع معين تبث معطياته على مدى 24 ساعة.
      ن ـ آلات التصوير الناسخة: لقد ظهرت آلات تصوير ناسخة حديثة photocopy machines تعطي صوراً غاية في الدقة وتضمن وظائف كثيرة مثل تكبير الصورة وتصغيرها، كما ظهرت آلات من هذا النوع قادرة على التصوير بالألوان. وعلى هذا الصعيد ظهرت آلات التصوير الصغيرة التي يمكن أن تنقل باليد أو توضع في الجيب. وآلة الجيب، يكفي إمرارها على الورقة المراد تصويرها ثم إمرارها ثانية على ورقة بيضاء لتعطي الصورة المطلوبة. كما ظهرت طابعات بحجم قلم كبير يمكن أن تستعمل للنسخ وللطباعة. ومن أجل الطباعة يمكن ربطها بالآلة الحاسبة الصغيرة (أو المفكرة الرقمية) لتمكّن من طباعة المعلومات المطلوبة. ويبين الشكل 6 آلة ناسخة طابعة رقمية.
      س ـ مجال الجاسوسية الإلكترونية: وهو يشمل الميكروفون الجاسوس وميكروفون الخرسانة:
      ـ الميكروفون الجاسوس: على صعيد استراق السمع صنعت ميكروفونات للتنصت لا تتجاوز مساحتها سنتيمتراً مربعاً واحداً (أصغر من زر السِّترة)، وتستطيع التقاط الكلام ضمن دائرة يتجاوز قطرها 15 متراً، وإرساله إلى مناطق تبعد مئات الأمتار حيث يمكن تسجيله آلياً بوساطة أجهزة مستقبلة متوافقة معها. ويعرف هذا النوع من الميكروفونات بالميكروفون الجاسوس spy microphone.
      ـ ميكروفون الخرسانة: هو ميكروفون صغير يلصق بالجدار ويقدر على التقاط الأحاديث التي تدور داخل البناء ولو كانت سماكة جدرانه 40 سم، ويبث هذه الأحاديث إلى جهاز استقبال متوافق يسجل ما يجري. وقد صنعت مئات النماذج من هذه العناصر بأشكال مختلفة لا تلفت النظر كأن تكون كمأخذ كهربائي أو قلم حبر أو آلة حاسبة أو غير ذلك. كما أن هناك أنماطاً أخرى من هذه العناصر تستطيع اقتباس الأحاديث من جهاز الهاتف وبثها، وهي ذات أشكال مختلفة كأن تكون على هيئة فاصمة كهربائية أو غيرها ويبين الشكل 7 قابساً جاسوساً بشكل فاصمة توضع ضمن جهاز الهاتف. وقد كان لليابانيين دائماً قصب السبق في هذا المجال. وطبيعي أن يقوم المصنعون أنفسهم بتصنيع أجهزة تكشف أماكن وجود عناصر استراق السمع وتعمل على مبدأ الراشدات، ولكن تكلفة جهاز الكشف تبلغ مئة ضعف قيمة الميكروفون الجاسوس. ولهذه الأجهزة مساوئ كثيرة إذا أسيء استعمالها في كشف أسرار الناس من قبل الفضوليين. وثمة عدة شركات يابانية تصنع عناصر من هذا النوع.
      عصر حواسيب الجيل الخامس: إن أي مقالة تتعرض للتطبيقات الإلكترونية ستكون ناقصة إذا لم تأت على ذكر الجيل الخامس.
      تصنف الحواسيب الإلكترونية الرقمية عادة في أربعة أجيال، هي جيل الصمامات وجيل الترانزستورات وجيل الدارات المتكاملة العالية التجميع LSI وجيل الدارات العالية التجميع جداً VLSI، وثمة جيل خامس لا تأتي تسميته من تقنية الإلكترونيات المستعملة فيه وإنما من آلية عمله. إنه الحاسوب الاستدلالي inference computer، القادر على التفاهم مع الإنسان بيسر.
      لقد طرحت اليابان فكرة هذا الجيل عام 1978، وبعد بحث استمر أكثر من عامين قررت اليابان المضي في هذا المشروع منذ عام 1982 وقدر له أن ينتهي عام 1992. وهذا المشروع ضخم جداً وقد أثار طرحه قلقاً في أوربة وأمريكة وردود فعل كثيرة ويعد حاسوب الجيل الخامس حاسوب التسعينات من القرن العشرين، فهو حاسوب مجتمع المعلومات information society. والمتفوق في مجال صناعة أجهزة المعلومات سيسيطر على السوق في بداية القرن الواحد والعشرين. ولقد نشَّط هذا المشروع البحث في موضوعات الذكاء الصنعي artificial intelligence وفروعه مثل الرؤية بمساعدة الحاسوب computer vision وتعرّف الأشكال pattern recognition، والنظم الخبيرة expert systems، وغيرها. ذلك لأن حاسوب الجيل الخامس يستطيع الاتصال بالمستثمر بالصوت والصورة إضافة إلى لوحات المفاتيح. ومن مفرزات هذا المشروع الكثير من الأجهزة التي ظهرت مؤخراً مثل:
      أ ـ الروبوت القادر على السمع والكلام: لقد عرض عام 1989 في معرض ناغويا الدولي للتصميم في اليابان روبوت طليق الحركة في إحدى ساحات المعرض، وهو يستطيع فهم الكثير من الأسئلة غير المعقدة مثل ما اسمك؟ ماذا تحب؟ والإجابة عنها. كما أُنتج مؤخراً روبوتات ذات إمكانات أكبر من ذلك.
      ب ـ الحاسوب المتكلم المترجم: أنتجت شركة يابانية أول جهاز مخبري يستطيع الترجمة من لغة إلى أخرى باستعمال الكلام المسموع. ثم تبعتها شركات عالمية أخرى في هذا المجال.
      ويمكن استعمال هذا الجهاز في المشافي ولأغراض السياحة، فيترجم العبارة التي يلفظها المريض أو السائح بلغة بلده إلى لغة البلد الأجنبي الذي فيه فيسهل التعامل بين الناس.
      جـ ـ مترجم السَّفَر: وهو آلة توضع في الجيب يمكنها الترجمة بين لغات متعددة ولها شكل الآلات الحاسبة. ولكن الترجمة في هذه الحالة تظهر مكتوبة على شاشة الآلة الصغيرة بعد إدخال العبارة المراد ترجمتها عن طريق المفاتيح واختيار اللغة المراد الترجمة منها واللغة المراد الترجمة إليها. ويبين الشكل 8 مترجم سفر صغير الحجم ويستطيع الترجمة إلى ثلاث لغات ويحفظ 2700 كلمة و900 جملة.
      د ـ آلات قراءة النصوص المكتوبة: وهي آلات تسير بالحاسوب عن طريق برامج خاصة تستطيع تعرف النصوص المطبوعة وقراءتها تلقائياً وتسمى هذه العملية تعرف الأحرف والأرقام character recognition.
      هـ ـ الدليل السياحي: زود بعض نماذج السيارات بأجهزة تقوم بإرشاد سائق السيارة إلى الطريق الذي يجب أن يسلكه للوصول إلى المكان الذي يقصده. وهذا الجهاز هو حاسوب يخزن في ذاكرته خريطة المدينة (أو عدة مدن) وعلى السائق أن يحدد المدينة والحي والمكان الذي يقصده ليدله الحاسوب على أقصر طريق ويريه إياه على الشاشة.
      و ـ آلات التوثيق الأتماتية: وهي آلات تمكن المرضى والمراجعين في المستشفيات والمؤسسات المصرفية والمزودين ببطاقات شخصية خاصة من حجز أدوارهم أتماتياً من دون المرور على مكتب الاستعلامات أو الحجز. وتقوم الآلة بحفظ سجل كامل بتاريخ زيارات المراجع. وتخفف هذه الآلات الكثير من عناء المراجعين في المؤسسات الضخمة. ويستخدم هذا النظام فعلياً في مشفى جامعة ناغويا اليابانية منذ أواخر الثمانينات من القرن العشرين.
      ملاحظات ختامية
      لقد أشير إلى أمثلة كثيرة عن التقنيات الإلكترونية المتطورة، وقد أظهرت حرب الخليج مدى التطور الذي طرأ على الأسلحة الحديثة المتناهية الدقة في إصابة الهدف باستخدام التوجيه الليزري كما أظهرت صواريخ «كروز» الأمريكية مدى التطور في التعامل مع الصورة بوساطة الحاسوب. وكانت تلك الحرب تدار من أمريكة عن طريق السواتل التي توفر الاتصال بين مقرات القيادة في أمريكة والعناصر المنفذة في منطقة الخليج وتزودها بالمعلومات اللازمة آنياً تقريباً. ومن مظاهر التطور الإلكتروني التي استخدمت في تلك الحرب جهاز بحجم اللاسلكي الصغير ومزود بساعة، يمكن للمحارب بوساطته أن يرسل رمزاً إلى مقسم القيادة العام في أمريكة فيحدد الحاسوب المركزي هناك مكان وجوده ويُرسل إليه صورة للمنطقة المحيطة به ضمن دائرة نصف قطرها ثلاثة كيلومترات. وكل هذا يتم عن طريق السواتل التي تقدر على تصوير تفاصيل الأرض بدقة كبيرة.
      لقد تركت صناعة الإلكترونيات آثارها على مظاهر الحياة فوفرت الرفاهية ويسرت أمور الحياة وأثرت في نفسية البشر في الدول المتطورة. كما أثرت في العلاقات الدولية أيضاً. فصارت الدول تخطب ود دولة ما من أجل الحصول على تقنياتها الإلكترونية المتطورة، وسيستمر تطور صناعة الإلكترونيات ومنتجاتها مع تطور البحث العلمي ومع السعي لحل المسائل المعقدة التي لم يكن بالإمكان حلها قبل ظهور الحواسيب. وستعزز نتائج البحوث تطور الصناعة وتزيد في إمكاناتها مع أن وتيرة التطور التقني لم تكن ذات سرعة ثابتة بل كانت متسارعة. ولو افترضنا جدلاً أن التقدم التقني تباطأ أو توقف، فإن الصناعة لن تعدم الوسيلة، في سبيل المحافظة على معدل مبيعاتها، لإنتاج تصاميم جديدة أفضل ولو كانت سوية التقنية المستعملة هي نفسها إذ يلاحظ دائماً أنه يطرح كل عام طراز جديد لجهاز ما بمميزات أفضل ليبقى الطلب على شراء هذه الأجهزة قائماً. ولم يكن مشروع الجيل الخامس إلا نموذجاً للتنافس التقني للسيطرة على السوق العالمية، بغض النظر عن الهدف الذي طرح هذا المشروع من أجله، وقد وضع العالم أمام منافسة قسرية في البحث والتطوير، وستكون البشرية بأجمعها هي الرابح إذا ما أحسن استخدام التقنيات الناتجة من أجل الأمور السلمية.
      معن عمار

      تعليق

      السابق template التالي
      يعمل...
      X