تويت
الهندسة المعلوماتية
تُعرّف الهندسة المعلوماتية informatics engineering أو هندسة تقانة المعلومات information technology engineering بأنها فرع من فروع الهندسة يهدف إلى التطوير المنهجي الصارم للمنظومات البرمجية وصيانتها وتشغيلها، وإلى تقديم الحلول الشبكية المناسبة لربط الحواسيب، وضمان النفاذ الآمن إلى المعطيات في أي وقت ومن أي مكان. كما تهدف إلى أتمتة المهمات التي تتطلب سلوكاً ذكياً يحاكي السلوك البشري، وتقديم حلول فعالة اقتصادياً لمشكلات عملية لخدمة الانسان.
يتقاطع هذا الاختصاص مع علوم هندسية عدة مثل: علوم الحاسوب والرياضيات التطبيقية، والعلوم العصبية والإدارية وهندسة النظم والحواسيب.
تشمل الهندسة المعلوماتية عدداً من الاختصاصات الفرعية، كهندسة البرمجيات وهندسة نظم المعلومات وهندسة الشبكات الحاسوبية والذكاء الصنعي.
تهتم هندسة البرمجيات بممارسة برمجة الحاسوب أي بتطوير برمجيات عالية الجودة تطويراً منهجياً ومتحكماً به، مع التركيز على التحليل والتوصيف والتصميم والتنجيز والاختبار. ويضاف إلى ذلك، مفاهيم الجودة والحداثة والابتكار والمهارات الفردية، والعمل الجماعي والممارسات المهنية.
وتشمل نظم المعلومات الأشخاص وسجلات المعطيات والإجراءات التي تعالج المعطيات والمعلومات في مؤسسة ما، وتتضمن نظم المعلومات: المكونات البشرية والتقانة وتنظيم المؤسسة والمكانز والواجهات والقنوات.
تركز هندسة الشبكات على دراسة الأنواع المختلفة للشبكات: المحلية والواسعة، السلكية واللاسلكية، من حيث المميزات ومجالات الاستخدام و«البروتوكولات» المتبعة. كما تمكّن الخريجين من بناء التطبيقات الشبكية الموزّعة الآمنة. ويهتم الذكاء الصنعي ببناء الآلات الذكية، وهو يتعامل مع تعلم الآلة والسلوك الذكي.
لمحة تاريخية
ازداد استخدام الحواسيب وتطبيقاتها البرمجية منذ عام 1940 ازدياداً هائلاً. وعُقد أول اجتماع رسمي لمناقشة فرع الهندسة المعلوماتية، وهندسة البرمجيات في عام 1968 ضمن مؤتمر الناتو في غارميش Garmisch (ألمانيا). وأصبح هذا المصطلح اليوم مهنةً للعديد من المهندسين، ونشأ العديد من المنظمات الدولية والهيئات العالمية التي تحمل الاسم ذاته.
وتعدّدت البرامج الأكاديمية المعتمدة التي تؤهل الأطر اللازمة لهذا الاختصاص. ففي عام 2004 بلغ عدد البرامج المعتمدة نحو 50 برنامجاً في الولايات المتحدة الأمريكية، وأُحدثت درجة الماجستير في هندسة البرمجيات في جامعة سياتل Seattle في عام 1979. وأقرت هيئة اعتماد المهندسين الكندية Canadian Engineering Accreditation Board (CEAB) والتابعة للمجلس الكندي للمهندسين المحترفين برامج هندسة البرمجيات في الجامعات من عام 2001.
استُخدم مصطلح هندسة البرمجيات في أواخر الخمسينيات وبداية الستينيات؛ إذ كان المبرمجون من المختصين في الهندسة الكهربائية والمدنية وهندسة الحواسيب. وبين عامي 1965- 1985 تجلت أزمة البرمجيات بتجاوز بعض المشروعات المعلوماتية الزمن المحدَّد لإنجازها، وتطلب بعضها الآخر ملبغاً يفوق الميزانية المرصودة مثل نظام التشغيل OS/360، وسبّب بعضها الآخر فقدان حياة بعض الأشخاص مثل البرمجيات المضمّنة في نظم التصوير الشعاعي.
واهتم الباحثون والمهندسون العاملون في صناعة البرمجيات بتجاوز هذه الأزمة، فظهرت أدوات برمجة منهجية مثل اللغات الغرضية التوجه، ولغات التوصيف ونحوها. كما طُبِّقت الطرائق الصورية على تطوير البرمجيات، بحيث غدا إنتاج البرمجيات مماثلاً لأي صناعة أخرى.
وفي التسعينيات أدى انتشار الإنترنت إلى نمو كبير في الطلب على نظم البريد الإلكتروني والتصفح. وأدى ذلك إلى تركيز الجهود على الإظهار البياني والبحث عن المعلومات، وظهرت الحاجة إلى نظم قادرة على ترجمة اللغات الطبيعية ومعالجتها.
ومنذ بداية عام 2000 وبسبب ازدياد الطلب على البرمجيات في العديد من المؤسسات والشركات ابتُكرت منهجيات أسرع تسمح بتطوير البرمجيات تطويراً أسرع وأسهل، ومثال ذلك البرمجة الحدية extreme programming، والمقاربة الخفيفة lightweight approach.
أما في مجال الذكاء الصنعي فقد ظهر المصطلح في عام 1950 عند محاولة آلان تورينغ Turing اختبار قدرة الحاسوب على المشاركة في المحادثة البشرية. وفي التسعينينات تأثر الذكاء الصنعي بمفهوم تعلم الآلة، وبدأ الاهتمام ببناء نظم خبيرة تحل محلّ الانسان. وهي تواجه حالياً تحدّياً أساسياً هو الوصول بالآلة إلى مرحلة الفهم comprehension.
المحتوى الأكاديمي
تشترك الاختصاصات الفرعية للهندسة المعلوماتية بدراسة الرياضيات التطبيقية، كالجبر والتحليل والاحتمالات والإحصاء والرياضيات المتقطعة وبحوث العمليات وبدراسة الخوارزميات وبنى المعطيات ولغات البرمجة وأساسياتها، ونظم التشغيل وقواعد البيانات.
يتوجه طلاب هندسة الشبكات نحو دراسة أساسيات الشبكات وتصميمها وبروتوكولاتها وإدارتها وأمنها وبرمجة التطبيقات الشبكية ونظم التشغيل الموزَّعة، في حين يركّز طلاب هندسة البرمجيات على تحليل النظم البرمجية وتوصيفها وتصميمها وتنفيذها واختبارها وتوثيقها، إضافة إلى دراسة بنية نظم المعلومات وتطبيقات الإنترنت والتنقيب عن المعطيات.
ويهتم طلاب الذكاء الصنعي بدراسة طرائق التواصل مع الآلة، كالتواصل الكلامي والرؤية الحاسوبية، و«الربوتية»، ومعالجة اللغات الطبيعية، واستكشاف المعرفة والحقائق الافتراضية.
ومن ناحية أخرى تمنح الشركات المطوِّرة للبرمجيات شهادات خاصة بها للمتدربين على استخدام منتجاتها، وتُعدّ برامج تلك الشهادات أساسية لتوظيف بعض الخريجين في شركات معينة.
مجالات العمل والتطبيق
يمكن لمهندسي المعلوماتية العمل في المؤسسات والهيئات الحكومية أو الخاصة وبعض الجمعيات غير الحكومية. وصُنِّفت هندسة البرمجيات[ر] في عام 2006 كالعمل المفضّل في الولايات المتحدة من حيث المرونة والابتكار وبيئة العمل والعائدية المادية.
ومن أهم التطبيقات التي يمكن أن يشارك مهندسو البرمجيات بتطويرها: برمجيات الأعمال والمحاسبة، والتنقيب عن المعطيات والصيرفة الإلكترونية والتطبيقات التجارية، وبرمجيات الاتصالات والفوترة والبيانيات الحاسوبية والتعمية[ر] encryption والمنظومات المضمّنة[ر] في السيارات والطائرات والتجهيزات الطبية، ونظم المعلومات الصحية والإدارية.
كما يمكن لمهندسي الشبكات تقديم الحلول الشبكية لمختلف المؤسسات المتوسطة والكبيرة، والعمل في أحد المجالات الآتية: إدارة النظم الشبكية، والمخدِّمات المتعددة الطبقات، وتقنيات النفاذ من بعد، وتخطيط شبكات المعطيات وتنجيزها. وهو يكتسب المهارات اللازمة للتعامل مع البروتوكول TCP/IP وخدمات WINS وDNS والتقانات اللاسلكية ونظم التشغيل Linux وتجهيزات التسيير والابتدال في الشبكات المحلية والواسعة، ويستطيع أيضاً بناء الشبكات الخاصة الافتراضية VPN واستثمار شبكات التخزين المحلية، وأجهزة التحليل الشبكي وبروتوكولات الشبكات المحلية والواسعة والوصلات الميكروية.
تُقسم تطبيقات الذكاء الصنعي عادةً إلى نوعين: الذكاء الصنعي التقليدي والذكاء الصنعي الحوسبي. ففي الذكاء الصنعي التقليدي تُستخدم الطرائق التي تمثل تعلم الآلة، وتتميز بالصيغ الصورية والتحليل الإحصائي، ومثال ذلك النظم الخبيرة، والمحاكمة بالاعتماد على الحالة CBR، والشبكات البايزية، والذكاء الصنعي المعتمد على السلوك.
أما في النوع الثاني فيجري الاعتماد على التعلم بالتكرار، ومثال ذلك: الشبكات العصبونية، والمنطق الترجيحي والحوسبة القابلة للتطور والتي تعتمد على النماذج البيولوجية مثل الخوارزميات الوراثية genetic algorithms. وينخرط مهندسو الذكاء الصنعي في تطوير التطبيقات الذكية، والتطبيقات الربوتية، ومعالجة اللغات الطبيعية وتعرّف الكلام والوجوه والكتابة، والإجابة عن تساؤلات المستهلكين.
ويمكن استخدام تقنيات الذكاء الصنعي في العلوم النفسية والعصبية، وفي مجال الأعمال والطب والتطبيقات الأمنية.
محمد نوار العوا
تُعرّف الهندسة المعلوماتية informatics engineering أو هندسة تقانة المعلومات information technology engineering بأنها فرع من فروع الهندسة يهدف إلى التطوير المنهجي الصارم للمنظومات البرمجية وصيانتها وتشغيلها، وإلى تقديم الحلول الشبكية المناسبة لربط الحواسيب، وضمان النفاذ الآمن إلى المعطيات في أي وقت ومن أي مكان. كما تهدف إلى أتمتة المهمات التي تتطلب سلوكاً ذكياً يحاكي السلوك البشري، وتقديم حلول فعالة اقتصادياً لمشكلات عملية لخدمة الانسان.
يتقاطع هذا الاختصاص مع علوم هندسية عدة مثل: علوم الحاسوب والرياضيات التطبيقية، والعلوم العصبية والإدارية وهندسة النظم والحواسيب.
تشمل الهندسة المعلوماتية عدداً من الاختصاصات الفرعية، كهندسة البرمجيات وهندسة نظم المعلومات وهندسة الشبكات الحاسوبية والذكاء الصنعي.
تهتم هندسة البرمجيات بممارسة برمجة الحاسوب أي بتطوير برمجيات عالية الجودة تطويراً منهجياً ومتحكماً به، مع التركيز على التحليل والتوصيف والتصميم والتنجيز والاختبار. ويضاف إلى ذلك، مفاهيم الجودة والحداثة والابتكار والمهارات الفردية، والعمل الجماعي والممارسات المهنية.
وتشمل نظم المعلومات الأشخاص وسجلات المعطيات والإجراءات التي تعالج المعطيات والمعلومات في مؤسسة ما، وتتضمن نظم المعلومات: المكونات البشرية والتقانة وتنظيم المؤسسة والمكانز والواجهات والقنوات.
تركز هندسة الشبكات على دراسة الأنواع المختلفة للشبكات: المحلية والواسعة، السلكية واللاسلكية، من حيث المميزات ومجالات الاستخدام و«البروتوكولات» المتبعة. كما تمكّن الخريجين من بناء التطبيقات الشبكية الموزّعة الآمنة. ويهتم الذكاء الصنعي ببناء الآلات الذكية، وهو يتعامل مع تعلم الآلة والسلوك الذكي.
لمحة تاريخية
ازداد استخدام الحواسيب وتطبيقاتها البرمجية منذ عام 1940 ازدياداً هائلاً. وعُقد أول اجتماع رسمي لمناقشة فرع الهندسة المعلوماتية، وهندسة البرمجيات في عام 1968 ضمن مؤتمر الناتو في غارميش Garmisch (ألمانيا). وأصبح هذا المصطلح اليوم مهنةً للعديد من المهندسين، ونشأ العديد من المنظمات الدولية والهيئات العالمية التي تحمل الاسم ذاته.
وتعدّدت البرامج الأكاديمية المعتمدة التي تؤهل الأطر اللازمة لهذا الاختصاص. ففي عام 2004 بلغ عدد البرامج المعتمدة نحو 50 برنامجاً في الولايات المتحدة الأمريكية، وأُحدثت درجة الماجستير في هندسة البرمجيات في جامعة سياتل Seattle في عام 1979. وأقرت هيئة اعتماد المهندسين الكندية Canadian Engineering Accreditation Board (CEAB) والتابعة للمجلس الكندي للمهندسين المحترفين برامج هندسة البرمجيات في الجامعات من عام 2001.
استُخدم مصطلح هندسة البرمجيات في أواخر الخمسينيات وبداية الستينيات؛ إذ كان المبرمجون من المختصين في الهندسة الكهربائية والمدنية وهندسة الحواسيب. وبين عامي 1965- 1985 تجلت أزمة البرمجيات بتجاوز بعض المشروعات المعلوماتية الزمن المحدَّد لإنجازها، وتطلب بعضها الآخر ملبغاً يفوق الميزانية المرصودة مثل نظام التشغيل OS/360، وسبّب بعضها الآخر فقدان حياة بعض الأشخاص مثل البرمجيات المضمّنة في نظم التصوير الشعاعي.
واهتم الباحثون والمهندسون العاملون في صناعة البرمجيات بتجاوز هذه الأزمة، فظهرت أدوات برمجة منهجية مثل اللغات الغرضية التوجه، ولغات التوصيف ونحوها. كما طُبِّقت الطرائق الصورية على تطوير البرمجيات، بحيث غدا إنتاج البرمجيات مماثلاً لأي صناعة أخرى.
وفي التسعينيات أدى انتشار الإنترنت إلى نمو كبير في الطلب على نظم البريد الإلكتروني والتصفح. وأدى ذلك إلى تركيز الجهود على الإظهار البياني والبحث عن المعلومات، وظهرت الحاجة إلى نظم قادرة على ترجمة اللغات الطبيعية ومعالجتها.
ومنذ بداية عام 2000 وبسبب ازدياد الطلب على البرمجيات في العديد من المؤسسات والشركات ابتُكرت منهجيات أسرع تسمح بتطوير البرمجيات تطويراً أسرع وأسهل، ومثال ذلك البرمجة الحدية extreme programming، والمقاربة الخفيفة lightweight approach.
أما في مجال الذكاء الصنعي فقد ظهر المصطلح في عام 1950 عند محاولة آلان تورينغ Turing اختبار قدرة الحاسوب على المشاركة في المحادثة البشرية. وفي التسعينينات تأثر الذكاء الصنعي بمفهوم تعلم الآلة، وبدأ الاهتمام ببناء نظم خبيرة تحل محلّ الانسان. وهي تواجه حالياً تحدّياً أساسياً هو الوصول بالآلة إلى مرحلة الفهم comprehension.
المحتوى الأكاديمي
تشترك الاختصاصات الفرعية للهندسة المعلوماتية بدراسة الرياضيات التطبيقية، كالجبر والتحليل والاحتمالات والإحصاء والرياضيات المتقطعة وبحوث العمليات وبدراسة الخوارزميات وبنى المعطيات ولغات البرمجة وأساسياتها، ونظم التشغيل وقواعد البيانات.
يتوجه طلاب هندسة الشبكات نحو دراسة أساسيات الشبكات وتصميمها وبروتوكولاتها وإدارتها وأمنها وبرمجة التطبيقات الشبكية ونظم التشغيل الموزَّعة، في حين يركّز طلاب هندسة البرمجيات على تحليل النظم البرمجية وتوصيفها وتصميمها وتنفيذها واختبارها وتوثيقها، إضافة إلى دراسة بنية نظم المعلومات وتطبيقات الإنترنت والتنقيب عن المعطيات.
ويهتم طلاب الذكاء الصنعي بدراسة طرائق التواصل مع الآلة، كالتواصل الكلامي والرؤية الحاسوبية، و«الربوتية»، ومعالجة اللغات الطبيعية، واستكشاف المعرفة والحقائق الافتراضية.
ومن ناحية أخرى تمنح الشركات المطوِّرة للبرمجيات شهادات خاصة بها للمتدربين على استخدام منتجاتها، وتُعدّ برامج تلك الشهادات أساسية لتوظيف بعض الخريجين في شركات معينة.
مجالات العمل والتطبيق
يمكن لمهندسي المعلوماتية العمل في المؤسسات والهيئات الحكومية أو الخاصة وبعض الجمعيات غير الحكومية. وصُنِّفت هندسة البرمجيات[ر] في عام 2006 كالعمل المفضّل في الولايات المتحدة من حيث المرونة والابتكار وبيئة العمل والعائدية المادية.
ومن أهم التطبيقات التي يمكن أن يشارك مهندسو البرمجيات بتطويرها: برمجيات الأعمال والمحاسبة، والتنقيب عن المعطيات والصيرفة الإلكترونية والتطبيقات التجارية، وبرمجيات الاتصالات والفوترة والبيانيات الحاسوبية والتعمية[ر] encryption والمنظومات المضمّنة[ر] في السيارات والطائرات والتجهيزات الطبية، ونظم المعلومات الصحية والإدارية.
كما يمكن لمهندسي الشبكات تقديم الحلول الشبكية لمختلف المؤسسات المتوسطة والكبيرة، والعمل في أحد المجالات الآتية: إدارة النظم الشبكية، والمخدِّمات المتعددة الطبقات، وتقنيات النفاذ من بعد، وتخطيط شبكات المعطيات وتنجيزها. وهو يكتسب المهارات اللازمة للتعامل مع البروتوكول TCP/IP وخدمات WINS وDNS والتقانات اللاسلكية ونظم التشغيل Linux وتجهيزات التسيير والابتدال في الشبكات المحلية والواسعة، ويستطيع أيضاً بناء الشبكات الخاصة الافتراضية VPN واستثمار شبكات التخزين المحلية، وأجهزة التحليل الشبكي وبروتوكولات الشبكات المحلية والواسعة والوصلات الميكروية.
تُقسم تطبيقات الذكاء الصنعي عادةً إلى نوعين: الذكاء الصنعي التقليدي والذكاء الصنعي الحوسبي. ففي الذكاء الصنعي التقليدي تُستخدم الطرائق التي تمثل تعلم الآلة، وتتميز بالصيغ الصورية والتحليل الإحصائي، ومثال ذلك النظم الخبيرة، والمحاكمة بالاعتماد على الحالة CBR، والشبكات البايزية، والذكاء الصنعي المعتمد على السلوك.
أما في النوع الثاني فيجري الاعتماد على التعلم بالتكرار، ومثال ذلك: الشبكات العصبونية، والمنطق الترجيحي والحوسبة القابلة للتطور والتي تعتمد على النماذج البيولوجية مثل الخوارزميات الوراثية genetic algorithms. وينخرط مهندسو الذكاء الصنعي في تطوير التطبيقات الذكية، والتطبيقات الربوتية، ومعالجة اللغات الطبيعية وتعرّف الكلام والوجوه والكتابة، والإجابة عن تساؤلات المستهلكين.
ويمكن استخدام تقنيات الذكاء الصنعي في العلوم النفسية والعصبية، وفي مجال الأعمال والطب والتطبيقات الأمنية.
محمد نوار العوا