الكائنات الذكية Smart Objects - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الكائنات الذكية وتاريخ إنترنت الأشياء

المفاهيم الأساسية

الكائنات الذكية (Smart Objects): كائنات تتبادل البيانات عبر الشبكة. قد تحتوي على واجهة مستخدم بسيطة أو معقدة، وقد تخلو منها تمامًا وتعتمد على مستشعرات ومشغلات تتفاعل مع البيئة دون تدخل بشري.

المستشعر (Sensor): يتعرف على البيئة ويقيس القيم الموجودة بها.

المُشغل (Actuator): يقوم بتغيير العالم المادي.

عنوان الإنترنت (IP address): عنوان فريد خاص بكل جهاز على الشبكة، وهو أساس الاتصال في عالم إنترنت الأشياء.

خريطة المفاهيم

```markmap

أسس إنترنت الأشياء

محتوى الوحدة

المفاهيم الأساسية لتقنية IoT

#### تعريف إنترنت الأشياء (IoT)

##### شبكة من الأجهزة المتصلة

##### تستشعر البيئة وتتفاعل معها

##### تجمع البيانات وتبادلها

#### تعريف جهاز إنترنت الأشياء (IoT Device)

##### كائن مادي متصل بالشبكة

##### يجمع وينقل البيانات

##### يتواصل مع أجهزة ومنصات أخرى

تطورها على مر السنوات

دورها في التقنيات الناشئة

المكونات الرئيسية للكائنات الذكية

#### الكائنات الذكية (Smart Objects)

##### تعريفها

###### كائنات تتبادل البيانات عبر الشبكة

##### أنواع واجهاتها

###### واجهة بسيطة (مثل: مفتاح التحكم بالحرارة)

###### واجهة معقدة (مثل: السيارات الحديثة)

###### بدون واجهة (تعتمد على مستشعرات ومشغلات)

##### مكوناتها الأساسية

###### المستشعر (Sensor): يتعرف على البيئة ويقيس القيم

###### المُشغل (Actuator): يغير العالم المادي

##### تصنيفها

###### كائنات رقمية (Digital)

####### أمثلة: الهواتف الذكية، الساعات الذكية، أنظمة الإنذار

####### مصممة للتفاعل مع البيئة

###### كائنات مادية/ملموسة (Physical/Tangible)

####### كائنات واقعية (مثل: ثلاجة، مصباح)

####### تصبح ذكية بإضافة مستشعرات ووحدات تحكم وهوائيات

تاريخ إنترنت الأشياء (The History of the Internet of Things)

#### البدايات

##### فكرة قديمة (ليست جديدة)

##### مثال: طلبة الجامعات في الثمانينيات وآلة بيع المشروبات

#### التطور

##### تطور الشبكات لشمل أي جهاز حاسب

##### إصدار الشركات لأجهزة برقائق ومستشعرات مصغرة

##### تطور شبكة الإنترنت والشبكة العنكبوتية (WWW)

###### بدأت بـ ARPANET (1969)

###### تعتمد على بروتوكولات IP و TCP

###### توقف الدعم الأمريكي (أبريل 1995) → إطار عمل مفتوح → الإنترنت الحالية

#### أساس الاتصال

##### عنوان IP فريد لكل جهاز

###### يستخدم للوصول عبر الإنترنت أو التعرف على الشبكة المحلية

###### يوجهه الجهاز الموجه (Router)

##### أمثلة أجهزة متصلة: الهواتف، الأجهزة اللوحية، السيارات، الغسالات، أنظمة الإضاءة، الأقفال

أهداف التعلم

المعرفة

#### تعريف مصطلح إنترنت الأشياء

#### تحديد ماهية الكائن الذكي

المناقشة والتحليل

#### مناقشة تطور إنترنت الأشياء

#### مناقشة تأثيرها على التقنيات الناشئة

التصنيف والتمييز

#### تصنيف الكائنات الذكية واستخداماتها

#### تمييز أنواع مستشعرات الأشياء الذكية

#### تمييز أنواع مشغلات الأشياء الذكية

```

نقاط مهمة

• تنقسم الكائنات الذكية إلى فئتين رئيسيتين: رقمية (مثل الهاتف الذكي) ومادية ملموسة (مثل الثلاجة بعد تجهيزها بمستشعرات).
• الأجهزة المنزلية العادية (كالثلاجات) لا تشارك في إنترنت الأشياء إلا إذا أُضيفت لها مستشعرات ووحدات تحكم وهوائيات.
• شبكة الإنترنت الحالية تطورت من شبكة ARPANET التي بدأت عام 1969 وتعتمد على بروتوكولي IP و TCP.
• الموجه (Router) هو الجهاز المسؤول عن تحديد الأجهزة على الشبكة وتوجيه الطلبات والبيانات بينها بناءً على عناوين IP.

الكائنات الذكية Smart Objects

الكائنات المتصلة أو الذكية هي كائنات تتبادل البيانات عبر الشبكة. تحتوي بعض هذه الكائنات على واجهة مستخدم بسيطة، كمفتاح التحكم بالحرارة، في حين تتسم الكثير من تلك الكائنات بالواجهات الأكثر تعقيدًا، كتلك الموجودة في السيارات الحديثة أو تطبيقات الهواتف الذكية. وقد تخلو بعض الكائنات الذكية من واجهة المستخدم، حيث تحتوي على مستشعرات ومُشغلات مستقلة تتفاعل مع بيئتها دون أي تدخل بشري. يتعرف المستشعر على بيئته ويقيس القيم الموجودة بها، ثم يقوم ذلك المُشغل بتغيير العالم المادي. وتنقسم الكائنات الذكية إلى فئتين: كائنات رقمية، وكائنات مادية (ملموسة). تشمل الكائنات الرقمية أجهزة مثل: الهواتف الذكية والساعات الذكية وأنظمة الإنذار المنزلية، والتي يتم تصميمها لتتفاعل مع البيئة المحيطة، في حين أن الكائنات المادية هي كائنات واقعية تتطلب إضافة مستشعرات أو مُشغلات لتصبح كائنات ذكية. فالأجهزة المنزلية كالثلاجات والمصابيح لا تستخدم البيانات أو تتبادلها إلا إذا تم تحسينها بإضافة مستشعرات ووحدات تحكم دقيقة وهوائيات مخصصة لتوصيلها بالعالم الرقمي لإنترنت الأشياء.

شكل 1.2: كائن ذكي مادي (ملموس) وكائن ذكي رقمي

تاريخ إنترنت الأشياء The History of the Internet of Things

إن فكرة إضافة المستشعرات إلى الأشياء المادية وإتاحة تفاعلها مع شبكات المعلومات ليست بالجديدة؛ فقد قام بعض طلبة الجامعات في ثمانينيات القرن الماضي بتطوير آلية للتعرف عن بعد على محتويات آلة بيع المشروبات الغازية. وقد كان استخدام التقنية محدودًا للغاية في تلك الآونة، كما لم تكن شبكة الإنترنت متاحة. ثم ساهم تطور الشبكات لتشمل أي جهاز حاسب حول العالم، كما ساهم إصدار الشركات للأجهزة برقائق مصغرة ووحدات معالجة مركزية ومستشعرات في تطوير المزيد من التطبيقات التقنية. كما تطورت شبكة الإنترنت والشبكة العنكبوتية العالمية (WWW) بواسطة شبكة وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (Advanced Research Projects Agency Network) التي تأسست عام 1969، لتصبح أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا، وتعتمد أساسًا على بروتوكول الإنترنت (IP)، وبروتوكول التحكم في النقل (TCP). ثم أوقفت الحكومة الأمريكية الدعم عن تلك الشبكة في أبريل 1995، وإنشئ إطار عمل مفتوح للاتصال بالشبكة من جميع أنحاء العالم، مما أدى إلى ظهور شبكة الإنترنت كما هي معروفة اليوم. ويُعد عنوان الإنترنت (IP address) أساسًا لهذا العالم المتصل، ويُمثل عنوانًا فريدًا خاصًا بكل جهاز على الشبكة. ويمكنه استخدامه من الاتصال بأجهزة أخرى. ومن الأمثلة على هذه الأجهزة: الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الألعاب، والسيارات، والغسالات، وأنظمة الإضاءة، وأقفال الأبواب الأمامية، ومحطات بطاقات الائتمان. تُعين عناوين IP لجميع الأجهزة المتصلة بإنترنت الأشياء. وقد يستخدم عنوان IP عامًا للوصول للجهاز عبر الإنترنت، أو للتعرف على ذلك الجهاز على شبكة محلية. ويحدد الجهاز الموجه (Router) هذه الأجهزة بناءً على الطلبات الواردة ويوجه الطلبات والبيانات وفقًا لذلك.

شكل 1.3: توجيه حزم البيانات استنادًا إلى عنوان IP عبر شبكة الإنترنت

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

12

--- SECTION: الكائنات الذكية Smart Objects --- الكائنات الذكية Smart Objects الكائنات المتصلة أو الذكية هي كائنات تتبادل البيانات عبر الشبكة. تحتوي بعض هذه الكائنات على واجهة مستخدم بسيطة، كمفتاح التحكم بالحرارة، في حين تتسم الكثير من تلك الكائنات بالواجهات الأكثر تعقيدًا، كتلك الموجودة في السيارات الحديثة أو تطبيقات الهواتف الذكية. وقد تخلو بعض الكائنات الذكية من واجهة المستخدم، حيث تحتوي على مستشعرات ومُشغلات مستقلة تتفاعل مع بيئتها دون أي تدخل بشري. يتعرف المستشعر على بيئته ويقيس القيم الموجودة بها، ثم يقوم ذلك المُشغل بتغيير العالم المادي. وتنقسم الكائنات الذكية إلى فئتين: كائنات رقمية، وكائنات مادية (ملموسة). تشمل الكائنات الرقمية أجهزة مثل: الهواتف الذكية والساعات الذكية وأنظمة الإنذار المنزلية، والتي يتم تصميمها لتتفاعل مع البيئة المحيطة، في حين أن الكائنات المادية هي كائنات واقعية تتطلب إضافة مستشعرات أو مُشغلات لتصبح كائنات ذكية. فالأجهزة المنزلية كالثلاجات والمصابيح لا تستخدم البيانات أو تتبادلها إلا إذا تم تحسينها بإضافة مستشعرات ووحدات تحكم دقيقة وهوائيات مخصصة لتوصيلها بالعالم الرقمي لإنترنت الأشياء. --- SECTION: شكل 1.2: كائن ذكي مادي (ملموس) وكائن ذكي رقمي --- شكل 1.2: كائن ذكي مادي (ملموس) وكائن ذكي رقمي --- SECTION: تاريخ إنترنت الأشياء The History of the Internet of Things --- تاريخ إنترنت الأشياء The History of the Internet of Things إن فكرة إضافة المستشعرات إلى الأشياء المادية وإتاحة تفاعلها مع شبكات المعلومات ليست بالجديدة؛ فقد قام بعض طلبة الجامعات في ثمانينيات القرن الماضي بتطوير آلية للتعرف عن بعد على محتويات آلة بيع المشروبات الغازية. وقد كان استخدام التقنية محدودًا للغاية في تلك الآونة، كما لم تكن شبكة الإنترنت متاحة. ثم ساهم تطور الشبكات لتشمل أي جهاز حاسب حول العالم، كما ساهم إصدار الشركات للأجهزة برقائق مصغرة ووحدات معالجة مركزية ومستشعرات في تطوير المزيد من التطبيقات التقنية. كما تطورت شبكة الإنترنت والشبكة العنكبوتية العالمية (WWW) بواسطة شبكة وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (Advanced Research Projects Agency Network) التي تأسست عام 1969، لتصبح أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا، وتعتمد أساسًا على بروتوكول الإنترنت (IP)، وبروتوكول التحكم في النقل (TCP). ثم أوقفت الحكومة الأمريكية الدعم عن تلك الشبكة في أبريل 1995، وإنشئ إطار عمل مفتوح للاتصال بالشبكة من جميع أنحاء العالم، مما أدى إلى ظهور شبكة الإنترنت كما هي معروفة اليوم. ويُعد عنوان الإنترنت (IP address) أساسًا لهذا العالم المتصل، ويُمثل عنوانًا فريدًا خاصًا بكل جهاز على الشبكة. ويمكنه استخدامه من الاتصال بأجهزة أخرى. ومن الأمثلة على هذه الأجهزة: الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الألعاب، والسيارات، والغسالات، وأنظمة الإضاءة، وأقفال الأبواب الأمامية، ومحطات بطاقات الائتمان. تُعين عناوين IP لجميع الأجهزة المتصلة بإنترنت الأشياء. وقد يستخدم عنوان IP عامًا للوصول للجهاز عبر الإنترنت، أو للتعرف على ذلك الجهاز على شبكة محلية. ويحدد الجهاز الموجه (Router) هذه الأجهزة بناءً على الطلبات الواردة ويوجه الطلبات والبيانات وفقًا لذلك. --- SECTION: شكل 1.3: توجيه حزم البيانات استنادًا إلى عنوان IP عبر شبكة الإنترنت --- شكل 1.3: توجيه حزم البيانات استنادًا إلى عنوان IP عبر شبكة الإنترنت وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 12 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: كائن ذكي مادي (ملموس) وكائن ذكي رقمي Description: This figure consists of two side-by-side images illustrating different types of smart objects. The left image shows a hand holding a smartphone, labeled 'كائن ذكي رقمي' (Digital Smart Object). The phone screen is partially visible. The right image shows a smart thermostat with a digital display showing '19°C' and 'AUTO 25°C'. A hand is adjusting a dial on the thermostat. This image is labeled 'كائن ذكي مادي (ملموس)' (Physical Smart Object - Tangible). Context: Illustrates the two main categories of smart objects discussed in the text: digital (software-based) and physical (hardware-based, tangible). **DIAGRAM**: توجيه حزم البيانات استنادًا إلى عنوان IP عبر شبكة الإنترنت Description: A flowchart-like diagram illustrating the process of data packet routing over the internet. It starts from the right with a 'خادم' (Server) which sends 'حزم IP' (IP packets). These packets flow leftward through a series of interconnected cloud shapes representing 'شبكة الإنترنت' (Internet Network). A 'موجه' (Router) receives these packets. The router then directs the 'حزم IP' to a 'حاسوب' (Computer) or a 'مستشعر' (Sensor) which are part of 'أجهزة إنترنت أشياء متصلة' (Connected IoT Devices). Another path from the router leads to a 'مستشعر' (Sensor) which is also part of 'أجهزة إنترنت أشياء متصلة'. The diagram uses dashed lines with arrows to show the flow of data. Labels include: 'خادم' (Server), 'حزم IP' (IP packets), 'شبكة الإنترنت' (Internet Network), 'موجه' (Router), 'حاسوب' (Computer), 'مستشعر' (Sensor), 'أجهزة إنترنت أشياء متصلة' (Connected IoT Devices), 'عنوان IP فريد' (Unique IP Address). Context: Explains how data is transmitted and routed in an IoT network using IP addresses and routers.