ما المقصود بـ"الأشياء"؟ - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 أجهزة إنترنت الأشياء (الكائنات الذكية)

المفاهيم الأساسية

الكائنات الذكية (Smart Objects): هي اللبنات الأساسية لإنترنت الأشياء، وهي أجهزة محسوسة صغيرة منخفضة التكلفة تتفاعل مع بيئتها المادية عن طريق جمع البيانات من المستشعرات والتفاعل الفوري عبر المشغلات.

خريطة المفاهيم

```markmap

أسس إنترنت الأشياء

محتوى الوحدة

المجالات الرئيسية لتطبيقات إنترنت الأشياء

#### المجال الاستهلاكي

##### الأجهزة القابلة للارتداء

##### المنزل الذكي

#### المجال التجاري

##### المدارس

##### المكاتب

##### محلات البيع بالتجزئة

#### المجال الصناعي

##### المصانع

##### المزارع

##### شبكات النقل

#### مجال البنية التحتية

##### إدارة الطاقة

##### إدارة المياه

التطبيقات المحسنة من خلال إنترنت الأشياء

#### الأتمتة (Automation)

##### المنازل الذكية

##### المباني الذكية

##### المصانع الذكية

##### المنتجات الذكية (أدوات التحكم في الإضاءة، مكبرات الصوت الذكية، أنظمة الأمان، الروبوتات)

#### الرؤية الحاسوبية (Computer Vision)

##### التعرف على الوجوه ومعالجة الصور بالفيديو

##### مساعدة الطائرات بدون طيار والمركبات ذاتية القيادة على تجنب الاصطدامات

##### تحسين نماذج التعلم الآلي للتطبيقات الطبية (العلاج الكيميائي)

##### زيادة معدل اكتشاف الأخطاء في العمليات الصناعية

#### معالجة اللغات الطبيعية (NLP)

##### واجهات صوتية (أليكسا، سيري، مساعد جوجل)

##### روبوتات المحادثة وخدمات الويب الآلية

##### أنظمة للتعرف على العواطف والمشاعر

دور إنترنت الأشياء في التقنيات الناشئة

#### دعم الحلول التقنية الحديثة

#### التكامل مع تقنيات أخرى (الذكاء الاصطناعي، علم الروبوت)

#### توظيف التقنيات الحالية والشائعة لحل المشكلات

مفاهيم وتقنيات الذكاء الاصطناعي

#### تعلم الآلة (Machine Learning)

#### إيدج للذكاء الاصطناعي (Edge AI)

#### التحليلات المتقدمة (Advanced Analytics)

#### علم الروبوت (Robotics)

#### الواقع المعزز (AR)

#### الواقع الافتراضي (VR)

#### تقنية سلسلة الكتل (Blockchain)

مكونات تطبيق إنترنت الأشياء

#### الأجهزة (Hardware)

##### جهاز إنترنت الأشياء (The "Thing")

###### يحتوي على مستشعرات أو مشغلات

###### مزود بوحدة تحكم دقيقة

###### يحتاج مصدر طاقة

###### يحتاج وحدة اتصال بالشبكة

###### قد يحتوي على شاشات أو أزرار للتفاعل مع المستخدم

#### البرامج (Software)

#### البنية التحتية (Infrastructure)

##### آلية الاتصال

###### بوابات إنترنت الأشياء المتخصصة

###### بروتوكولات الشبكة المصممة

##### الأجهزة الحوسبية

###### أجهزة حاسب بسيطة

###### خوادم سحابية في مراكز البيانات

##### وظيفة الخادم

###### معالجة وتحليل البيانات المخزنة

###### إرسال أوامر لإجراءات معينة إلى جهاز إنترنت الأشياء

###### توفير رؤى مفيدة حول استخدام التطبيق

#### أمثلة على أجهزة إنترنت الأشياء

##### تلفاز ذكي

##### سماعات أذن ذكية

##### تحكم المنزل الذكي (مثل أليكسا)

##### نظام الشبكة اللاسلكية (WiFi)

##### منظم حرارة ذكي مع حساسات للغرفة

##### مراقب الصحة أو اللياقة البدنية

##### مكيف الهواء الذكي

##### أضواء بمفاتيح ومصابيح ذكية

##### مقابس الطاقة الذكية

##### مراقب جودة الهواء

##### مراقب استهلاك الكهرباء

##### ثلاجة متصلة بالإنترنت

##### نظام الحماية المنزلي المزود بكاميرا جرس الباب الذكية

##### باب مرآب بقفل ذكي

الكائنات الذكية (تفصيل)

#### تعريفها

##### اللبنات الأساسية لإنترنت الأشياء

##### أجهزة محسوسة صغيرة منخفضة التكلفة

##### تتفاعل مع البيئة المادية

#### آلية عملها

##### تجمع البيانات من المستشعرات

##### تتفاعل فورياً عبر المشغلات

#### مصادر الطاقة

##### الشبكة الكهربائية

##### البطاريات (استهلاك منخفض جداً)

##### الطاقة الذاتية (شمسية، رياح)

##### تيار كهربائي من جسم الإنسان (لمستشعرات الصحة)

#### المكونات الأساسية

##### جهاز اتصال

###### يرسل بيانات المستشعرات

###### يتلقى تعليمات للمشغلات

###### يوصل الكائن بالتخزين السحابي

##### وحدة المعالجة (جهاز التحكم الدقيق)

###### ينسق بين المستشعرات والمشغلات وجهاز الاتصال

###### أمثلة: الأردوينو (Arduino)، رازبيري باي (Raspberry Pi)

#### أمثلة متطورة

##### شبكة الغبار الذكي (Smart Dust)

###### شبكة لاسلكية لمستشعرات بحجم حبة الرمل

###### تستشعر: الإضاءة، درجة الحرارة، الصوت، السموم، الاهتزازات

###### تسجل المعلومات وترسلها لاسلكياً

تمارين تقييم الفهم

تحديد صحة العبارات

تحديد السمات المميزة لإنترنت الأشياء

أسئلة التفكير النقدي

#### (3) التطور التقني الأكثر أهمية الذي جعل إنترنت الأشياء ممكناً

#### (4) مرحلة الإنترنت الأكثر تأثيراً تقنياً واقتصادياً

#### (5) التقنية الناشئة الأكثر تأثيراً على الاقتصاد في الثورة الصناعية الرابعة

أنشطة بحثية

(6) البحث عن تطبيق إنترنت الأشياء يوظف الرؤية الحاسوبية ومعالجة اللغات الطبيعية

(7) البحث عن تطبيق للواقع الافتراضي ينشئ بيئات افتراضية مزودة ببيانات من مستشعرات إنترنت الأشياء

(8) البحث عن كيفية مساعدة تقنيات سلسلة الكتل في إنشاء أنظمة إنترنت الأشياء اللامركزية وتطبيقاتها

```

نقاط مهمة

• قوة الكائنات الذكية تكمن في ربطها ببعضها ضمن حلول إنترنت الأشياء، وليس في عملها المنفرد.
• أجهزة التحكم الدقيقة المستخدمة في التطوير الأكاديمي (مثل Arduino) هي حواسيب صغيرة.
• يمكن أن تصل أحجام وحدات التحكم الدقيقة في تطبيقات إنترنت الأشياء إلى 2x2 ملم.

الدرس الثاني

أجهزة إنترنت الأشياء

What is a "Thing"?

The Smart Objects

إن "الكائنات الذكية" أو "الكائنات الذكية" هي اللبنات الأساسية لإنترنت الأشياء، فهي أجهزة محسوسة صغيرة منخفضة التكلفة تتفاعل مع بيئتها المادية المحيطة بها، وذلك بجمع البيانات من المستشعرات، والتفاعل الفوري مع هذه البيانات عبر المشغلات. وتقوم المستشعرات والمشغلات بتحويل الأشياء اليومية إلى كائنات ذكية قادرة على الحصول على المعلومات من بيئتها وتتفاعل معها بطريقة مفيدة. وتكمن القوة الحقيقية للكائنات الذكية في حلول إنترنت الأشياء التي تربطها ببعضها، بدلاً من عملها بشكل مستقل كأجهزة قائمة بذاتها.

تشغل الكائنات الذكية بواسطة مصدر للطاقة مثل: الشبكة الكهربائية، أو البطارية، أو بمصدر للطاقة الذاتية من خلال الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. يُعد استهلاك هذه الكائنات للطاقة منخفضاً جداً لدرجة أنه في بعض الأحيان يمكن تشغيل الكائن الذكي لأشهر أو سنوات باستخدام البطاريات. يوجد جيل جديد من الكائنات (المستشعرات) الذكية الخاصة بالصحة، والتي يمكن تشغيلها بالتيار الكهربائي المنبعث من جسم الإنسان.

يقوم كل كائن ذكي على جهاز اتصال يرسل البيانات التي تجمع من المستشعرات ويتلقى التعليمات اللازمة للمشغلات. ويقوم جهاز الاتصال بتوصيل الكائن الذكي بالتخزين السحابي.

المكون المشترك هو وحدة المعالجة على هيئة جهاز التحكم الدقيق. يقوم جهاز التحكم الدقيق بالتنسيق بين المستشعرات والمشغلات وجهاز الاتصال. إن أجهزة التحكم الدقيقة المستخدمة في التطوير أو الأغراض الأكاديمية مثل: الأردوينو (Arduino) أو رازبيري باي (Raspberry Pi)، هي عبارة عن حواسيب صغيرة.

تستخدم تطبيقات إنترنت الأشياء وحدات تحكم دقيقة صغيرة الحجم يصل حجمها أحياناً إلى 2x2 ملم. أحد الأمثلة على ذلك شبكة الغبار الذكي (Smart Dust)، وهي شبكة لاسلكية لمستشعرات حوسبة واستشعار لا يتجاوز حجمها حبة الرمل الواحد والتي يمكنها أن تعمل بمفردها. يمكن لشبكة الغبار الذكي أن تستشعر أشياء مثل: الإضاءة، ودرجة الحرارة، والصوت، ووجود السموم أو الاهتزازات، ثم تسجل هذه المعلومات وترسلها لاسلكياً إلى أنظمة الحاسب المركزية.

حاسب صغير منخفض التكلفة يدمج في الكائنات لجعلها ذكية، ويمكن تنظيمها في شبكات.

شكل 1.8: حاسب صغير منخفض التكلفة

الدرس الثاني أجهزة إنترنت الأشياء --- SECTION: ما المقصود بـ"الأشياء"؟ --- What is a "Thing"? --- SECTION: الكائنات الذكية --- The Smart Objects إن "الكائنات الذكية" أو "الكائنات الذكية" هي اللبنات الأساسية لإنترنت الأشياء، فهي أجهزة محسوسة صغيرة منخفضة التكلفة تتفاعل مع بيئتها المادية المحيطة بها، وذلك بجمع البيانات من المستشعرات، والتفاعل الفوري مع هذه البيانات عبر المشغلات. وتقوم المستشعرات والمشغلات بتحويل الأشياء اليومية إلى كائنات ذكية قادرة على الحصول على المعلومات من بيئتها وتتفاعل معها بطريقة مفيدة. وتكمن القوة الحقيقية للكائنات الذكية في حلول إنترنت الأشياء التي تربطها ببعضها، بدلاً من عملها بشكل مستقل كأجهزة قائمة بذاتها. تشغل الكائنات الذكية بواسطة مصدر للطاقة مثل: الشبكة الكهربائية، أو البطارية، أو بمصدر للطاقة الذاتية من خلال الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. يُعد استهلاك هذه الكائنات للطاقة منخفضاً جداً لدرجة أنه في بعض الأحيان يمكن تشغيل الكائن الذكي لأشهر أو سنوات باستخدام البطاريات. يوجد جيل جديد من الكائنات (المستشعرات) الذكية الخاصة بالصحة، والتي يمكن تشغيلها بالتيار الكهربائي المنبعث من جسم الإنسان. يقوم كل كائن ذكي على جهاز اتصال يرسل البيانات التي تجمع من المستشعرات ويتلقى التعليمات اللازمة للمشغلات. ويقوم جهاز الاتصال بتوصيل الكائن الذكي بالتخزين السحابي. المكون المشترك هو وحدة المعالجة على هيئة جهاز التحكم الدقيق. يقوم جهاز التحكم الدقيق بالتنسيق بين المستشعرات والمشغلات وجهاز الاتصال. إن أجهزة التحكم الدقيقة المستخدمة في التطوير أو الأغراض الأكاديمية مثل: الأردوينو (Arduino) أو رازبيري باي (Raspberry Pi)، هي عبارة عن حواسيب صغيرة. تستخدم تطبيقات إنترنت الأشياء وحدات تحكم دقيقة صغيرة الحجم يصل حجمها أحياناً إلى 2x2 ملم. أحد الأمثلة على ذلك شبكة الغبار الذكي (Smart Dust)، وهي شبكة لاسلكية لمستشعرات حوسبة واستشعار لا يتجاوز حجمها حبة الرمل الواحد والتي يمكنها أن تعمل بمفردها. يمكن لشبكة الغبار الذكي أن تستشعر أشياء مثل: الإضاءة، ودرجة الحرارة، والصوت، ووجود السموم أو الاهتزازات، ثم تسجل هذه المعلومات وترسلها لاسلكياً إلى أنظمة الحاسب المركزية. حاسب صغير منخفض التكلفة يدمج في الكائنات لجعلها ذكية، ويمكن تنظيمها في شبكات. --- SECTION: شكل 1.8: حاسب صغير منخفض التكلفة --- شكل 1.8: حاسب صغير منخفض التكلفة --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: شكل 1.8: حاسب صغير منخفض التكلفة Description: An isometric illustration of a small, low-cost computer, likely a microcontroller or single-board computer, featuring a central processing chip, memory chips, and input/output connectors. It is depicted on a light grey background with a subtle dotted pattern. Context: Illustrates the 'smart object' concept by showing a compact computing unit that can be integrated into everyday items to make them 'smart'.