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

📚 تصنيفات الكائنات الذكية

المفاهيم الأساسية

الكائن الذكي: لبنة أساسية في إنترنت الأشياء تجمع البيانات وتتفاعل مع البيئة (مفهوم مستمر من الصفحات السابقة).

تصنيفات الكائنات الذكية: ستة معايير رئيسية لتصنيف الكائنات الذكية بناءً على خصائصها التشغيلية.

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

#### تصنيفات الكائنات الذكية

##### مصدر الطاقة

###### تعمل بالطاقة الذاتية (بطارية، ألواح شمسية)

###### تتصل بمزود طاقة خارجي

##### الحركة

###### متحرك

###### ثابت

##### معدل إرسال البيانات

###### منخفض (مثال: مستشعر صدأ على جسر يرسل شهرياً)

###### مرتفع (مثال: مستشعر حركة في سيارة يرسل مئات المرات في الثانية)

##### نوع البيانات

###### بسيطة (مثال: مستشعر رطوبة يسجل قيم يومية)

###### معقدة (مثال: مستشعر محرك يسجل مئات القيم كالحرارة والضغط)

##### نطاق التقرير

###### المسافة بين الكائن الذكي وجامع البيانات

###### مثال قصير: سوار رياضي إلى هاتف (بضعة أمتار)

###### مثال طويل: مستشعر رطوبة في أسفلت إلى هوائي (مئات الأمتار أو كيلومترات)

##### كثافة الكائنات في الخلية

###### كمية الكائنات ذات احتياجات اتصال متماثلة والمتصلة بنفس الهوائية

###### مثال منخفض الكثافة: مستشعر واحد كل بضعة أميال في خط أنابيب نفط

###### مثال عالي الكثافة: مئات المرايا في تلسكوب فلكي على مساحة صغيرة

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

• مصدر الطاقة: يحدد قدرة الكائن على الحركة وفترة استخدامه وقدرته على جمع وإرسال البيانات.
• معدل البيانات المرتفع: يؤدي إلى ازدياد استهلاك الطاقة وقد يفرض قيوداً على مصدر الطاقة.
• معدل نقل البيانات: يُحدد بناءً على عاملين: تصنيف البيانات (بسيطة/معقدة) ومعدل الإرسال (منخفض/مرتفع)، وينتج عنه مقياس مدمج.
• كثافة الكائنات: تعتمد على عدد الكائنات ذات احتياجات الاتصال المتماثلة والمتصلة بنفس الهوائية.

تصنيفات الكائنات الذكية Classifications of Smart Objects

تعمل بالطاقة الذاتية أو تتصل بمزود للطاقة

قد يحتوي الكائن على مصدر الطاقة الذاتي الخاص به كالبطارية أو الألواح الشمسية، أو يمكن أن يعمل باستمرار بواسطة مصدر خارجي. يمكن للكائنات التي تعمل بالطاقة الذاتية أن تكون متحركة. أما الكائنات التي تزود ببطاريات فتكون مقيدة من حيث فترة استخدامها وقدرتها على جمع البيانات وإرسالها.

متحرك أو ثابت

يمكن للكائن الذكي أن يكون متحركًا، ويمكنه أن يبقى ثابتًا في مكانه. كما يمكن أن يكون الجسم متحركًا إذا تم توصيله بجسم متحرك أكبر.

معدل إرسال بيانات منخفض أو مرتفع

يمكن أن تكون عمليات المراقبة للكائن الذكي بمنخفضة أو مرتفعة. فمثلاً قد يرسل مستشعر الصدأ الموجود على أحد الجسور القيم المسجلة شهريًا، وقد يرسل مستشعر الحركة في السيارة قيم التسارع مئات المرات في الثانية. تؤدي معدلات التقارير المرتفعة إلى ازدياد استهلاك الطاقة مما قد يفرض قيودًا على مصدر الطاقة.

بيانات بسيطة أو معقدة

يعتمد هذا التصنيف على كمية البيانات التي تم جمعها وتبادلها خلال كل دورة تقارير. يمكن لمستشعر الرطوبة في حقل زراعي تسجيل قيم يومية غير معقدة، في حين يسجل مستشعر المحرك مئات القيم، مثل درجة الحرارة والضغط وسرعة الانضغاط. يحدد معدل نقل البيانات بناء على عاملين هما: تصنيف البيانات (بسيطة أو معقدة)، ومعدل إرسال البيانات (منخفض إلى مرتفع). والنتيجة هنا عبارة عن مقياس مدمج. قد ينقل كائن متوسط الإنتاج بيانات غير معقدة بمعدل مرتفع نسبيًا (في هذه الحالة يظهر مخطط التدفق بصورة متصلة)، أو قد ينقل بيانات كثيرة بمعدل منخفض نسبيًا (وفي هذه الحالة يبدو مخطط التدفق متقطعًا).

نطاق التقرير

تحدد المسافة بين الكائن الذكي وجامع البيانات نطاق التقرير. فبالنسبة للسوار الرياضي الذي يرسل البيانات إلى هاتفك على سبيل المثال، يصل نطاق التقرير إلى بضعة أمتار، وفي المقابل قد يحتاج مستشعر الرطوبة المضمن في سطح الأسفلت في الطريق إلى الاتصال بهوائي يقع على بعد مئات الأمتار أو حتى كيلومترات.

كثافة الكائنات في كل خلية

يعتمد هذا التصنيف على كمية الكائنات الذكية ذات احتياجات الاتصال المتماثلة والمتصلة بنفس الهوائية. قد يستخدم خط أنابيب النفط مستشعرًا واحدًا كل بضعة أميال. وفي المقابل تستخدم تلسكوبات علم الفلك المئات أو حتى الآلاف من المرايا على مساحة صغيرة يزود كل منها بمقاييس الجايروسكوب (أداة لتحديد زاوية الاتجاهات والدوران) ومستشعرات للجاذبية والاهتزاز.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

22

--- SECTION: تصنيفات الكائنات الذكية Classifications of Smart Objects --- تصنيفات الكائنات الذكية Classifications of Smart Objects --- SECTION: تعمل بالطاقة الذاتية أو تتصل بمزود للطاقة --- تعمل بالطاقة الذاتية أو تتصل بمزود للطاقة قد يحتوي الكائن على مصدر الطاقة الذاتي الخاص به كالبطارية أو الألواح الشمسية، أو يمكن أن يعمل باستمرار بواسطة مصدر خارجي. يمكن للكائنات التي تعمل بالطاقة الذاتية أن تكون متحركة. أما الكائنات التي تزود ببطاريات فتكون مقيدة من حيث فترة استخدامها وقدرتها على جمع البيانات وإرسالها. --- SECTION: متحرك أو ثابت --- متحرك أو ثابت يمكن للكائن الذكي أن يكون متحركًا، ويمكنه أن يبقى ثابتًا في مكانه. كما يمكن أن يكون الجسم متحركًا إذا تم توصيله بجسم متحرك أكبر. --- SECTION: معدل إرسال بيانات منخفض أو مرتفع --- معدل إرسال بيانات منخفض أو مرتفع يمكن أن تكون عمليات المراقبة للكائن الذكي بمنخفضة أو مرتفعة. فمثلاً قد يرسل مستشعر الصدأ الموجود على أحد الجسور القيم المسجلة شهريًا، وقد يرسل مستشعر الحركة في السيارة قيم التسارع مئات المرات في الثانية. تؤدي معدلات التقارير المرتفعة إلى ازدياد استهلاك الطاقة مما قد يفرض قيودًا على مصدر الطاقة. --- SECTION: بيانات بسيطة أو معقدة --- بيانات بسيطة أو معقدة يعتمد هذا التصنيف على كمية البيانات التي تم جمعها وتبادلها خلال كل دورة تقارير. يمكن لمستشعر الرطوبة في حقل زراعي تسجيل قيم يومية غير معقدة، في حين يسجل مستشعر المحرك مئات القيم، مثل درجة الحرارة والضغط وسرعة الانضغاط. يحدد معدل نقل البيانات بناء على عاملين هما: تصنيف البيانات (بسيطة أو معقدة)، ومعدل إرسال البيانات (منخفض إلى مرتفع). والنتيجة هنا عبارة عن مقياس مدمج. قد ينقل كائن متوسط الإنتاج بيانات غير معقدة بمعدل مرتفع نسبيًا (في هذه الحالة يظهر مخطط التدفق بصورة متصلة)، أو قد ينقل بيانات كثيرة بمعدل منخفض نسبيًا (وفي هذه الحالة يبدو مخطط التدفق متقطعًا). --- SECTION: نطاق التقرير --- نطاق التقرير تحدد المسافة بين الكائن الذكي وجامع البيانات نطاق التقرير. فبالنسبة للسوار الرياضي الذي يرسل البيانات إلى هاتفك على سبيل المثال، يصل نطاق التقرير إلى بضعة أمتار، وفي المقابل قد يحتاج مستشعر الرطوبة المضمن في سطح الأسفلت في الطريق إلى الاتصال بهوائي يقع على بعد مئات الأمتار أو حتى كيلومترات. --- SECTION: كثافة الكائنات في كل خلية --- كثافة الكائنات في كل خلية يعتمد هذا التصنيف على كمية الكائنات الذكية ذات احتياجات الاتصال المتماثلة والمتصلة بنفس الهوائية. قد يستخدم خط أنابيب النفط مستشعرًا واحدًا كل بضعة أميال. وفي المقابل تستخدم تلسكوبات علم الفلك المئات أو حتى الآلاف من المرايا على مساحة صغيرة يزود كل منها بمقاييس الجايروسكوب (أداة لتحديد زاوية الاتجاهات والدوران) ومستشعرات للجاذبية والاهتزاز. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 22 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Untitled Description: Illustrative diagram showing two types of power sources: a standard electrical plug (representing external power) and a sun (representing solar or self-generated power). Context: Illustrates different power sources for smart objects, relating to the section 'تعمل بالطاقة الذاتية أو تتصل بمزود للطاقة'. **DIAGRAM**: Untitled Description: Illustrative diagram showing two states: a static object (represented by a square within a square) and a mobile object (represented by a circle with a dot). Context: Illustrates the classification of smart objects as either 'متحرك أو ثابت' (mobile or static). **DIAGRAM**: Untitled Description: Illustrative diagram showing two types of data transmission rates: a slow, low-frequency waveform on the left and a fast, high-frequency waveform on the right. Context: Illustrates the concept of 'معدل إرسال بيانات منخفض أو مرتفع' (low or high data transmission rate) for smart objects. **DIAGRAM**: Untitled Description: Illustrative diagram showing two types of data complexity: a simpler, less connected structure on the left and a more complex, highly connected structure on the right. Context: Illustrates the classification of smart objects based on 'بيانات بسيطة أو معقدة' (simple or complex data). **DIAGRAM**: Untitled Description: Illustrative diagram showing two different reporting ranges: a short range on the left (indicated by closely spaced circles) and a longer range on the right (indicated by widely spaced circles). Context: Illustrates the concept of 'نطاق التقرير' (reporting range) for smart objects, showing short vs. long distances. **DIAGRAM**: Untitled Description: Illustrative diagram showing two concepts related to object density. Left: a dense arrangement of squares, some filled, suggesting high density. Right: a sparser arrangement with a central line and distributed points, suggesting lower density or a network of objects. Context: Illustrates the concept of 'كثافة الكائنات في كل خلية' (density of objects per cell), showing high vs. low density scenarios. **FIGURE**: Untitled Description: The logo of the Ministry of Education, Saudi Arabia, featuring stylized Arabic calligraphy and the text 'وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447'. Context: Identifies the publisher and copyright information for the textbook page.