صفحة 31 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 2: صف المكونات الرئيسية للكائن الذكي.

الإجابة: مستشعرات، وحدة معالجة، وحدة اتصال - مشغلات، مصدر طاقة، برمجيات مدمجة

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** الكائن الذكي هو نظام قادر على إدراك بيئته والتفاعل معها لاتخاذ قرارات مناسبة. لذلك، يحتاج إلى مجموعة من المكونات الأساسية ليعمل بفعالية.
2. **الخطوة 2 (المكونات):** المكونات الرئيسية للكائن الذكي تشمل: - **المستشعرات:** لجمع المعلومات من البيئة المحيطة. - **وحدة المعالجة:** لتحليل المعلومات واتخاذ القرارات. - **وحدة الاتصال:** للتواصل مع كائنات أخرى أو أنظمة. - **المشغلات (Actuators):** لتنفيذ الأوامر والتأثير في البيئة. - **مصدر الطاقة:** لتشغيل جميع المكونات. - **البرمجيات المدمجة:** لتحديد سلوك الكائن وقدراته.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن المكونات الرئيسية هي: **مستشعرات، وحدة معالجة، وحدة اتصال، مشغلات، مصدر طاقة، وبرمجيات مدمجة**.

سؤال 3: حلل أنواع التطبيقات التي تتطلب مُستشعرات تعمل بالطاقة الذاتية، وأيها يتطلب مُستشعرات يجب تزويدها بالطاقة. اعرض أفكارك أدناه.

الإجابة: س3: طاقة ذاتية: أماكن نائية (مراقبة بيئة/زراعة) - طاقة خارجية: أماكن مخدمة (كاميرات/مصانع)

خطوات الحل:

1. **الشرح:** السؤال يطلب التفريق بين التطبيقات التي تستفيد من المستشعرات التي تعمل بالطاقة الذاتية (أي لا تحتاج مصدر طاقة خارجي مستمر) وتلك التي تتطلب مستشعرات تحتاج إلى تزويدها بالطاقة. **المستشعرات التي تعمل بالطاقة الذاتية:** تكون مفيدة في الأماكن التي يصعب فيها توفير مصدر طاقة مستمر أو في البيئات النائية. أمثلة على ذلك تشمل تطبيقات مراقبة البيئة في مناطق بعيدة، أو أنظمة الزراعة الذكية التي تحتاج إلى مراقبة الظروف في حقول واسعة دون الحاجة لتمديدات كهربائية معقدة. هذه المستشعرات تعتمد على مصادر طاقة متجددة (مثل الطاقة الشمسية) أو بطاريات طويلة الأمد. **المستشعرات التي يجب تزويدها بالطاقة:** تكون مناسبة للتطبيقات التي تقع في أماكن يمكن توفير مصدر طاقة لها بسهولة، أو حيث تكون الحاجة للطاقة عالية ومستمرة. أمثلة على ذلك تشمل كاميرات المراقبة الأمنية التي تحتاج لطاقة مستمرة لتشغيلها، أو المستشعرات المستخدمة في المصانع الآلية التي تتطلب معالجة سريعة ومستمرة للبيانات، أو الأجهزة المنزلية الذكية المتصلة بالشبكة الكهربائية. إذن، التطبيقات التي تتطلب طاقة ذاتية هي تلك الموجودة في **أماكن نائية أو يصعب الوصول إليها للطاقة** (مثل مراقبة البيئة أو الزراعة)، بينما التطبيقات التي تتطلب طاقة خارجية هي تلك الموجودة في **أماكن مخدمة أو يسهل تزويدها بالطاقة** (مثل الكاميرات أو المصانع).

سؤال 4: تتطلب تطبيقات إنترنت الأشياء المختلفة أنواعاً مختلفة من الكائنات الذكية. ضع قائمة بالسمات الرئيسية التي تُصنّف الكائنات الذكية بناءً عليها.

الإجابة: س4: السمات: الوظيفة، المعالجة، الاتصال، الطاقة - البيئة، الحركة، الأداء، الأمان

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** الكائنات الذكية في سياق إنترنت الأشياء (IoT) تختلف في قدراتها ووظائفها، ولذلك نحتاج إلى معايير لتصنيفها وفهمها.
2. **الخطوة 2 (السمات الرئيسية):** يمكن تصنيف الكائنات الذكية بناءً على عدة سمات رئيسية: - **الوظيفة:** ما هو الغرض الأساسي للكائن الذكي؟ (مثال: مستشعر حرارة، كاميرا، مشغل). - **المعالجة:** مدى قدرة الكائن على معالجة البيانات محلياً (Edge Computing) أو الاعتماد على معالجة سحابية. - **الاتصال:** كيف يتواصل الكائن مع العالم الخارجي؟ (مثال: Wi-Fi, Bluetooth, Cellular). - **الطاقة:** كيف يتم تزويد الكائن بالطاقة؟ (بطارية، طاقة ذاتية، مصدر خارجي). - **البيئة:** الظروف التي سيعمل فيها الكائن (داخلية، خارجية، قاسية). - **الحركة:** هل الكائن ثابت أم متحرك؟ - **الأداء:** السرعة، الدقة، استهلاك الطاقة. - **الأمان:** مدى حماية الكائن وبياناته.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، السمات الرئيسية التي تُصنّف الكائنات الذكية بناءً عليها هي: **الوظيفة، المعالجة، الاتصال، الطاقة، البيئة، الحركة، الأداء، والأمان**.

ما هي المكونات الرئيسية للكائن الذكي في إنترنت الأشياء؟

• أ) مستشعرات، وحدة معالجة، وحدة اتصال، وبرمجيات مدمجة فقط
• ب) مستشعرات، وحدة معالجة، وحدة اتصال، مشغلات، مصدر طاقة، وبرمجيات مدمجة
• ج) مستشعرات، وحدة اتصال، بطارية، وشاشة عرض
• د) وحدة معالجة، ذاكرة تخزين، نظام تشغيل، وواجهة مستخدم

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: مستشعرات، وحدة معالجة، وحدة اتصال، مشغلات، مصدر طاقة، وبرمجيات مدمجة

الشرح: 1. الكائن الذكي هو نظام متكامل يتفاعل مع بيئته. 2. يحتاج إلى مستشعرات لجمع البيانات من البيئة. 3. تحتاج وحدة معالجة لتحليل البيانات واتخاذ القرارات. 4. تحتاج وحدة اتصال لإرسال واستقبال البيانات. 5. تحتاج مشغلات لتنفيذ الأوامر والتأثير في البيئة. 6. يحتاج مصدر طاقة لتشغيل جميع المكونات. 7. تحتاج برمجيات مدمجة لتحديد سلوكه. النتيجة: المكونات الرئيسية هي: مستشعرات، وحدة معالجة، وحدة اتصال، مشغلات، مصدر طاقة، وبرمجيات مدمجة.

تلميح: فكر في العناصر التي يحتاجها الجهاز للإدراك والتفكير والتفاعل والتشغيل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

بناءً على أي من السمات التالية يمكن تصنيف الكائنات الذكية في إنترنت الأشياء؟

• أ) السعر، الحجم، اللون، والعلامة التجارية
• ب) الوظيفة، المعالجة، الاتصال، الطاقة، البيئة، الحركة، الأداء، والأمان
• ج) نوع المستشعر، سعة البطارية، سرعة المعالج، وجودة الكاميرا
• د) نظام التشغيل، لغة البرمجة، تاريخ التصنيع، وبلد المنشأ

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الوظيفة، المعالجة، الاتصال، الطاقة، البيئة، الحركة، الأداء، والأمان

الشرح: 1. يمكن تصنيف الكائنات الذكية بناءً على عدة معايير. 2. الوظيفة: الغرض الأساسي للكائن (مثل الاستشعار أو التحكم). 3. المعالجة: قدرته على معالجة البيانات محلياً أو الاعتماد على السحابة. 4. الاتصال: طريقة اتصاله بالشبكة (Wi-Fi، Bluetooth، إلخ). 5. الطاقة: مصدر طاقته (بطارية، طاقة ذاتية، خارجي). 6. البيئة: الظروف التشغيلية (داخلية، خارجية، قاسية). 7. الحركة: ثابت أم متحرك. 8. الأداء: السرعة والدقة واستهلاك الطاقة. 9. الأمان: مستوى حماية البيانات والجهاز. النتيجة: السمات هي: الوظيفة، المعالجة، الاتصال، الطاقة، البيئة، الحركة، الأداء، والأمان.

تلميح: فكر في الجوانب المختلفة التي تميز كائناً ذكياً عن آخر، من حيث ما يفعله وكيف يعمل وأين يستخدم.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي من التطبيقات التالية يمثل مثالاً نموذجياً يتطلب مستشعرات تعمل بالطاقة الذاتية؟

• أ) كاميرات مراقبة أمنية في مول تجاري
• ب) مستشعرات درجة الحرارة في مصنع آلي
• ج) مراقبة الظروف البيئية في مناطق زراعية نائية
• د) أنظمة إضاءة ذكية في منزل متصل

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: مراقبة الظروف البيئية في مناطق زراعية نائية

الشرح: 1. المستشعرات ذاتية الطاقة تعتمد على مصادر متجددة (كالطاقة الشمسية) أو بطاريات طويلة الأمد. 2. تكون ضرورية في الأماكن النائية أو التي يصعب الوصول إليها. 3. تطبيقات المراقبة البيئية والزراعية في مناطق واسعة وبعيدة غالباً ما تكون نائية. 4. في هذه الحالات، تمديد طاقة تقليدية يكون مكلفاً أو مستحيلاً. 5. لذلك، استخدام مستشعرات ذاتية الطاقة هو الحل الأمثل. النتيجة: مراقبة الظروف البيئية في مناطق زراعية نائية مثال نموذجي.

تلميح: فكر في الأماكن التي يصعب فيها تمديد كابلات كهربائية أو تغيير البطاريات بشكل متكرر.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب