صفحة 48 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 3: ارسم مخططًا يمثل العلاقة بين طبقات الحوسبة السحابية والضبابية والطرفية لبنية إنترنت الأشياء.

الإجابة: س:٣ الحوسبة السحابية (تخزين وتحليل ضخم) الحوسبة الضبابية (فلترة وتنسيق) الحوسبة الطرفية) (معالجة فورية) أجهزة IoT (استشعار وتشغيل)

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لفهم بنية إنترنت الأشياء، نحتاج إلى تصور كيفية معالجة البيانات وتخزينها وتحليلها بدءًا من الأجهزة نفسها وصولاً إلى مراكز البيانات الكبيرة. هذه العملية لا تتم في مكان واحد، بل تتوزع عبر طبقات مختلفة، لكل منها وظيفتها الخاصة.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** تبدأ البنية من الأسفل بأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) التي تقوم بالاستشعار وجمع البيانات أو تنفيذ الأوامر. هذه البيانات تنتقل إلى طبقة الحوسبة الطرفية (Edge Computing) حيث تتم معالجتها بشكل فوري وسريع بالقرب من مصدرها، مما يسمح باتخاذ قرارات سريعة. بعد ذلك، قد تنتقل البيانات المفلترة أو المجمعة إلى طبقة الحوسبة الضبابية (Fog Computing)، والتي تعمل كطبقة وسيطة بين الطرفية والسحابية. وظيفتها الأساسية هي فلترة البيانات بشكل أكبر وتنسيقها وتجميعها قبل إرسالها إلى الطبقة العليا. وأخيرًا، تصل البيانات إلى طبقة الحوسبة السحابية (Cloud Computing)، حيث يتم تخزين كميات ضخمة من البيانات وتحليلها بشكل معمق لاتخاذ قرارات استراتيجية طويلة المدى أو إجراء تحليلات معقدة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المخطط يمثل تسلسلاً هرميًا يبدأ من أجهزة إنترنت الأشياء في الأسفل، ثم الحوسبة الطرفية للمعالجة الفورية، تليها الحوسبة الضبابية للفلترة والتنسيق، وتنتهي بالحوسبة السحابية للتخزين والتحليل الضخم. هذا التسلسل يضمن كفاءة معالجة البيانات وتدفقها في بنية إنترنت الأشياء. **المخطط يمثل العلاقة كالتالي (من الأسفل للأعلى):** **أجهزة IoT** (استشعار وتشغيل) **الحوسبة الطرفية** (معالجة فورية) **الحوسبة الضبابية** (فلترة وتنسيق) **الحوسبة السحابية** (تخزين وتحليل ضخم)

سؤال 4: ناقش مدى مساعدة التحليلات الطرفية في حلول إنترنت الأشياء المجيدة.

الإجابة: س:٤ تساعد التحليلات الطرفية في جعل حلول إنترنت الأشياء مجدية لأنها تقلل زمن الاستجابة (قرارات فورية) وتخفض استهلاك الشبكة. س:٤ كما تزيد الاعتمادية عند ضعف الاتصال بالسحابة (استمرار العمل محليًا) وتحسن الخصوصية والأمان بإبقاء البيانات بالموقع. س:٤ وتقلل تكاليف التخزين والمعالجة السحابية عبر الفلترة المسبقة للبيانات والكشف المبكر عن الأعطال محليًا.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** تُعد التحليلات الطرفية (Edge Analytics) مكونًا حيويًا لجعل حلول إنترنت الأشياء (IoT) مجدية وفعالة للغاية. الفكرة الأساسية هي معالجة البيانات وتحليلها بالقرب من مصدرها، أي على الأجهزة الطرفية نفسها أو في خوادم صغيرة قريبة، بدلاً من إرسال جميع البيانات إلى السحابة مباشرة. هذا النهج يقدم عدة مزايا رئيسية. أولاً، يقلل بشكل كبير من زمن الاستجابة، مما يسمح باتخاذ قرارات فورية وحاسمة في التطبيقات التي تتطلب سرعة عالية، مثل أنظمة التحكم الصناعي أو المركبات ذاتية القيادة. ثانيًا، يساهم في تخفيض استهلاك الشبكة بشكل ملحوظ، حيث لا يتم إرسال جميع البيانات الخام إلى السحابة، بل فقط البيانات المهمة أو النتائج الملخصة، مما يوفر في عرض النطاق الترددي وتكاليف الاتصال. علاوة على ذلك، تزيد التحليلات الطرفية من الاعتمادية، خاصة في البيئات التي قد يكون فيها الاتصال بالسحابة ضعيفًا أو متقطعًا، حيث يمكن للأنظمة الاستمرار في العمل واتخاذ القرارات محليًا دون الحاجة للاتصال المستمر. كما أنها تعزز الخصوصية والأمان، فبإبقاء البيانات الحساسة ومعالجتها في الموقع، يقل خطر تعرضها للاختراق أثناء النقل إلى السحابة. وأخيرًا، تساعد في تقليل التكاليف الإجمالية للتخزين والمعالجة السحابية، لأن الفلترة المسبقة للبيانات على الطرف تقلل من حجم البيانات التي تحتاج إلى تخزين ومعالجة في السحابة، وتسمح بالكشف المبكر عن الأعطال أو المشكلات محليًا قبل أن تتفاقم.

في بنية إنترنت الأشياء، ما هو التسلسل الهرمي الصحيح لطبقات معالجة البيانات من الأجهزة إلى مراكز البيانات؟

• أ) الحوسبة السحابية → الحوسبة الضبابية → الحوسبة الطرفية → أجهزة IoT
• ب) أجهزة IoT → الحوسبة الضبابية → الحوسبة الطرفية → الحوسبة السحابية
• ج) أجهزة IoT → الحوسبة الطرفية → الحوسبة الضبابية → الحوسبة السحابية
• د) الحوسبة الطرفية → أجهزة IoT → الحوسبة الضبابية → الحوسبة السحابية

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: أجهزة IoT → الحوسبة الطرفية → الحوسبة الضبابية → الحوسبة السحابية

الشرح: 1. تبدأ العملية بأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) التي تجمع البيانات. 2. تُعالج البيانات أولاً في طبقة الحوسبة الطرفية (Edge) بالقرب من المصدر لسرعة الاستجابة. 3. تُفلتر وتُنسق البيانات في طبقة الحوسبة الضبابية (Fog) كطبقة وسيطة. 4. تُرسل البيانات المُجمعة أخيراً إلى الحوسبة السحابية (Cloud) للتخزين والتحليل المعمق.

تلميح: فكر في تدفق البيانات من مصدرها (الأجهزة) إلى حيث يتم تخزينها وتحليلها بشكل ضخم.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الوظيفة الأساسية لطبقة الحوسبة الطرفية (Edge Computing) في بنية إنترنت الأشياء؟

• أ) تخزين كميات ضخمة من البيانات وتحليلها بشكل معمق.
• ب) فلترة البيانات وتنسيقها وتجميعها قبل إرسالها إلى السحابة.
• ج) معالجة البيانات بشكل فوري وسريع بالقرب من مصدرها (أجهزة IoT).
• د) توفير البنية التحتية الأساسية للشبكة فقط.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: معالجة البيانات بشكل فوري وسريع بالقرب من مصدرها (أجهزة IoT).

الشرح: تقع الحوسبة الطرفية بالقرب من أجهزة الاستشعار والتشغيل (IoT). وظيفتها الأساسية هي معالجة البيانات الأولية فور توليدها، مما يسمح باتخاذ قرارات فورية دون الحاجة لإرسال كل البيانات إلى السحابة، مما يقلل من زمن التأخير ويوفر عرض النطاق الترددي.

تلميح: تركز هذه الطبقة على تقليل زمن الاستجابة واتخاذ القرارات السريعة.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

كيف تساهم التحليلات الطرفية في تحسين حلول إنترنت الأشياء؟

• أ) تزيد من تكلفة البنية التحتية فقط دون فوائد عملية.
• ب) تؤدي إلى زيادة زمن التأخير بسبب خطوات المعالجة الإضافية.
• ج) تساعد في اتخاذ قرارات فورية، وتقليل زمن التأخير، وتخفيف الحمل على الشبكة، وتحسين الأمن والخصوصية.
• د) تقتصر على تخزين البيانات فقط دون أي تحليل.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تساعد في اتخاذ قرارات فورية، وتقليل زمن التأخير، وتخفيف الحمل على الشبكة، وتحسين الأمن والخصوصية.

الشرح: 1. **اتخاذ قرارات فورية**: تحليل البيانات في مكانها يسمح بردود فعل فورية. 2. **تقليل زمن التأخير**: إلغاء الحاجة لإرسال البيانات إلى السحابة والعودة. 3. **تخفيف الحمل على الشبكة**: تقليل حجم البيانات المرسلة عبر الشبكة. 4. **تحسين الأمن والخصوصية**: بقاء البيانات الحساسة محلياً يقلل من مخاطر الاختراق.

تلميح: فكر في المزايا التي تنتج عن معالجة البيانات وتحليلها محلياً دون إرسالها بعيداً.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب