صفحة 63 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 3: تُوفِّر مصادر الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح المتجددة تنوعًا في توليد الطاقة. هل تعتقد بأن تقنيات الشبكة الذكية (Smart Grid) يمكنها جعل توزيع وإدارة الطاقة المتجددة أكثر كفاءة؟ اكتب أفكارك أدناه.

الإجابة: س3: نعم، لأن الشبكة الذكية ترفع كفاءة إدارة الطاقة عبر: مراقبة الإنتاج والاستهلاك لحظيًا موازنة الأحمال وتفعيل استجابة الطلب دمج التخزين لتقليل الانقطاع كشف الأعطال وعزلها بسرعة

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، فهو يتحدث عن مصادر الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح، ثم يسأل عن دور تقنيات الشبكة الذكية (Smart Grid) في تحسين إدارتها وتوزيعها. الفكرة هنا هي أن مصادر الطاقة المتجددة يمكن أن تكون متغيرة (مثلاً، الطاقة الشمسية لا تتوفر ليلاً أو في الأيام الملبدة بالغيوم). الشبكة الذكية تستخدم تقنيات رقمية واتصالات متقدمة لمراقبة تدفق الطاقة من المنتجين (مثل الألواح الشمسية) إلى المستهلكين (المنازل والمصانع) في الوقت الفعلي. هذا يسمح للشبكة بموازنة العرض والطلب بشكل أفضل، على سبيل المثال، عن طريق تخزين الطاقة الفائضة عندما يكون الإنتاج عالياً واستخدامها عندما يكون الطلب مرتفعاً أو الإنتاج منخفضاً. كما يمكنها اكتشاف أي أعطال أو انقطاعات في الشبكة وعزلها بسرعة لمنع انتشار المشكلة. إذن، الإجابة هي: **نعم، لأن الشبكة الذكية ترفع كفاءة إدارة الطاقة عبر مراقبة الإنتاج والاستهلاك لحظيًا، موازنة الأحمال وتفعيل استجابة الطلب، دمج التخزين لتقليل الانقطاع، وكشف الأعطال وعزلها بسرعة.**

سؤال 4: حدِّد الاتجاه التقني في الكائنات الذكية الذي سيكون الأكثر أهمية في تطوير أنظمة إنترنت الأشياء. اكتب إجابتك أدناه.

الإجابة: س4: دمج الذكاء الاصطناعي مع الحوسبة الطرفية ؛(Edge AI) لتحليل البيانات محليًا واتخاذ قرارات فورية تقليل زمن الاستجابة واستهلاك الشبكة تحسين الخصوصية والكفاءة

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هذا السؤال يتناول تطوير أنظمة إنترنت الأشياء (IoT)، وهي شبكة من الأجهزة الذكية المتصلة (مثل أجهزة المنزل الذكي أو أجهزة الاستشعار في المصانع). الفكرة هنا هي تحديد الاتجاه التقني الأكثر أهمية لهذا التطوير. عند التفكير في أنظمة إنترنت الأشياء، نجد أن التحدي الكبير هو كمية البيانات الهائلة التي تولدها هذه الأجهزة وإرسالها جميعاً إلى سحابة مركزية (Cloud) للمعالجة، مما قد يسبب تأخيراً في الاستجابة ويستهلك عرض نطاق ترددي كبير. لذلك، الاتجاه المهم هو معالجة هذه البيانات وتحليلها محلياً بالقرب من مصدرها (أي في الجهاز الذكي نفسه أو في بوابة محلية قريبة)، بدلاً من الاعتماد الكامل على السحابة. هذا المفهوم يسمى "الحوسبة الطرفية" (Edge Computing). عندما يُدمج هذا مع الذكاء الاصطناعي (AI)، يصبح لدينا "الذكاء الاصطناعي الطرفي" (Edge AI)، مما يسمح للأجهزة باتخاذ قرارات سريعة ومستقلة بناءً على البيانات المحلية، مما يقلل زمن الاستجابة ويحسن الكفاءة والخصوصية. إذن، الإجابة هي: **دمج الذكاء الاصطناعي مع الحوسبة الطرفية (Edge AI) لتحليل البيانات محليًا واتخاذ قرارات فورية، تقليل زمن الاستجابة واستهلاك الشبكة، وتحسين الخصوصية والكفاءة.**

أي مما يلي يعد من أهم فوائد استخدام تقنيات الشبكة الذكية (Smart Grid) في إدارة الطاقة المتجددة؟

• أ) تقليل تكلفة تركيب الألواح الشمسية وتوربينات الرياح.
• ب) مراقبة الإنتاج والاستهلاك لحظيًا وموازنة الأحمال.
• ج) استبدال جميع محطات الطاقة التقليدية في وقت قصير.
• د) توليد طاقة متجددة في المناطق التي لا تصلها الكهرباء.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: مراقبة الإنتاج والاستهلاك لحظيًا وموازنة الأحمال.

الشرح: 1. الطاقة المتجددة (كالشمس والرياح) متغيرة الإنتاج. 2. الشبكة الذكية تستخدم تقنيات رقمية واتصالات متقدمة. 3. تتيح هذه التقنيات مراقبة تدفق الطاقة في الوقت الفعلي. 4. تسمح المراقبة اللحظية بموازنة أفضل بين العرض (الإنتاج) والطلب (الاستهلاك).

تلميح: فكر في كيفية معالجة الشبكة الذكية للتحدي الرئيسي للطاقة المتجددة، وهو التغير في الإنتاج.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما هو الاتجاه التقني الذي يُعتقد أنه الأكثر أهمية لتطوير أنظمة إنترنت الأشياء، وفقًا للتحليل المعاصر؟

• أ) زيادة سعة التخزين السحابي لتخزين جميع البيانات.
• ب) تطوير أجهزة استشعار أرخص تكلفة فقط.
• ج) دمج الذكاء الاصطناعي مع الحوسبة الطرفية (Edge AI).
• د) توحيد شكل وتصميم جميع الأجهزة الذكية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: دمج الذكاء الاصطناعي مع الحوسبة الطرفية (Edge AI).

الشرح: 1. أنظمة إنترنت الأشياء تولد كميات هائلة من البيانات. 2. إرسال كل البيانات إلى السحابة المركزية يسبب تأخيراً ويستهلك عرض النطاق. 3. الحوسبة الطرفية تعالج البيانات بالقرب من مصدرها (في الجهاز نفسه أو بوابة محلية). 4. دمج الذكاء الاصطناعي مع الحوسبة الطرفية (Edge AI) يسمح باتخاذ قرارات فورية محلياً. 5. هذا يقلل زمن الاستجابة ويحسن الكفاءة والخصوصية.

تلميح: فكر في التحدي المتمثل في كمية البيانات الهائلة التي تولدها أجهزة إنترنت الأشياء وكيفية معالجتها بسرعة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

ما الهدف الرئيسي من دمج الذكاء الاصطناعي مع الحوسبة الطرفية (Edge AI) في أنظمة إنترنت الأشياء؟

• أ) تقليل تكلفة تصنيع الرقائق الإلكترونية للأجهزة.
• ب) تحليل البيانات محليًا واتخاذ قرارات فورية لتقليل زمن الاستجابة.
• ج) جعل الأجهزة تعمل لفترة أطول دون شحن البطارية.
• د) توفير واجهات مستخدم أكثر جاذبية على الهواتف.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تحليل البيانات محليًا واتخاذ قرارات فورية لتقليل زمن الاستجابة.

الشرح: 1. الحوسبة الطرفية تعني معالجة البيانات بالقرب من مصدرها (الجهاز). 2. الذكاء الاصطناعي يضيف قدرة التحليل واتخاذ القرار. 3. الجمع بينهما (Edge AI) يسمح للجهاز بتحليل البيانات التي يجمعها بنفسه. 4. هذا يلغي الحاجة لإرسال كل البيانات إلى السحابة والانتظار للرد. 5. النتيجة: قرارات فورية، زمن استجابة أقل، وكفاءة أعلى.

تلميح: فكر في الميزة التي يوفرها تحليل البيانات في مكان تولدها مقارنة بإرسالها بعيدًا للمعالجة.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط