logo

logo

logo

logo

logo

هندسة الحاسوب

هندسه حاسوب

Computer engineering - Génie informatique

هندسة الحاسوب

 

هندسة الحاسوب computer engineering فرع من فروع الهندسة، يجمع بين الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب computer   science، ويتطلب قاعدة معرفية متعمقة في الرياضيات والعلوم الهندسية والإلكترونيات. ويُتاح لمهندسي الحواسيب العمل في تصميم النظم الحاسوبية المتنوعة وتصميم البرمجيات ومُكامَلة البرمجيات مع العتاديات hardware وتنجيز النظم المضمَّنة embedded systems وفي عتاديات الحوسبة والتجهيزات الشبكية.

لمحة تاريخية

شهد هذا الاختصاص تطوراً بارزاً في العقود الثلاثة الأخيرة. فقد كان هذا الفرع يُعدّ جزءاً من الهندسة الكهربائية، وينحصر اهتمامه في تصميم الحواسيب وتحسين أدائها. ولكن تطور تقانة تصنيع الدارات المتكاملة وزيادة موثوقيتها، ودخولها في صناعة مختلف التجهيزات الإلكترونية، إضافة إلى الانتشار الواسع للنظم المضمَّنة في التطبيقات المنزلية والصناعية والعسكرية حفّز المؤسسات الأكاديمية على إعداد عدد كبير من المهندسين القادرين على تصميم مختلف النظم الحاسوبية المستخدمة في المجالات التجارية والصناعية والعسكرية، وتطورت النظرة إلى هذا الاختصاص، فغدا اختصاصاً مستقلاً ومرغوباً فيه.

الشكل (1) عدد برامج هندسة الحاسوب المعتمدة من هيئة ا لاعتماد ABET

اعتُمد أول برنامج جامعي لهندسة الحاسوب في جامعة Case Western Reserve في الولايات المتحدة الأمريكية في العام 1971، من هيئة الاعتماد للهندسة والتقانة (Accreditation Board for Engineering and Technology) ABET. وفي العام 2004 زاد عدد البرامج الأكاديمية المعتمدة من الهيئة ذاتها لهندسة الحاسوب على 140 برنامجاً (الشكل 1).

تقود التطورات التقانية فرع هندسة الحاسوب، إذ يسمح التقارب بين التقانات المستقرة، مثل التلفاز والحواسيب وبين التقانات البازغة، مثل الإنترنت والشبكات الحاسوبية بخلق فرص عمل جديدة أمام مهندسي الحواسيب.

ويُتوقع استمرار الزيادة في الطلب على هندسة الحاسوب في السنوات القادمة، بسبب تعقيد تقانات الحوسبة والإلكترونيات، والتوسع بتطبيقات هندسة الحاسوب في مختلف الميادين، مثل تجهيزات الاتصالات الفضائية، وصناعة السيارات، وخطوط الإنتاج، والمساعدات الشخصية الرقمية PDA والهواتف الخَلََوية.

وإضافة إلى ذلك دفع انتشار النظم الحاسوبية الرقمية في مختلف تطبيقات الهندسة الكهربائية، مثل نظم المراقبة والتحكم، ومحطات التوليد إلى الحاجة إلى مهندسي الحواسيب في مواقع عمل مهندسي الكهرباء التقليدية.

المحتوى الأكاديمي

تهدف دراسة هندسة الحاسوب إلى إكساب الطلاب المهارات اللازمة لتصميم الدارات الرقمية والتماثلية، إضافة إلى بناء المعرفة العميقة بالرياضيات.

ويضم لبُّ البرنامج المواد الآتية: الإلكترونيات - الخوارزميات - أساسيات البرمجة - نظم التشغيل- الدارات المنطقية - بنيان الحواسيب وتنظيمها - الإشارات والنظم - معالجة الإشارة الرقمية - نظم قواعد المعطيات - هندسة نظم الحواسيب - النظم المضمَّنة - التواصل البشري الحاسوبي - هندسة البرمجيات - تقانات تصنيع الدارات المتكاملة VLSI وطرق برمجتها.

ويضم هذا الاختصاص مجموعة من المواد التخصصية مثل: الترميز والتعمية encryption  وحماية المعلومات - الاتصالات والشبكات اللاسلكية، نظم التشغيل الموزّعة والمصرِّفات compilers، الرؤية الحاسوبية و«الروبوتية» robotics، معالجة الإشارة والصوت والصورة، الشبكات العصبونية neural networks.

يكتسب الخريج الميزات الآتية:

ـ القدرة على تصميم الحواسيب والنظم الحاسوبية: من وجهة نظر برمجية وعتادية. ويتطلب التصميم مستوى معرفياً يفوق القدرة على التجميع والتشكيل configuration. فالتصميم هو القدرة على اتخاذ القرار المناسب ضمن مجموعة من الخيارات الممكنة من البرمجيات والعتاديات، وفق شروط محدَّدة بحيث يحقق المنتج النهائي القيود الوظيفية المفروضة ببساطة للحفاظ على كلفة مناسبة.

ـ اتساع المعرفة في الرياضيات والعلوم الهندسية.

ـ القدرة على التحصيل المستمر للمعرفة والحفاظ على مهارة الممارسة الهندسية.

ـ النظر إلى المسائل المطروحة عليه منظوماتياً، ويتطلب ذلك الفهم العميق للنظام وتكامل مختلف مكوِّناته.

ـ استخدام الأدوات والقدرة على استثمار التقنيات المعتمدة على الحاسوب في التصميم والتحليل والاختبار والمحاكاة.

مجالات العمل والتطبيق

يعمل مهندسو الحواسيب في أي جانب من جوانب الحوسبة، مثل تصميم المعالجات الصغرية، والحواسيب الشخصية، والحواسيب الفائقة supercomputers، والنظم الحاسوبية الخاصة بالتحكم والمراقبة، وتجهيزات الاتصالات، وتصميم الدارات المتكاملة VLSI، ودارات تحصيل المحسّات التماثلية. ويمكن لمهندس الحواسيب أيضاً العمل في تطوير النظم البرمجية والبرمجيات الراسخة firmware للمتحكمات الصغرية المضمَّنة، وتصميم نظم التشغيل الخاصة بالنظم الحاسوبية. ويُعدّ مهندسو الحواسيب ملائمين أيضاً للعمل في التطبيقات «الروبوتية»، وتصميم نظم التحكم والمراقبة الصناعية التي تعتمد اعتماداً شديداً على المحرّكات والمفعِّلات.

وصفوة القول أن بإمكان مهندس الحواسيب العمل في تطبيقات الإلكترونيات المنزلية، وتجهيزات المعالجات الصغرية، ونظم الحوسبة الموزَّعة والنظم المضمَّنة والمنظومات التقانية المعقَّدة، مثل منشآت الطاقة وخطوط الإنتاج. ويعمل هؤلاء المهندسون ضمن فرق عمل تضم مهندسين باختصاصات أخرى لتصميم النظم الحاسوبية وبنائها والحفاظ عليها.

محمد نوار العوا

 

 الموضوعات ذات الصلة:

 

الشبكات الحاسوبية ـ المنظومات المضمّنة ـ الهندسة الإلكترونية ـ هندسة البرمجيات ـ الهندسة المعلوماتية.

 

 مراجع للاستزادة:

 

- CHARLES B. FLEDDERMANN, MARTIN BRADSHAW & CHARLES D. FLEDDERMAN, Introduction to Electrical and Computer Engineering (Prentice Hall, 1st edition 2002).

- BENNY RAPHAEL & IAN F. C. SMITH, Fundamentals of Computer-Aided Engineering (Wiley 2003).


التصنيف : التقنيات (التكنولوجية)
النوع : تقانة
المجلد: المجلد الواحد والعشرون
رقم الصفحة ضمن المجلد : 591
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 598
الكل : 31226397
اليوم : 51554

التعزيز في علم النفس

التعزيز في علم النفس   التعزيز reinforcement مصطلح في علم النفس استخدمه أول مرة إيفان بافلوف[ر] وتبناه جيمس واطسن[ر]، مؤسس المدرسة السلوكية في علم النفس، وتوسع به بورس فردرك سكنر[ر] في «علم التعلم وفن التعليم» لضبط السلوك بأساليب جذابة بدلاً من الأساليب القهرية. وطبّق مفهومه إدوارد ثورندايك[ر] في علم النفس الربطي، كما طبقه أصحاب المدرسة الغشتالتية في علم النفس، والمدرسة المعرفية الحديثة في مفهوم التغذية الراجعة feedback الشائع أيضاً في نظرية النظم الشمولية في التربية، والمعلوماتية والسبرانية الحاسوبية، وهناك أبحاث حديثة في علم الأحياء كشفت عن أثر هرمون الدوبامين[ر] dopamine الذي يفرزه الدماغ في زيادة المتعة واللذة من ثم في التعزيز للتحكم بسلوك الكائنات الحية، وأثره أيضاً في إدمان الخمر والتدخين والمخدرات وغيرها. ولابد من استعراض موجز لدور التعزيز الإيجابي والسلبي أو التغذية الراجعة الإيجابية والسلبية في التحكم بسلوك الحيوان والإنسان، ولكن الإنسان القديم استخدم دور التعزيز بالطعام والشراب واللمس في تهجين الحيوانات وتدريبهاعن طريق الغذاء والماء والجنس، وفقاً للفروق النوعية بين الحيوانات وهي معززات أولية، وهناك معززات أخرى بديلة تسمى ثانوية، كما أن هناك معززات تقوي السلوك في كل موقف وتسمى المعززات المعممة مثل المال الذي يلبي حاجات الإنسان الأساسية والثانوية. وهكذا يتناوب على التحكم بسلوك الإنسان قطبان من المعززات الإيجابية والسلبية يعبر عنها بعبارات التعزيز والتعزير، والثواب والعقاب، والجنة والنار وما شابه ذلك من التحكم بالسلوك عن طريق الرحمة والرفق والإحسان مقابل النقمة ونظيرتها من المصطلحات السلبية، واستخدمت هذه المصطلحات متوازنة بالسلوك في الديانات اليهودية والمسيحية والإسلامية، وفي الأمثال والحكم الشائعة بين الشعوب. والمهم هو في تنويع المعززات واستخدامها في جداول زمنية وعملية.ويستخدم التعزيز في علم النفس المرضي لمعالجة الشذوذ النفسي والاضطرابات النفسية[ر] كالفصام [ر] والاكتئاب النفسي[ر]، وظهر هذا واضحاً في استخدام الدوبامين في اللذة والألم النفسي[ر] وإدمان الخمور والتدخين والمخدرات في الأبحاث الحديثة في علم النفس المرضي والعلاج السلوكي المعرفي. ولذلك يميل المعالجون الطبيون والنفسيون إلى الجمع بين تقنيات التعزيز في الطب وعلم النفس السلوكي والمعرفي معاً في منظومة جامعة شاملة موحدة، وضمن وصفات دقيقة في العلاج الطبي النفسي. ويقصد بالتعزيز الإيجابي كل ما يزيد من احتمال السلوك الذي يحدث بعد إعطائه في زيادة حدوث السلوك نفسه بالمستقبل. والتعزيز السلبي كل ما يزيد من احتمال السلوك الذي يحدث بعد سحبه في زيادة حدوث السلوك نفسه بالمستقبل. والعقاب الإيجابي هو إعطاء الأشياء الكريهة أو (المعزز السلبي) التي تؤدي إلى الهروب من المشكلة أو تجنبها أو الوقاية منها، أو خشية الوقوع بها في المستقبل. والعقاب السلبي هو حرمان الكائن الحي من أشياء ممتعة أو لذيذة كالحرمان من الطعام والشراب والكساء والجنس وغيرها من الأشياء الممتعة لكل إنسان. ويتحول العقاب الإيجابي والسلبي، الذي يهرب منه الكائن الحي من معزز سلبي إلى تعزيز سلبي يتقيه الإنسان لتجنب المكاره. ونتائج التعزيز قد تكون مباشرة فورية أو مؤجلة. وقد يكون الخمر والقمار والمخدرات ذات نتائج لذيذة مباشرة، لكنها مؤلمة على المدى البعيد، ولذلك لا تكون جميع نتائج التعزيز الإيجابي إيجابية دائماً. وقد يحتاج تطبيقها إلى دراسات معمقة ومعقدة، وفق الفروق الفردية التابعة لتاريخ التعزيز لدى الفرد. وتتوجه اليوم مؤسسات التعليم والعدلية والأمن والشرطة إلى الوقاية أكثر من العلاج، وإلى تخفيف العقاب لأغراض إنسانية وحضارية، وللتحكم بالسلوك بتقنيات جذابة أكثر منها نابذة، واستخدام جداول التعزيز الموزعة حسب الزمان وعدد الأعمال. دور التعزيز في التحكم بسلوك الحيوان والإنسان تدريب الحيوان: قامت محاولات عدة لتدجين الحيوانات وتدريبها. فحوّل الإنسانُ الذئابَ الشرسة إلى كلاب تخدم أغراضه، وهجّن حيوانات كثيرة شرسة ونباتية كالنمر إذ حوّله إلى هر، والحصان البري إلى أليف والبقر الجاموس والجمل والفيل والحمار، واستخدمها لأغراضه الخاصة، ودرّب حيوانات عدة لأغراض عروض السيرك والألعاب البهلوانية، أو للتمثيل بالسينما والتلفزيون والفيديو. وتتم آلية التدريب بمراقبة سلوك الحيوان وإعطاء التعزيز أو المكافأة فور قيام الحيوان بالعمل المرغوب فيه، ويزداد احتمال حدوث العمل، ويتعقد سلوكه وفق البرنامج التدريبي، وهذا ما طبقته مدرسة دورف Dorov في تدريب الحيوان في روسية، ومدرسة سكنر وغيره في تدريب الحيوان بألعاب السيرك وأعمال أخرى مفيدة يمكن متابعة تجاربها في برامج التلفزيون والفيديو المتعددة. تدريب الأطفال: يمكن تدريب الأطفال بالتعزيز (وقد يتم بعضها وهو جنين في بطن أمه كالتدريب على الطرب للموسيقى) والقيام بالإشارة المطلوبة بتعزيزها أو النطق المناسب للغة الأطفال والكبار، وكذلك تدريب الأطفال على أعمال يومية مثل ضبط البول والتبرز، والقيام بالنظافة الجسمية والبيئية في المنزل والمدرسة والحي. ويتدرج التدريب بالتعزيز في برامج يعدها الكبار للأطفال أو من خلال لعب الأطفال ضمن برامج الحاسوب. ويتم التدريب بالتعزيز في الروضة والتعليم الابتدائي على التحكم بسلوك القراءة والكتابة والحفظ والمطالعة والمناقشة وعصف الدماغ والإبداع، وكذلك تعلم العلوم اللغوية والإنسانية والرياضيات والعلوم الطبيعية والاجتماعية والمعلوماتية لجميع الأطفال، وخاصة المعوقين، والحرجين والمنطويين. ويفضل بتدريب الحيوان والأطفال استخدام المعززات فوراً بعد العمل في بداية التدريب، ثم تأجيلها إلى جداول تعزيزية تضبط السلوك بتوابع التعزيز. التعلم يعد التعزيز أهم مكون في عمليات التعلم في مختلف الأعمال والمستويات، سواء بتعلم بسيط لضبط سلوك الغدد والعضلات الملساء في الكائنات الحية ونشاطها، بالتعلم الإشاري أو بتعلم إجرائي متسلسل يتناول العضلات المخططة والعقل، يطور فيها الإنسان بيئته الطبيعية والاجتماعية. ويؤكد التعزيز بالتعلم سلاسل الأعمال المعقدة التي يعزز كل سلوك لاحق فيها بالسلوك السابق له، سواء في المعلومات أم المهارات المعقدة، وكذلك يستخدم في طريقة التعلم الذاتي المبرمج بالكتاب والحاسوب لمواد متعددة. العلاج السلوكي المعرفي والطبي يستخدم التعزيز العضوي (الدوبامين) وفي تنبيه مراكز اللذة عند الحيوان والإنسان مما يزيد من احتمال السلوك الذي يأتي بعد التعزيز مباشرة، أو يتوقع حدوثه في المستقبل. وقد أمكن، باستخدامه في شروط مضبوطة وجيدة، التحكم في علاج أمراض نفسية عدة مثل العقد النفسية والفصام والاكتئاب ونسيان الكبار أو الخرف في مرض الزهايمر)، وأمراض عضوية كالارتعاش (مرض باركنسون)، ومازالت الأبحاث جارية لمعالجة أمراض أخرى. التعزيز في المشكلات المعقدة يستخدم التعزيز في معالجة المشكلات المعقدة بالتقدم التدريجي خطوة خطوة في حل المشكلات السياسية أو الاجتماعية المعقدة كما يستخدم في الحروب الكونية، ولهذا لجأت اليونسكو في ميثاقها الأساسي إلى محاولة تجنب الحروب بالتربية الإنسانية والعالمية، والتعاون بين الدول. كما لجأت الدول الكبرى إلى استخدام المال والمعلومات والسلاح لضبط سلوك الدول الصغيرة. وقد يستخدم في معالجة مشكلات طارئة خطرة كالعمليات الإرهابية في خطف الطائرات والسيارات والأشخاص وفي المفاوضات السياسية على المشكلات المعقدة، ولذلك لا يعطى التعزيز إلا بعد قيام الجانب الآخر من المفاوضات بإرضاء وتعزيز الجانب المفاوض الأول بتلبية مطالبه، وعندما تتوازن الظروف يتفق المفاوضان والوسطاء بينهما على التزامن في الحلول لينال كل جانب المعززات المناسبة له، وغالباً ما تكون هذه الحلول تنازلاً عن بعض المنافع، لنيل منافع أخرى يراها كل جانب مناسبة له. وتستخدم جداول التعزيز أيضاً في عمليات المغامرات والمقامرات الاحتمالية أو المحسوبة. ويبدو من مختلف النظريات والتطبيقات المستخدمة في التعزيز أنه صار تقانة لضبط سلوك الإنسان والتحكم به في حالات السلوك السوي والشاذ، ولذلك لابد من التعمق في دراسته للاستفادة منه في الحياة اليومية.   فخر الدين القلا   الموضوعات ذات الصلة:   بافلوف ـ ثورندايك ـ دوبامين ـ واطسن.   مراجع للاستزادة:   ـ ب. ف. سكنر، «تكنولوجية السلوك الإنساني»، ترجمة عبد القادر يوسف، سلسلة عالم المعرفة 32 (آب 1980، الكويت). ـ فخر الدين القلا، أصول التدريس (مديرية الكتب الجامعية، جامعة دمشق).
المزيد »