التقنيات الناشئة | الوحدة الثانية | الدرس الثالث
التقنيات الناشئة هو عنوان الدرس الثالث من الوحدة الثانية التي تحمل اسم “التقنية والحياة” في الفصل الدراسي الثاني من مقرر “تقنية رقمية 1”.
ستتعرف في هذا الموضوع على التقنيات الناشئة، وذلك بمعرفة الواقع الافتراضي، والواقع المعزَّز، ومعرفة الحوسبة السحابية، والمخاطر الأمنية الرئيسة عليها، والتعرُّف أيضًا على أنترنت الأشياء، وغيرهم من المفاهيم الهامة.
لذا بقراءة نواتج التعلُّم بعناية، ثم أعد قراءتها بعد انتهائك من دراسة الموضوع، وتأكَّد من تحصيل محتواها.
نواتج التعلُّم
- معرفة بعض التقنيات الناشئة كالواقع الافتراضي والواقع المعزَّز.
- معرفة الحوسبة السحابية ومخاطرها.
- معرفة ماهية إنترنت الأشياء.
- معرفة طرق الدفع باستخدام الأجهزة المحمولة.
- تمييز أنواع تقنيات الاتصال فائقة السرعة.
- معرفة بعض المفاهيم المرتبطة بالتقنيات الناشئة، كتخزين البيانات والحوسبة الكمية.
- معرفة أنواع الطباعة ثلاثية الأبعاد واستخدامات كل نوع.
- معرفة التطوّر الذي طرأ على تقنيات العرض الجديدة.
هيا لنبدأ!
مقدمة – التقنيات الناشئة
لقد غيرت التقنية الطريقة التي نعيش بها، وأصبحنا نسمع عن الابتكارات الرقميَّة التي تعتمد على التقنيات المتقدمة بشكل يومي.
يطلق على هذه الابتكارات اسم “التقنيات الناشئة”، والتي من المتوقع أنها ستعزز من العملية التعليمية التفاعلية وستغيِّر من بيئة الأعمال والمجتمع بشكل جوهري.
لمعرفة المزيد من المعلومات عن التقنيات الناشئة، قم بالاطّلاع على الرابط التالي:
أبجد هوز حطي كلمن سعفص قرشت ثخذ ضظغ
الواقع الافتراضي
الواقع الافتراضي (Virtual Reality – VR) هو واقع محوسب يحاكي بيئة حقيقية، ويسمح للمُستخدِم التفاعل معه في عالم افتراضي.
يتم استخدام مصطلح الواقع الافتراضي لجميع التجارب التي يمكِن إنشاؤها بالمحاكاة الرقمية بشكلٍ كامل، أما تلك التجارب التي يتم إنشاؤها بمزيج من المحتوى الرقمي والعالم الحقيقي فيطلق عليه اسم الواقع المختلط (Mixed Reality – MR).
لاحظ أن
تتفاوت تكلفة أجهزة الواقع الافتراضي بحسب دقة وجودة العرض، بالإضافة إلى مستوى الانغمار في العالم الافتراضي.
الواقع المعزز
تقنية تعتمد على جلب العناصر المصمَّمة بجهاز الحاسب، ودمجها مع البيئة الواقعية، بهدف تعزيز الواقع بهذه العناصر.
تواجه تقنية الواقع المعزَّز (Augmented Reality – AR) العديد من المشاكل، كتلك التي واجهتها نظارات جوجل للواقع المعزَّز، والتي تمثلت في ردود الفعل السلبية من قِبل الأشخاص بسبب مشاكل الخصوصية.
تعتبر المشاكل التقنية المتعلقة بالحصول على صورة جيدة، وتجنُّب التشتُّت، والعمل في ظروف الإضاءة المختلفة، والقدرة على تمييز الأشياء والأشخاص من العوائق التي تواجه تقنية الواقع المعزَّز.
لاحظ أن
لا تقتصر تطبيقات الواقع المعزَّز على الألعاب والترفيه. بل يتم استخدامها أيضًا في التعلُّم القائم على المحاكاة، وفي المجال الطبي كالتدريب على الجراحات المختلفة وحديثًا في إجراء العمليات، حيث يقوم الجراحون باستخدام تراكيب الصور الافتراضية عند القيام بالجراحة.
تقنيات نظارة مايكروسوفت هولولنز (HoloLens)
تقنية هولولنز (HoloLens) هي شكل محسَّن من الواقع المعزَّز، يتميز باحتواء النظارة على نظام جهاز حاسب تشغيلي؛ مما يمنحها إمكانية إجراء العمليات الحسابية المعقَّدة والعرض ثلاثي الأبعاد للصور دون الحاجة إلى الاتصال بجهاز الحاسب.
تسمح الشاشة الشفافة لنظارة الرأس بتراكب العناصر الرقميَّة على عناصر العالم الحقيقي، وذلك بدلًا من وضعها داخل عالم افتراضي كما في نظارات الواقع الافتراضي.
بعبارة أخرى، باستخدام تقنية هولولنز، يحافظ الواقع المعزَّز على العناصر الأساسية للبيئة (على سبيل المثال جدران غرفتك الفارغة) ويقوم بإنتاج مشاريع تحتوي على بعض العناصر الرقميَّة (على سبيل المثال التمثيل الرقمي لبعض الأثاث الذي ترغب بوضعه داخل غرفتك الفارغة).
من ناحية أخرى، في مثال الواقع الافتراضي، سيتم إنشاء / عرض غرفة من الصفر لتحتوي على أثاث.
عند استخدام هولولنز (HoloLens) على سبيل المثال: يمكِن للمُستخدِم الحركة بحريَّة في أنحاء الغرفة للحصول على تجربة افتراضية مثيرة، على العكس من نظارات الواقع الافتراضي الأخرى التي تتيح التنقُّل في البيئة الافتراضية باستخدام جهاز التحكُّم اليدوي.
تتمثل السمة الرئيسة في هذه التقنية في إتاحة التفاعل الفوري بين المحتوى الرقمي ومحتوى العالم الحقيقي.
لاحظ أن
يعتبر التحكُّم بالمركبة الاستطلاعية على سطح كوكب المريخ أحد أكثر استخدامات هولولنز (HoloLens) تميّزًا، حيث ستوفر هولولنز (HoloLens) لموظفي وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) القدرة على التجوال ووضع علامات افتراضية على تضاريس كوكب المريخ، والعمل كما لو كانوا على الكوكب في الواقع.
الحوسبة السحابية
يشير مصطلح “الحوسبة السحابية” (Cloud Computing) إلى توفير موارد تقنية المعلومات حسب الطلب عبر الإنترنت، وتمثل الموارد: التطبيقات، تخزين البيانات، الخوادم المادية أو الافتراضية، أدوات التطوير، إمكانيات الشبكات، وما إلى ذلك، هذه الموارد مُستضافة في مركز بيانات بعيد يديره مزود خدمات عبر الإنترنت.
تعدُّ الحوسبة السحابية خيارًا شائعًا للأشخاص والشركات؛ لأنها توفِّر ابتكارًا أسرع وموارد مرنة. تشمل مزاياها أيضًا توفير التكاليف وزيادة الإنتاجية والسرعة والكفاءة والأداء والأمان.
أصبحت الأجهزة الشخصية وأجهزة الحاسب المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية أكثر قدرة على معالجة البيانات والقيام بالمهام المختلفة؛ مما استدعى الحاجة إلى تطوير تجربة المُستخدِم لتعمل بشكلٍ سلس على هذه الأجهزة المتعددة.
يمكِن تعريف تجربة المُستخدِم على أنها تفاعل سلس بين التقنية والإنسان يمكِن توفيره من حيث سهولة الاستخدام والجودة المتصوَّرة.
التقنيات الناشئة
إنترنت الأشياء
تخيَّل أن جميع الأشياء والأجهزة من حولك تتصل ببعضها عبر الإنترنت. على سبيل المثال: يمكِن للسيارات أن تتواصل فيما بينها وتتبادل المعلومات لتجنب الازدحام المروري والحوادث.
إنترنت الأشياء (Internet of Things – IoT) هي شبكة من الأجهزة المادية والمركبات والأجهزة المنزلية وغيرها من الأشياء التي تحتوي على إلكترونيات وبرامج ومستشعرات وطرق اتصال تمكِّنها من التواصل عبر البنية التحتية لشبكة الإنترنت.
ومن أمثلة إنترنت الأشياء: أنظمة التشغيل الآلي للمنزل التي تتحكم في الأجهزة الإلكترونية والأجهزة المنزلية من خلال جهاز واحد (هاتف ذكي) من مسافة عبر شبكة لاسلكية، إلخ.
وكذلك من أمثلة استخدام إنترنت الأشياء تلك التقنيات القابلة للارتداء.
التقنيات القابلة للارتداء (Wearable Technologies)
تعدُّ الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية والأنشطة النوعان الرئيسان للأجهزة القابلة للارتداء، وهي ببساطة أجهزة يمكِنك ارتداؤها وتكون متصلة بالإنترنت وبأجهزة الهواتف الذكية والحواسيب.
تعدُّ أجهزة التتبع والخرائط وتلك الخاصة بالرعاية الصحية مفيدة في تطبيقات معيَّنة، وقد أصبح العالم على موعدٍ مع جيلٍ جديد من الأجهزة القابلة للارتداء على شكل نظارات ومجوهرات وملابس ذكية تدمج ما بين الأناقة والتقنية المتقدِّمة.
تقدِّم بعض الأجهزة القابلة للارتداء كالساعات الذكية المعلومات على شاشاتها. وتتضمن تلك المعلومات الرسائل والإشعارات ومعلومات الطقس وآخر الأخبار.
تقوم هذه الأجهزة بجمع وتخزين المعلومات الخاصة بالشخص الذي يرتديها، مثل اللياقة البدنية والحركة والمشي وسرعة النبض.
وتعمل بعض هذه الأجهزة بشكلٍ مستقلٍ عن جهاز الحاسب، ولكن أغلبها يتيح المزامنة مع جهاز الحاسب أو الأجهزة الذكية الأخرى من خلال البلوتوث أو الشبكة اللاسلكية.
رغم المميزات العديدة لإنترنت الأشياء، إلا أن هناك مخاوف أمنية كبيرة بأن التطور المتسارع في إنترنت الأشياء يتم دون مراعاة لتهديدات الأمنية المحيطة.
كذلك للقوانين والقواعد التنظيمية الضرورية لهذه التقنية. تتشابه معظم مشكلات الأمان مع تلك المتعلقة بالخوادم وأنواع الحواسيب الأخرى، إلا أن جدران الحماية وأنظمة مكافحة البرامج الضارة المُستخدَمة لحماية الخوادم قد لا تناسب أجهزة إنترنت الأشياء الأصغر حجمًا.
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “التقنيات الناشئة” من بداية الموضوع وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي:
الدفع باستخدام الأجهزة المحمولة
أصبح من الممكِن الدفع في المحلات التجارية عبر الأجهزة المحمولة، سواء بالهواتف الذكية أو الأجهزة القابلة للارتداء مثل الساعات الذكية وأساور المعصم.
وقد قدمت شركة بطاقات الائتمان فيزا (VISA) سوار معصم يمكِن استخدامه كبطاقة مصرفية تعمل باللمس (تقنية قابلة للارتداء).
تقوم العديد من الشركات بتطوير أساور وأجهزة أخرى قابلة للارتداء تتميز بالأناقة والخفة. تستخدِم جميع هذه الأجهزة تقنية يطلق عليها اتصال المجال القريب إن اف سي (NFC)، والتي تتيح لجهازين قريبين جدًا من بعضهما تبادل البيانات مثل معلومات الدفع من خلال شرائح NFC المدمجة في كلا الجهازين، وكذلك يتم تقديم المعلومات الشخصية الأخرى اللازمة لإتمام عملية الشراء.
الاتصالات الخلوية فائقة السرعة
لقد أحدثت تقنية الاتصالات من الجيل الرابع (4G) والجيل الخامس (5G) تحولًا في عالم الترفيه والأعمال والطب.
4G هو اختصار لتقنية الاتصالات من الجيل الرابع، والتي تعدُّ أساس اتصالات النطاق العريض المتنقل.
يتم تحديد معيار 4G الخلوي اللاسلكي في سرعات البيانات من قِبل الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) ويتم ضبطه بسرعات تصل إلى 100 ميجابت في الثانية.
5G هو التطور التالي لتقنية شبكة الهاتف المحمول ويقدم وعدًا بزيادة عرض النطاق الترددي بسرعات قصوى تصل إلى 20 جيجابت في الثانية.
بالإضافة إلى النطاق الترددي، فإن المزايا الأخرى التي تقدمها 5G هي: زمن وصول أقل، وازدحام أقل، واستهلاك أقل للطاقة.
تخزين البيانات
تحتاج التقنيات الناشئة إلى المزيد من المساحة التخزينية للبيانات. تتزايد هذه الحاجة بشكل مضطرد، وصار من الممكِن الحصول على محرك أقراص بسعة 4 تيرابايت بحجم أصغر من يد الإنسان، أو بطاقة ذاكرة MicroSD بسعة 500 جيجابايت يمكِن وضعها في المحفظة.
تم اختراع أول محرك أقراص تجاري من قِبَل شركة آي بي أم (IBM) في العام 1956، وبسعة بلغت 3.75 ميجابايت، وكان وزنه طن واحد.
أما الآن فهناك محركات أقراص صلبة فائقة السرعة (SSD) بسعتها التخزينية 15 تيرابايت، وبارتفاع لا يزيد عن 1.5 سنتيمتر.
يمكِن لوحدة التخزين في مركز بيانات نموذجي أن تحتوي على ما يقارب 10 بيتابايت من البيانات، وذلك يعادل 10 مليار جيجابايت.
الحاجة إلى سعة التخزين وسعة أجهزة التخزين تتضاعف خلال فترة زمنية قصيرة. قبل عشرين عامًا، كان جهاز الحاسب المحمول مزودًا بحوالي 40 جيجابايت من البيانات، في حين أن الهاتف الذكي الأساسي في الوقت الحاضر يكون مزودًا بحوالي 30 جيجابايت من مساحة تخزين البيانات (بينما يحتوي جهاز الآيفون على أكثر من 500 جيجابايت).
هذا يعني أن كمية البيانات تتزايد بشكل كبير، لذلك علينا باستمرار ابتكار أجهزة جديدة ذات سعة مناسبة لتخزين البيانات، مثل تيرابايت، بيتابايت، إلخ.
يعكف العلماء على تطوير تقنيات جديدة للتخزين بخلاف طريقة التخزين المغناطيسي وطرق تخزين الحالة الثابتة (SSD)، مثل طرق التخزين البصري والمجسَّم، كما أن هناك أبحاثًا يتم إجراءها على تقنيات إبداعية لتخزين البيانات من خلال سلاسل البروتينات أو جزيئات الحمض النووي، والتي تعدُّ قفزة هائلة في سعات التخزين.
تم إنشاء مراكز ضخمة للبيانات قابلة للوصول، وتوفِّر طاقة حيوية لتقنية المعلومات في مدن مختلفة من مناطق المملكة العربية السعودية؛ بهدف تمكين التحوّل الرَّقمي للقطاعات الحكومية والخاصة، وتعزيز البُنية التَّحتيَّة السَّحابية للاقتصاد الرَّقمي المحلي في مجالات الذكاء الاصطناعي، وإنترنت الأشياء والحوسبة والأتمتة، وفق مستهدفات رؤية المملكة 2030.
الحوسبة الكمية
تقوم الحوسبة الكمية (Quantum computing) على مبدأ الاستفادة من وجود الجسيمات تحت الذرة في أكثر من حالة في نفس الوقت.
ونظرًا لطبيعة تصرف هذه الجسيمات، يمكِن تنفيذ العمليات بسرعة أكبر وباستخدام طاقة أقل مقارنة بأجهزة الحاسب التقليدية.
يمثل البت الواحد في أجهزة الحاسب التقليدية جزءًا واحدًا للبيانات، بينما تعتمد الحوسبة الكمية استخدام البت الكمي أو ما يسمى “كيوبت”.
للتعرُّف على الاختلاف بين هذين المفهومين، يمكِنك تخيُّل وجود كرة بحيث يمكِن للبت أن يوجد في أحد قطبيها فقط أي (1 أو 0)، بينما يمكِن للكيوبت أن يوجد في أي نقطة على الكرة.
تتجاوز الحوسبة الكمية قوانين الفيزياء التقليدية لتقدم حلولًا تتيح إنشاء معالجات أسرع بكثير (أكثر من مليون مرة) عن تلك المُستخدَمة حاليًا، لتتعامل مع كميات هائلة من البيانات بشكل مذهل.
لاحظ أن
تعمل أجهزة الحاسب الكمية من خلال وحدات الكيوبتات متغيّرة الحالة، والتي تعتبر مكافئة لوحدات البتات، ولكن بدلًا من وجود وضعي تشغيل وإيقاف فقط كما في البتات الثنائية، يمكِن للبت الكمي (كيوبت) أن يكون في وضع التشغيل أو الإيقاف أو كليهما معًا وفق مبدأ يسمى (التراكيب الكمي).
الطباعة ثلاثية الأبعاد
أصبح التصنيع حسب الطلب ممكِنًا من خلال التقدم التقني مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد (3D Printing) والقطع بالليزر، وأتاحت هذه التقنيات إنشاء نموذج أولي ثم استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء كميات محدودة من منتج معيَّن.
وقد أدّى هذا التقدم إلى الحاجة إلى تخزين أقل ونفايات أقل واستهلاك أقل للطاقة، وأسهم في تقليل تكاليف الإنتاج وكميات المواد الخام اللازمة لإنشاء السلع المطلوبة.
هناك نوعين للطباعة ثلاثية الأبعاد هما:
- الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق ضيق
هناك العديد من الاستخدامات المختلفة للطباعة ثلاثية الأبعاد في المشاريع الفنية والهندسية والتعليمية. فيمكِن لفرق الدعم الفني إنشاء قطعة غيار لآلة لا يمكِن توفيرها في أماكن نائية.
على سبيل المثال: مركز بحث علمي في القطب الشمالي أو في البحر أو حتى في الفضاء.
وهناك بعض التطبيقات الطبية التي استخدمتها في عمليات زرع الأطراف الصناعية وإنشاء الأنسجة الصناعية عن طريق ترسيب طبقات من الخلايا الحيَّة على قاعدة هلامية؛ مما يطلق عليه “الطباعة الحيوية”.
- الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع
يتم استخدام طباعة المنشآت ثلاثية الأبعاد (3DCP) لإنشاء مبانٍ كاملة كالمنازل الصغيرة، وذلك باستخدام الخرسانة أو المواد البلاستيكية أو المشتقات الأخرى.
من فوائد هذا النوع من تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد: تقليل الحاجة إلى العمالة، وزيادة سرعة الإنشاء والدقة في البناء، وكذلك تقليل إهدار المواد.
تقنيات العرض الجديدة
تطورت طرق العرض في الوقت الحاضر بوتيرة سريعة، ففي غضون السنوات القليلة الماضية رأينا شاشات تستخدِم أنواعًا مختلفة من التقنيات، مثل شاشات البلورات السائلة (LCD)، أو البلازما (Plasma)، أو شاشات الليد (LED)، وحديثًا شاشات البكسلات ذاتية الإضاءة (OLED).
يعدُّ جهاز التلفاز عالي الدقة (HDTV) الخيار الأكثر شيوعًا للأشخاص الذين يرغبون في شراء جهاز تلفاز جديد. ومع ذلك، فهو ليس الخيار الأفضل للبيئة.
تظهر الدراسات الحديثة أن شاشة التلفاز عالية الدقة (HD) تستهلك طاقة (كهرباء) أكثر من الدقة القياسية؛ مما يعني أنه يولِّد انبعاثات كربونية أعلى.
تحتوي بعض أجهزة التلفاز وشاشات جهاز الحاسب اليوم على شاشات عرض بدقة 4K تبلغ 2160 × 3840 بكسل بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 16:9، كما تدعم بعض شاشات جهاز الحاسب شاشات 5K التي تحتوي على 2880 × 5120 بكسل.
أصبح لدينا مؤخرًا أجهزة تلفاز بدقة 8K أي 4320 × 7680. تشبه شاشة 8K وجود أربع شاشات بدقة 4K، أو 16 شاشة بنمط الدقة العالية الكاملة (Full HD).
من المتوقع أن تصبح هذه الدقة الجديدة المعيار القادم لشاشات التلفاز والتصوير السينمائي الرقمي، لذلك يجب أن تستعد لاحتياجات تخزينية للبيانات كبيرة الحجم.
التقنيات الناشئة
بإمكانك مراجعة محتوى “التقنيات الناشئة” بدايةً من عنوان “الدفع باستخدام الأجهزة المحمولة” وحتى نهاية الموضوع، من خلال الرابط التالي:
إلى هنا يكون قد انتهى موضوع “التقنيات الناشئة”، لا تنسوا مراجعة نواتج التعلُّم أعلى المقال، وانتظرونا في الموضوع القادم!