الحاسب الآلى computer

الحاسب الآلى
Computer

جهاز الكتروني قادر على تنفيذ العمليات التالية بسرعة فائقة:
1 ـ تخزين البيانات واسترجاعها وتنفيذ التعليمات المعطاة في صورة برامج.

2 ـ القيام بعمليات حسابية ومنطقية.

3 ـ إخراج البيانات في الصورة التي يحدِّدها المستخدم.

ولقد من تطور الحاسبات الآلية بأربعة مراحل (تسمى أجيال الحاسب) .
فالجيل الأول يتمثِّل في الحاسبات الآلية التي كانت تُستخدم الصمامات (Vacuum Tubes) في بنائها، وهذا النوع من الحاسبات كان ذا حجم كبير ويتطلب طرق تبريد خاصة نتيجة الحرارة العالية المنبعثة من الصمامات.

والجيل الثاني هو جيل الحاسبات الذي حلت فيه أشباه الموصِّلات (Transistors) محل الصمامات، وأدى هذاهذا إلى خفض التكلفة، وصغر الحجم، وزيادة السرعة في التشغيل.

وفي بناء الجيل الثالث استخدمت الدوائر المتكاملة (Integrated Circuits) والشرائح الالكترونية وأدى هذا إلى زيادة سرعة معالجة البيانات.

أما الجيل الرابع. وهو الجيل الحالي، فقد تميز باستخدام الدوائر المتكاملة المتقدمة وكذلك المعالجات الدقيقة (Microprocessors)، وظهور الحاسبات الشخصية (Microcomputers) التي أدت إلى الانتشار الكبير للحاسبات في جميع المجالات.

ونحن الآن على مقربة من ظهور الجيل الخامس للحاسبات الذي تعمل اليابان على إنتاجه، ويتم بناؤه على أساس تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي.

ويتكون الحاسب من ثلاث وحدات رئيسية، وهي وحدة الإدخال (Input Unit)، ووحدة الإخراج (Output Unit)، ووحدة المعالجة الرئيسة (Centeral Processing Unit, CPU). ولا يمكن لهذه المكونات العمل إلا في وجود ما يسمى بنظام التشغيل (Operating System) وهو عبارة عن مجموعة برامج تتحكم في عمل وحدة المعالجة الرئيسية وتمكن المستخدم من الاتصال بالحاسب.

هندسة الحاسوب:

تتضمن تطوير وتحسين الحاسوب ووحدات التخزين والطبع وشبكات المعلومات الحاسوبية. ويصمم مهندسو الحاسوب معالم نظم الحواسيب لتلائم عمليات خاصة.

الذكاء الاصطناعى
Artificial Intelligence

اختلف العلماء في تعريف الذكاء الاصطناعى، للتفاوت الكبير في أنواع العلوم التي تندرج تحت مظلة هذا العلم. ولكن أكثرها شمولاً هو الذي يعرِّفه بأنه «العلم الذي يبحث في جعل الحاسب الآلي يحاكى الذكاء الإنساني».
ومن أهم تطبيقاته نجد النظم الخبيرة (Expert System)، والإنسان الآلي (Robot) .
والنظام الخبير هو عبارة عن برنامج يتم تصميمه بحيث يحاكى طرق التفكير وقواعد اتخاذ القرار عند الإنسان الخبير في مجال معين.
ويتكون النظام الخبير من جزأين أساسيين، فالجزء الأولف هو قاعدة المعرفة (Knowledge Base)، وهي المعلومات التي يكتسبها الخبير في مجال معين نتيجة عمله الطويل في هذا المجال، وتوضع هذه المعلومات بطريقة معينة لتكون قاعدة المعرفة للنظام الخبير. ويقوم بعملية استخراج المعرفة من الخبراء وصياغتها أشخاصٌ متخصصون يعرفون بمهندسي المعرفة (Knowledge Engineers) .

ويستخدم النظام الخبير في توفير قاعدة معلومات يتطلب اكتسابها عشرات السنوات من العمل للإنسان العادي، إذ يمكنه الاستفسار عن المشاكل التي تقابله وأخذ الاستشارة منه.
والجزء الثاني من النظام الخبير هو القواعد التي يتبعها الخبير في البحث عن الحلول المطلوبة داخل قواعد المعرفة. وهذه القواعد تشابه إلى حد كبير القواعد التي يستخدمها العقل البشرى في الاستنتاج، وهي قواعد منظقية تسمى بالحدس (Heuristics) .

وتُستخدم في بناء النظم الخبيرة لغات خاصة، تسمى لغات الذكاء الاصطناعي، وهي تساعد على المعالجة الرمزية (Symbolic Processing)، ومن أشهر هذه اللغات، لغة ليسب (LISP)، ولغة برولوج (PROLOG)، والتي تبناها اليابانيون في مشروعهم لبناء الجيل الخامس للحاسبات، والذي سيستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي في معالجته للبيانات.
أما الإنسان الآلي Robot فهو آلة يمكن برمجتها للقيام بأعمال الإنسان اليدوية.
ومن أكثر المجالات التي يوجد فيها الإنسان الآلي بكثرة مجال الصناعة. فمنها ما يُصمم للقيام بأعمال اللحام الدقيقة أو أعمال الدهان. ولقد أثبت الإنسان الآلي وجوده في الصناعات الإلكترونية وصناعة السيارات.
ويتكون الإنسان الآلى من ذراع تحاكى ذراع الإنسان في تكوينها وجهاز تحكم في هذه الذراع.
والإنسان الآلي الذكى، وهو ما يزال في طور الأبحاث حتى الآن، هو الذي يستطيع أن يتعامل مع الأشياء المتغيرة الأشكال والأحجام ذاتياً، وبدون إعادة برمجته.

برامج الحاسب الآلي
Computer Software

هي البرامج المصمَّمة والمكتوبة للتحكم في الوظائف التي يقوم بها الحاسب.
وتنقسم برامج الحاسب إلى: نظم التشغيل، وبرامج التطبيقات، ولغات الحاسب.
فنظام التشغيل (Operating system) هو مجموعة البرامج التي تتحكم في عمل وحدة المعالجة الرئيسية (CPU)، (انظر Computer hardware)، وكذلك تسمح للمستخدم بالاتصال مع مكونات الحاسب.
وتوجد أنواع مختلفة من نظم التشغيل تعمل على مختلف الحاسبات، وفي الغالب يكون منتج هذه البرامج هو المنتج للحاسب الذي تعمل عليه، ومن أنواع نظم التشغيل نجد نظام التشغيل (CP/ M-08) والذي يعمل مع الحاسبات التي تتكون من وحدة معالجة من النوع (Z08) . وكذلك نظام التشغيل (MS DOS) والذي يعمل مع الحاسبات التي تتكون من معالجات (6808) أو (8808)، وغيرها.

كما تختلف نظم التشغيل للحاسبات الكبيرة (Main frames) عن نظم التشغيل الخاصة بالحسابات الشخصية.
أما برامج التطبيقات (Application Programs)، فهي برامج يتم كتابتها لجعل الحاسب يؤدي وظائف وعمليات محددة في مجالات محددة، مثل البرامج المحاسبية (Accounting)، والبرامج العلمية مثل برامج التحليل الإحصائي (Statistical analysis programs)، وبرامج التصميم باستخدام الحاسب مثل (Auto CAD) . ومن أشهر برامج التطبيقات برامج الجداول الإليكترونية (Spread sheet programs)، وبرامج قواعد البيانات (Data base programs)، وبرامج معالجة الكلمات أو تنسيق الكلمات (Word processing programs) .

أما لغات الحاسب الآلي (Computer languages) فهي لغات يمكن للمستخدم أن يفهمها، وتمكّنه من توجيه الحاسب للقيام بالحسابات التي يريدها أو العمليات المختلفة التي يصوغها المستخدم في صورة برنامج مكتوب بإحدى لغات الحاسب، ومن ثم تتم ترجمة هذه البرامج إلى لغة الآلة (أي اللغة التي يفهمها الحاسب) . ويوجد نوعان من برامج الترجمة، وهي برامج المترجمات (Compilers)، التي تتم الترجمة فيها بعد الانتهاء من كتابة البرنامج كاملاً، مثل لغات الباسكال (Pascal) والفورتران (Fortran)، وبرامج المفسِّرات (Intepreter) . والثاني، تتم فيه ترجمة كل أمر في البرنامج فور كتابته، مثل لغة البيزك (BASIC) .

الحاسب الكمى
Analog Computer

جهاز حسابي يستخدم الإشارات المتصلة والمتطابقة مع طبيعة الإشارات وبه يمكن دراسة النماذج الحسابية للأنظمة المختلفة وبذلك يمكن عمل أجهزة المحاكاة والتي تستخدم في أعمال التدريب على التشغيل والصيانة للأنظمة المختلفة والتي يكون التدريب عليها غالباً أو غير مأمون، مثل التدريب على قيادة الطائرات والقطارات وغيرها وأيضاً التعرف على الأنظمة المختلفة داخل الطائرات وغيرها، وأهم المشاكل التي تواجه الصيانة وكيفية حلها والتغلب عليها.
أنواعه: يمكن تقسيم الحاسب الكمى إلى نوعين: النوع الأول يتم تقسيم الحاسب من حيث الاستخدام إلى (أ) استخدام للأغراض العامة: وفيه يمكون الحاسب قادراً على التعامل مع أنواع مختلفة من الأنظمة أو تصميم أنواع مختلفة من أجهزة المحاكاة. (ب) استخدام للأغراض الخاصة: وفيه يكون الحاسب قادراً على تناول نظام واحد محدد يعينه ولا يمكن تغييره ولكن يمكن تغيير شكل المدخلات فقط. النوع الثاني: وفيه يتم تقسيم الحاسب من حيث المكونات، وبذلك يتم تعريف الحاسب على حسب نوع المكونات. ويمكن تصنيع الحاسب الكمى من مكونات إما ميكانيكية، هيدروليكية (حفظ الزيت)، غازية، كهربية أو إلكترونية. والحاسب الكمى الإلكترونى هو أشهر الأنواع شيوعاً وذلك لسهولة برمجة ومرونة التعامل مع العمليات المختلفة.

وفي حوالي سنة 1960 تم تصنيع حاسب آلي قام بدمج الحاسب الكمى مع الحاسب الرقمي وبذلك تم التغلب على الصعوبات المعملية للحاسب الكمى من حيث التعامل مع عمليات ضبط وتحجيم الإشارات وتوصيلها وتشغيلها والتي تتم معالجتها عن طريق الجزء الخاص بالحاسب الرقمي. وأيضاً تم تلافي صعوبات التداخل في الإشارات والبرمجة والتخزين، ولكن الحاسب الرمقي وقتها كان بطيئاً جداً عن الحاسب الكمى حيث لا يمكن تشغيله مباشرة في نظام تشغيل طبيعي ولذلك استخدم الجزء الخاص بالحاسب الكمى في جهاز مجمع من الاثنين.

الذاكرة الخارجية:

هي مجموع الوسائط التي اصطنعها الإنسان ليسجل عليها خبرته، وقد بدأ لآلاف السنين بالوسائط «قبل التقليدية» كالحجارة والألواح الطينية وسعف النخل والبردى والجلود والعظام. ولكنه انتقل منذ القرن الثاني الميلادي إلى الوسائط «التقليدية» وأساسها الورق الصيني في تطوراته لحوالي ألفي عام، كما وضع البذور الأولى في أواخر القرن التاسع عشر للوسائط «غير التقليدية» المسموعة والمرئية، التي تطورت لأكثر من قرن، فأصبحت بالتحسيب الإلكتروني ممغنطات ومليزرات.

والذاكرة الخارجية في الأصل تعبير أطلقه عالم الرياضيات والمكتبات الهندي (رانجاناثان) في بعض كتاباته أواسط القرن العشرين، حيث قارن بين ما يملكه الفرد في «ذاكرته الداخلية» من المعلومات، وما هو مملوك للإنسانية «خارج» أذهان الأفراد.

وقد أصبح التعبير منذ السبعينات اسماً لنظرية في «تخصص المكتبات والمعلومات». ذلك أن الوسائط قبل التقليدية إذا كان قليل منها قد يدخل في مقتنيات المكتبة الوطنية، فهي أساساً شريحة هامة فيالتخصصات التاريخية بما فيها «المتاحف»، أما الوسائط التقليدية وغير التقليدية فهي «أوعية المعلومات» التي يتعامل معها تخصص المكتبات والمعلومات.

والحقيقة أن لهذه الأوعية ثلاثة جوانب متتابعة: أولها «المحتوى» وهو عطاء العلماء ومن إليهم من أصحابه، وثانيها «التصنيع والنشر والتوزيع» وهو عطاء التكنولوجيين ومن إليهم من أصحاب هذه المهن. أما الجانب الثالث فهو: حصر تلك الأوعية والضبط الفني لها ولمحتوياتها، وكذلك إتاحتها منظمة فنياً في «المؤسسات الميدانية» من المكتبات ومراكز التوثيق والمعلومات، مع الاستعانة في ذلك بما يلائم فن التكنولوجيات.

الجيل الخامس للحاسبات
Fifth Generation Computers

يطلق على نوعية من الحاسبات اقترحت في إطار أحد المشروعات الطموحة التي أعلن هنها في اليابان في أكتوبر 1981 خلال انعقاد المؤتمر الدولي للجيل الخامس للحاسبات، وكان الهدف الرئيسي له بناء نظام حاسبات يركِّز على معالجة المعرفة وعمليات الاستدلال المنطقي Logical Inferencing والتي تدخل تحت إطار علم الذكاء الاصطناعي. فركّز على البرمجة المنطقية Logic Programming وعلى الأخص دراسة إمكان استخدام لغة Prolog أو صيغ أخرى مثل Guarded Horn Clauses (GHC) والتي تصلح للبرمجة المتوازية. أما بالنسبة لأجهزة الحاسبات نفسها فقد تم تطوير نظام آلة الاستدلال المتوازي Parallel Inference Machine (PIM) وكذلك نظام DELTA لتمثيل قواعد المعرفة ومعالجتها. هذا بالإضافة إلى اهتمام هذا المشروع بالنظم البينية Interface بين المستخدم ونظام الحاسب نفسه، بحيث يضاف إلى لوحة المفاتيح وشاشات العرض التقليدية النظم التي تسمح باستخدام الصوت والصورة واللغة الطبيعية في التعامل مع الحاسب.

وكانت أهم ردود الفعل الأمريكية مشروع (المبادرة الاستراتيجية للحسابات)، والذي أُعلن عنه عام 1983، وركز على ثلاثة تطبيقات عسكرية، هي:

التطبيق الأول: مساعد الطيار (Pilot's Associate) وهو نظام للخبرة لمساعدة طياري الطائرات القتالية حيث يتولى المهام ذات المستوى الأدنى ليركز الطيار على القرارات ذات المستوى الأعلى والصبغة الاستراتيجية.
التطبيق الثاني: المركبة الأرضية الذاتية Autonomous Land Vehicle (ALV) والتي تطبق فيها تقنيات من الحاسبات الكبيرة ونظم الخبرة والرؤية الآلية وتقنيات الاستشعار المختلفة. ويمكن لهذه المركبة أن ترسم لنفسها المسار الذي تسير فيه والذي يكون ذا تضاريس مختلفة، ويمكنها أيضاً تفادى العوائق.

التطبيق الثالث: هو منظومة إدارة المعركة الجوية الأرضية: Air- Land Battle Management System (ALBM) . وهو يتكون من منظومتين فرعيتين إحداهما خاصة بنظام خبرة لتحديد القوات المطلوبة ويسمى Force Requirement Expert System (FRESH) وهي تراقب باستمرار مدى الاستعداد للمواقف المختلفة، وتحدد تأثير التغيرات، وتوضح البدائل، وتقيم التأثير في تغيير القوات على الظروف القتالية.

والمنظومة الفرعية الثانية تمى Combat Action Team (CAT) . وتقوم بتحديد وتقييم نوايا العدو وتأثيرها على كفاءة الأداء.

وبالنسبة لرد الفعل الأوروبي فقد بدأ تنفيذ البرنامج الاستراتيجي الأوروبي للبحوث في تكنولوجيا المعلومات European Stratigic Program on Resesarch in Information Technlogy (ESPRIT) كذلك بدأ في بريطانيا برنامج Alvey ثم تبعه برنامج التعاون الأوروبي Eureka.

وفي يونيو 1992 عقد المؤتمر الدولي الرابع للجيل الخامس من الحاسبات ليلخص ما تم الحصول عليه من نتائج في هذا المشروع، وكان له الفضل الكبير في دفع عجلة البحوث والتطوير في جميع أنحاء العالم.

وعلى الرغم من عدم وجود حاسبات تجارية في الوقت الحالي يطلق عليها الجيل الخامس، فإن هناك كثيراً من الحاسبات المتطورة التي استفادت من الروح الجديدة التي أثارها هذا البرنامج. ومن أبرز تلك الحاسبات الآلة الإرتباطية (The Connection Machine) التي أنتجتها شركة Thinking Machines بالولايات المتحدة الأمريكية.
وتجدر الإشارة إلى أننا لا يمكن أن نهمل التثيرات الاجتماعية لهذا المشروع. وتبعاً لنظرية المنظومة الاجتماعية ـ التقنية فإن كل تطور تقني لا بد أن يصاحبه تطور اجتماعي والعكس صحيح. وتعد هذه النظرية إحدى ركائز نظرية التنظيم «ما وراء المعرفي» Meta- Congnitive Organizaton Theory التي تؤثر تأثيراً كبيراً على نظريات الإدارة في الوقت الحالي.

وقد أخذتها اليابان في الحسبان عند صياغة الاستراتيجية الخاصة بها في مجال تنفيذ طرق الذكاء الاصطناعي.