اینترنت اشیا یا IoT به زبان ساده

اینترنت اشیا یا به‌بیانی دقیق‌تر، «اینترنت چیزها» یعنی اتصال دستگاه‌های فیزیکی نظیر وسایل نقلیه، لوازم خانگی، گوشی‌های هوشمند و… به‌هم‌دیگر از طریق نرم‌افزارهای خاص، حسگرها و… است.

در این فناوریِ به‌نسبت نوپا، تمامی دستگاه‌های متصل به یک شبکه، توانایی این را دارند که کارهایشان را به‌صورت خودکار انجام دهند؛ بر اساس تغییراتی که در محیط اطرافشان رخ‌ می‌دهد، یک سری پاسخ ویژه را به‌صورت کاملا خودکار از خود نشان دهند و همچنین می‌توانند داده‌های مختلف را بدون هرگونه دخالت انسان، با دیگر دستگاه‌های شبکه مبادله کنند.

شاکله‌ی اصلی این فناوریِ جدید، بر پایه‌ی شبکه‌ی بی‌سیم و اینترنت ساخته شده و هدف اصلی آن، بهبود کارایی و دقت دستگاه‌های مختلف است.

Internet of Things در کنار موارد یادشده، می‌تواند از لحاظ اقتصادی و حتی به‌منظور جلوگیری از اتلاف وقت، کمک‌حال مردم باشد.

عبارت اینترنت اشیا را می‌توان برای اکثر دستگاه‌هایی که می‌شناسید، تعریف کرد؛ همین نکته را می‌توان وجه تمایز IoT نسبت به دیگر فناوری‌ها به‌شمار آورد.

اینترنت اشیا شامل دستگاه‌هایی نظیر گوشی‌های هوشمند، هدفون‌ها، وسایل نقلیه، لامپ‌ها، یخچال‌ها، دستگاه‌های قهوه‌ساز، سیستم‌های امنیتی و هشداردهنده و بسیاری دیگر از دستگاه‌های خانگی و موبایلی می‌شود.

کارشناسان این حوزه تخمین زده‌اند که اینترنت اشیا تا سال ۲۰۲۰ می‌تواند بیش از ۳۰ میلیارد دستگاه را در سراسر دنیا به‌هم متصل کند؛ همین موضوع باعث خواهد شد تا ارزش جهانی این بازار تا همین سال، به حدودا ۷.۱ تریلیون دلار برسد.

به روش‌های مختلفی می‌توان دستگاه‌های گوناگون را از طریق اینترنت اشیا به‌هم متصل کرد؛ همانطور که قطعا تاکنون از نام این فناوری حدس زده‌اید، اولین و مهم‌ترین موردی که برای اتصال دستگاه‌ها نیاز داریم، اینترنت است. اینترنت را در حقیقت می‌توان مرکز کنترل دستگاه‌های متصل‌شده از طریق IoT به‌شمار آورد.

دومین موردی که به آن نیاز داریم، یک گوشی هوشمند یا دستگاه مشابهی است که از اتصال بلوتوث پشتیبانی کند.

تمامی اشیایی که از طریق IoT به‌هم متصل شده‌اند، برای تبادل داده‌های مختلف با یک‌دیگر، به یک یا چند دستگاه نیازمند هستند. با استفاده از یک دستگاه کنترل‌کننده نظیر گوشی هوشمند، می‌توانید از راه دور به‌راحتی اشیای مختلف را کنترل کنید.

بدیهی است که اگر کاربر بخواهد دستگاه‌های مختلف را از طریق گوشی هوشمندش کنترل کند، لازم است پیش از هر کاری اپلیکیشن ویژه‌ای را که برای این کار تعبیه شده است، نصب کند.

چگونه دستگاه‌ها از طریق اینترنت اشیا به‌هم متصل می‌شوند؟

اینترنت اشیا برای متصل کردن هزاران دستگاه‌ به‌هم و به‌اشتراک‌گذاری داده بین آن‌ها، از روش‌های مختلفی بهره می‌گیرد؛ دفاتر کاری و خانه‌ها به‌طور معمول برای اتصال دستگاه‌ها، از وای‌فای یا بلوتوث استفاده می‌کنند. گفتنی است که دو مورد یادشده، محبوب‌ترین روش‌ها برای عملی‌کردن این کار هستند.

علاوه‌بر این‌ها، می‌توان برای اتصال دستگاه‌های الکترونیکی از طریق اینترنت اشیا، از شبکه‌ی LTE و فناوری‌های ماهواره‌ای هم بهره گرفت که البته این دو روش، چندان مرسوم نیستند.

چه کارهایی را می‌توان با اینترنت اشیا انجام داد؟

اگر شما نیز جرو افرادی هستید که میزان کارایی اینترنت اشیا برای‌تان تبدیل به سوالی بزرگ شده، بهتر است بدانید که از طریق این فناوری تقریبا می‌توان هر کاری که فکرش را بکنید، انجام داد. واقعیت این است که توانایی‌های اینترنت اشیا برای عملی‌کردن کارهای مختلف، فراتر از آن است که خیلی‌ها تصور می‌کنند.

 

شهرهای هوشمند

یکی از جذاب‌ترین مقوله‌هایی که در مورد اینترنت اشیا مطرح می‌شود، توانایی آن برای هوشمندسازی شهرها است. در یک شهر هوشمند، می‌توان با بهره‌گیری از سیستم‌های خودکارِ پیشرفته، تقریبا همه‌چیز را از طریق یک اتاق مخصوص، کنترل کرد.

تصور کنید که کارهایی نظیر نظارت همگانی، تأمین آب، تأمین برق، حمل‌‌و‌نقل و حتی تأمین امنیت شهری به‌صورت هوشمند صورت گیرند؛ این‌ موارد تنها بخشی از کاربردهای اینترنت اشیا برای ساخت شهرهای هوشمند هستند.

صنایع وابسته به اینترنت اشیا

  • سلامتی
  • ساخت‌‌وساز
  • حمل‌‌و‌نقل
  • بانک‌ها
  • خدمات غذایی
  • اکتشاف نفت
  • زراعت
  • سیستم روشنایی هوشمند
  • ساختمان‌های هوشمند
  • و…

امنیت اینترنت اشیا

یکی از اصلی‌ترین مواردی که همواره در مورد اینترنت اشیا مطرح می‌شود، بحث امنیت آن است.

از آنجایی که در این فناوری، دستگاه‌های زیادی از طریق اینترنت به‌هم متصل می‌شوند، هک‌شدن آن‌ها می‌تواند ضررهای جبران‌ناپذیری را نظیر لورفتن اطلاعات حساس شخصی و اقتصادی، به‌همراه داشته باشد.

همواره دو دلیل برای راحتیِ هک‌شدن دستگاه‌های مبتنی بر اینترنت اشیا مطرح مطرح می‌شود: مورد اول این‌ است که دستگاه‌های یادشده از طریق اینترنت به‌هم متصل شده‌اند و اینترنت هم در حالت کلی در معرض خطرِ هک قرار دارد.

مورد دوم این است که بسیاری از دستگاه‌های مبتنی بر این فناوری، توسط شرکت‌های بعضا کوچک ساخته شده‌اند و این شرکت‌ها، منابع و زمان کافی را برای قرار دادن ساختارهای امنیتی قدرتمند در دستگاه‌هایشان نداشته‌اند.

اینترنت اشیا می‌تواند در آینده‌ای نزدیک به یکی از تحولات عظیم در حوزه‌ی فناوری تبدیل شود و نحوه‌ی زندگی کردن ما را از جهات زیادی، دستخوش تغییر کند.

دیدگاه‌ شما در مورد اینترنت اشیا چیست؟

انواع خازن

خازن چیست؟

قطعه ای است که برای ذخیره انرژی الکتریکی (ولتاژ) توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی)، در مدار استفاده می شود.

با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می شود می توان از آن برای ایجاد میدان الکتریکی یکنواخت و پایدار استفاده کرد.

از خازن ها به عنوان فیلتر نیز استفاده می کنند زیرا سیگنال های متناوب یا AC را به راحتی عبور می دهند ولی مانع عبور سیگنال های مستقیم  یا DC می شوند.

خازن یا کاپاسیتور که ابتدای کلمه  capacitor  است با حرف C نمایش می‌دهند. واحد ظرفیت خازن فاراد است.

ساختمان خازن

خازن از دو صفحه فلزی موازی (رسانا از جنس روی، آلومنیوم، نقره) تشکیل شده است.

 در بین صفحات هوا یا عایق (دی الکتریک مانند کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومنیوم، اکسید تانتالیوم) وجود دارد.

   

انواع خازن

۱- خازن عدسی
۲- خازن سرامیکی
۳- خازن الکترولیتی(آلومینیومی، تانتالیوم)
۴- خازن ورقه ای(کاغذی و پلاستیکی)
۵- خازن میکا
۶- روغنی و گازی
۷- خازن های متغیر

خازن عدسی

خازن عدسی یکی از انواع خازن است که دارای ابعاد کوچک، بدون پلاریته مثبت و منفی(خازن های بدون قطب) هستند که دارای محدوده پیکو فاراد و نانو فاراد می باشند.

هرچه میزان خازن بالاتر می رود سایزش نیز بزرگتر می شود.

بر روی خازن عدسی اعدادی نوشته شده که از روی آن می توان ظرفیت آن را بدست آورد.

بطور مثال اگر بر روی خازن ۴۷۳ نوشته شده باشد دو رقم اول را برداشته(۴۷) و به اندازه رقم سوم صفر جلوی دو عدد اول بگذارید، در این مثال می شود ۴۷۰۰۰ این مقدار ظرفیت خازن برحسب پیکو فاراد است یعنی ۴۷۰۰۰pF بعبارت دیگر ۴۷ نانو فاراد یا ۴۷nF .

در صورت مشخص نبودن عدد بر روی خازن ظرفیت آن را توسط خازن سنج یا مولتیمتر خازن سنج و یا LCR متر تست کنید.

خازن سرامیکی

از دیگر نوع خازن های بدون قطب (خازن خشک)، خازن های سرامیکی می باشند.

جنس دی الکتریک آن سرامیک است و چون ثابت دی الکتریک سرامیک بالاست.

این نوع خازن عایق بسیار خوبی است و می توان ظرفیت های بالا در حد میکرو فاراد در ابعاد کوچک فراهم کرد.

همچنین ولتاژ کاری این نوع خازن بالاست.

خازن الکترولیتی

خازن های الکترولیتی یا شیمیایی بر خلاف خازن های عدسی دارای قطب مثبت منفی و معمولا در رنج میکرو فاراد می باشند.

ظرفیت خازن و ولتاژ قابل تحمل خازن بر روی آن نوشته شده است و هنگام استفاده در مدار باید به جهت خازن توجه ویژه ای داشت.

انواع خازن های الکترولیتی، آلومینیومی و تانتالیومی می باشد.

از مهمترین کاربردهای این خازن در مدار یکسو کننده دیودی بعنوان فیلتر و کوپلینگ در مدار بایاس ترانزیستورها می توان نام برد.

بر روی بدنه خازن نواری با رنگ مخالف و حاوی علامت “منفی” برای مشخص شدن پایه منفی وجود دارد.

بر روی بردها نیم دایره مشکی رنگی برای مشخص شدن پایه منفی، طراحی می کنند که زمان لحیم کاری اشتباهی رخ ندهد.

خازن ورقه ای(کاغذی و پلاستیکی)

خازن های کاغذی به علت کوچک بودن ثابت دی الکتریک، دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند.

 از مزایای این خازن ها استفاده  در ولتاژها و جریان های بالا می باشد.
خازن های پلاستیکی نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند.

لذا کاربرد آنها در مداراتی است که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد.

یکی از معروفترین دی الکتریک هایی که در این خازن ها به کار می‌رود پلی استیرن (Polystyrene) است، به همین دلیل به این خازن ها “خازن پلی استر” نیز گفته می‌شود.

خازن میکا

ظرفیت این نوع خازن ها تقریباً بین ۰۱/۰ تا ۱ میکرو فاراد است.

یکی از مهمترین ویژگی این خازن ها، داشتن ولتاژ کار بالا، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا می باشد.

خازن روغنی و کاغذی

خازنهای روغنی و گازی بیشترین کاربرد را در صنعت برق در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت دارند.

بطور مثال یک نوع خازن گازی سیلندری با عایق گازی ازت N2 جهت اصلاح ضریب توان در شبکه برق سه فاز ۴۰۰ ولت با فرکانس ۵۰ هرتز و ظرفیت ۲٫۵  کیلو وار مورد استفاده قرار می گیرد.

اصطلاحا به مجموعه خازن به کار رفته برای حذف توان راکتیو، بانک خازنی می گویند.

خازن متغیر

نحوه عملکرد خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است.

ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازن های متغیر معموماً ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند.

خازنی که ظرفیتش به وسیله دسته متحرک (محور) تغییر می کند “واریابل” می نامند و در نوع دیگر به وسیله پیچ گوشتی انجام می شود که به آن “تریمر” می گویند.

بازه تغییر ظرفیت خازن های واریابل ۱۰ تا ۴۰۰ پیکو فاراد و در خازن های تریمر از ۵ تا ۳۰ پیکو فاراد است.

عمده کاربرد این خازن ها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی می باشد.

                                        

سیستم روشنایی هوشمند

سیستم های روشنایی، سهم عمده ای از مصرف انرژی را در یک ساختمان بر عهده دارند؛ در یک سیستم هوشمند ساختمان با بهره مندی از سنسورهای حرکتی، سنسورهای تشخیص نور محیط و نصب کلیدهای هوشمند علاوه بر امکان تنظیم میزان نوردهی محیط، مصرف انرژی تا حد چشمگیری کاهش می یابد. بطور کلی اهم امکاناتی که در راستای کنترل روشنایی در یک خانه هوشمند در اختیار کاربران قرار می گیرد می تواند شامل موارد زیر باشد:

  1. قابلیت کنترل سیستم روشنایی به طور مجزا برای هر ناحیه
  2. قابلیت کنترل سیستم روشنایی بر اساس سناریوهای مختلف: سناریو ورود، خروج، مهمان، خواب، و …می تواند مثال هایی برای این قابلیت باشد. فرض کنید در سناریو خواب، بدون نیاز به سرکشی به تمام نقاط منزل می توان از داخل اتاق اصلی یا از طریق موبایل یا تبلت خطوط روشنایی را در شدت روشنایی مورد نظر تنظیم کرد.
  3. قابلیت کنترل سیستم روشنایی بر اساس حسگر: در محیط های خالی از سکنه سیستم روشنایی برای صرفه جویی در مصرف انرژی غیر فعال می شود و همچنین در صورت تشخیص حضور افراد به صورت خودکار فعال می شود.
  4. تنظیم هوشمند میزان روشنایی: این قابلیت وجود دارد که اگر درصد روشنایی محیط از میزان مطلوب بیشتر شد تعدادی از سرخط های روشنایی برای جلوگیری از هدر رفتن انرژی به طور اتومات خاموش شوند و بالعکس.
  5. قابلیت کنترل و فرمان به سیستم روشنایی در خارج از منزل از طریق تلفن هوشمند و وب:قابلیت کنترل و فرمان به سیستم روشنایی در هر نقطه از منزل از طریق ریموت کنترل، قابلیت کنترل سیستم روشنایی تمامی نقاط منزل از طریق موبایل یا تبلت، قابلیت کنترل سیستم روشنایی تمامی نقاط منزل از اتاق مستر یا هر نقطه دیگر وجود دارد.
  6.  قابلیت تنظیم شدت نور(dimmer ): در خانه هوشمند این مزیت وجود دارد که شدت روشنایی تعدادی از خطوط را بر اساس شرایط مورد نظر، از ۰ تا  %۱۰۰ میزان خروجی تنظیم کند که علاوه بر زیبایی محیط باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
  7. سیستم نورپردازی پیشرفته:امروزه با پیشرفت علوم طراحی نمای سازه ها و نیز بهره گیری از تجهیزات روشنایی مدرن در پیاده سازی سیستم های نوین نورپردازی سن ها، می توان در این زمینه نیز خدمات شایانی را ارائه نمود.

    شرکت کومشیان پارت پیشرفته، قادراست تمامی این خدمات را به همراه ایده ها و خواست شما در طراحی سیستم های هوشمند، به بهترین شکل ممکن ارائه دهد.

شناخت قطعات الکترونیک

مقاومت :

از قطعات معروف و پر کاربرد در الکترونیک، مقاومت است. این قطعه بسیار پرکاربرد بوده و تقریبا در تمام وسایل الکترونیکی اشکالی از آن یافت می شود. وظیفه مقاومت در مدار، ایجاد “مقاومت الکتریکی” در شاخه یا حلقه ای از مدار است. واحد اندازه گیری مقاومت الکتریکی در سیستم SI ، “اهم” (OHM) است، بنابراین برای نشان دادن مقدار یک مقاومت، از واحد اهم استفاده می شود و برای مقادیر بزرگتر از کیلو اهم مگا اهم و … استفاده می شود.

مقاومت ها در شکل ها و بخصوص اندازه های گوناگونی یافت می شوند. در مدارهای بزرگ تر، نمونه های آزمایشی مدارها یا پروژه ها از مقاومت های بزرگ در حد یک چهارم وات یا یک هشتم وات استفاده می شود. این مقاومت ها همان پکیج معروف چند رنگ را دارند که مقدار آنها را میتوان با استفاده از نوار های رنگی رو آن متوجه شد.

در الکترونیک مقاومت را با حرف R (ابتدای کلمه Resistor) نشان می دهند.

خازن :

خازن ها نیز از قطعات پرکاربرد الکترونیکی هستند که وظیفه ذخیره انرژی الکترواستاتیکی را در میدان الکتریکی داخل خود بعهده دارند. خازن ها قطعات دو قطبی هستند و در اندازه ها و اشکال مختلف یافت می شوند.

خازن ها نیز مانند مقاومت ها در دو نوع کلی ثابت و متغیر عرضه شده اند.

خازنهای ثابت: این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی، میکا، ورقه‌ای ( کاغذی و پلاستیکی )، الکترولیتی، روغنی، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.

خازنهای متغیر: به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغییر داد: “فاصله صفحات” ، “سطح صفحات” و “نوع دی الکتریک”. اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود “واریابل” نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن “تریمر” گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل ۱۰ تا ۴۰۰ پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از ۵ تا ۳۰ پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.

دیود :

دیود؛ قطعه‌ای الکترونیکی و دارای دو سر است که جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌دهد (در این حالت مقاومت دیود ایده‌آل صفر است) و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بسیار بالایی (در حد بینهایت) نشان می‌دهد. این خاصیت دیود باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه هم اطلاق شود. در حال حاضر رایج ترین نوع دیود از بلور مواد نیمه رسانا ساخته می شود. لوله های خلا که اولین دیودها بودند امروزه فقط در تکنولوژی هایی که در ولتاژ بالا کار می کنند استفاده می‌شوند. جهت استاندارد عبور جریان از آند به کاتد می باشد.

مهمترین کاربرد دیود عبور دادن جریان در یک جهت و ممانعت در برابر عبور جریان در جهت مخالف (به انگلیسی: reverse direction) است. در نتیجه می‌توان به دیود مثل یک شیر الکتریکی یک طرفه نگاه کرد. این ویژگی دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می شود.

از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی جریان را از خود عبور می دهد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و – به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت (برای دیودهای سیلیکون) می‌باشد. اما هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌کنید (+ به کاتد و – به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی معروف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرف نظر کردن بوده و تأثیری در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. هرچه جنس کریستال به کار رفته در ساخت دیود از نظر ساختار منظم تر باشد، دیود مرغوبتر و جریان نشتی کمتر خواهد بود. مقدار جریان نشتی در دیودهای با تکنولوژی جدید عملاً به صفر میل می کند. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژمعکوس بیش از آن شود دیوید می‌سوزد (کریستال ذوب می شود) و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست دیود گفته می‌شود.

سلف :

سلف قطعه ای الکترونیکی، غیرفعال (پسیو) و دوپایه است که به آن سیم پیچ یا القاگر نیز می گویند.عملکرد اصلی سلف، مقاومت در برابر تغییرات جریان الکتریکی می باشد. این قطعه معمولا از رسانایی مانند یک سیم که به صورت سیم پیچ درآمده و به دور هسته ای از جنس خاص پیچیده شده تشکیل می شود.

وقتی که جریانی از سیم پیچ می گذرد، انرژی به صورت میدان مغناطیسی در سیم پیچ ذخیره می شود. زمانی که شدت جریان تغییر کند، میدان مغناطیسی متغیر با زمان، ولتاژی را در هادی القا می کند و بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، این ولتاژ مانع از تغییر جریانی که در سیم پیچ قرار داشت می شود . مشخصه اصلی سلف خودالقایی یا اندوکتانس می باشد که واحد آن هانری است و با (H) نشان می دهند. اکثر سلفها هسته ای آهنربایی و ساخته شده از آهن یا فریت هستند که سیم پیچ به دور آنها بسته می شود و باعث افزایش میدان مغناطیسی و القاگری می شوند.
به همراه مقاومت ها و خازن ها، سلف ها یکی از سه عنصر خطی و غیر فعال تشکیل دهنده مدارهای الکترونیکی هستند. از سلف ها به طور وسیع در تجهیزاتی که با برق متناوب (AC) کار می کنند، استفاده می شود. نمونه دیگری از کاربردهای سلف در تجهیزات رادیو می باشد. از سلفها برای جلوگیری از جریان متناوب نیز استفاده می شود؛ زیرا سلف جریان مستقیم (DC) را عبور می دهد اما مانع از عبور جریان متناوب می شود. از کاربردهای دیگر سلف می توان به استفاده از آنها در فیلترهای الکترونیکی به جهت جداسازی سیگنال ها از فرکانس های مختلف و در مدارهای تنظیم گیرنده های رادیو و تلوزیون نام برد .

ترانزیستور :

ترانزیستور یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی می‌باشد. ترانزیستور یکی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم و ژرمانیم ساخته می‌شود. یک ترانزیستور در ساختار خود دارای پیوندهای پیوند نوع Nو پیوند نوع Pمی‌باشد.

ترانزیستورهای جدید به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند؛  ترانزیستورهای اتصال دوقطبی (BJT) و ترانزیستورهای اثر میدانی (FET). اعمال جریان درBJTها و ولتاژ در FETها بین ورودی وترمینال مشترک رسانایی بین خروجی و ترمینال مشترک را افزایش می‌دهد، از این رو سبب کنترل جریان بین آنها می‌شود. مشخصات ترانزیستورها به نوع آن بستگی دارد. لغت ترانزیستور به نوع اتصال نقطه‌ای آن اشاره دارد. در مدارهای آنالوگ، ترانزیستورها در تقویت کننده‌ها استفاده می‌شوند، مانند؛ تقویت کننده‌های جریان مستقیم، تقویت کننده‌های صدا، تقویت کننده‌های امواج رادیویی و منابع تغذیه تنظیم شده خطی. همچنین از ترانزیستورها در مدارات دیجیتال بعنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می‌شود، اما به ندرت به صورت یک قطعه جدا، بلکه به صورت بهم پیوسته در مدارات مجتمع یکپارچه بکار می‌روند. مداراهای دیجیتال شامل گیت‌های منطقی، حافظه با دسترسی تصادفی (RAM)، میکروپروسسورها و پردازنده‌های سیگنال دیجیتال (DSPs) هستند. ترانزیستور می‌تواند به عنوان سوییچ نیز کار کند. ترانزستور سه پایه دارد.

کاربردهای هوش مصنوعی

۱- هوش مصنوعی، تعریف و روند پیشرفت:

در اصطلاح عامیانه، واژه هوش مصنوعی زمانی به کار برده می شود که یک دستگاه از عملکرد شناختی که طی آن انسانها از اندیشه ها و افکار دیگر انسانها بهره می گیرند، تقلید کند، عملکرد شناختی همچون، یادگیری و حل مشکلات.

در واقع هوش مصنوعی و یادگیری ماشین را باید کلید حل مشکلات در دنیای فناوری خواند. این روزها هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و اصطلاحاتی این چنین، در خلال اخبار دنیای فناوری، بسیار به گوش می‌رسند؛ چراکه بسیاری از کمپانی‌های رده بالا و پیشتاز در دنیای فناوری، هوش مصنوعی را قدم بزرگ بعدی برای اضافه کردن قابلیت یادگیری به رایانه‌ها عنوان کرده‌اند.

ابزارهای بسیاری در هوش مصنوعی به کار گرفته شده اند که انواع تحقیق و بهینه سازی ریاضی، منطق، شیوه های مبتنی بر احتمال و اقتصاد را احاطه کرده است.

هوش مصنوعی مدعی است که می توان هوش انسانی را جزء به جزء ترسیم کرده و دستگاهی برای تقلید از آن ساخت.

هوش مصنوعی در سال‌های اخیر پیشرفت‌های زیادی کرده و به تدریج در حال تبدیل شدن به یک صنعت بزرگ است. به این ترتیب کامپیوترها و دستگاه‌های دیجیتال در این حوزه به سرعت در حال پیچیده و پیشرفته‌تر شدن هستند. با این حال اما بعضی از باهوش‌ترین مردم جهان عمیقا نگران روزی در آینده نه چندان دور هستند که در آن روبات‌ها می‌توانند رشد کنند و در برابر ما قرار بگیرند، تا جایی که این روند در نهایت تهدیدی برای موجودیت بشر باشد.

تیم برنرزلی  معمار ساختار اصلی و اولیه وب جهانی معتقد است؛ در اختیار گرفتن کنترل جهان توسط هوش مصنوعی می‌تواند کابوس ترسناکی باشد. این پدیده با ایجاد شرکت‌های جدید و نفوذ به ساختار بخش‌ها و شرکت‌های مختلف دیگر می‌تواند تغییرات جدی در دنیای پیرامون ما ایجاد کند.

استفان هاوکینگ نیز به عنوان یکی دیگر از پیشتازان این صنعت مدتی پیش در دانشگاه کمبریج درباره آینده هوش مصنوعی صحبت کرد. آن‌طور که پروفسور هاوکینگ می‌گوید: با سرعتی عجیب به آینده هوش مصنوعی نزدیک می‌شویم.

 او معتقد بود که هوش مصنوعی تله‌ها و دام‌های مخرب مختلفی دارد. آنچه نشان می‌دهد که در تئوری‌ها کامپیوترها توانایی انجام آن را دارند، در واقع نوعی شبیه‌سازی از مغز انسان است. همین روند هم در حال توسعه هوش مصنوعی است. از نظر وی پیش از آنکه به آنجا برسیم که روبات‌ها بخواهند تصمیم بگیرند بشر کلا مازاد است یا نه،  باید فکر کنیم ببینیم خودروی بی‌راننده باید برای حفظ جان سرنشین برنامه‌ریزی شود یا حفظ جان عابر؟

۲- کاربردهای هوش مصنوعی:

امنیت داده‌ها:

بدافزارها یکی از مشکلات کاربران و کمپانی‌ها در فضای آنلاین است. تحقیقات انجام شده نشان از این دارد که مدل یادگیری مورد استفاده در هوش مصنوعی قادر است تغییرات ۲ تا ۱۰ درصدی در کد پیاده‌سازی شده را شناسایی کرده و تشخیص دهد که کدام فایل‌ها بدافزار هستند. همچنین باید به این نکته اشاره کرد که الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند الگوی‌های مربوط به رد و بدل شدن اطلاعات در سرورهای ابری را تحت نظر گرفته و موارد مشکوک را که احتمالا منجر به سوءاستفاده‌های امنیتی خواهند شد، شناسایی کنند.

امنیت در دنیای واقعی:

این روزها گیت‌های امنیتی در تمام مکان‌ها نظیر فرودگاه‌ها یا شماری از گردهمایی‌ها که حساسیت امنیتی وجود دارد، دیده می‌شوند. یادگیری ماشین نشان داده که قادر است روند کنترل امنیتی را تسریع کرده و دقت این فرآیند را افزایش دهد.

 مبادلات مالی:

بسیاری از افراد تمایل دارند تا قیمت سهام کمپانی‌ها در روزهای آینده را در صورت حاکم شدن شرایط مشخص، پیش‌بینی کنند. استفاده از یادگیری ماشین در کنار کلان‌ داده، درصدد تحقق این امر است.

 سرویس‌های سلامتی و مراقبت‌های بهداشتی:

الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین می‌توانند اطلاعات بسیار زیادی را پردازش کرده و الگوهای بسیاری را در مقایسه با انسان‌ها از میان داده‌های بسیار استخراج کنند.

  بازاریابی:

هراندازه که درک و شناخت شما از کاربرانتان بیشتر باشد، بهتر می‌توانید به آن‌ها سرویس دهید و در نتیجه فروش بهتری را نیز تجربه خواهید کرد. این نگرش را باید بنیان استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی در بازاریابی خواند.

جلوگیری از تقلب:

توانایی یادگیری ماشین در زمینه‌ی شناسایی و جلوگیری از تقلب در سرویس‌های مختلف روز به روز افزایش پیدا می‌کند که این توانایی در حوزه‌های مختلف قابل استفاده است.

سیستم ارائه‌ی پیشنهاد:

سرویس‌هایی نظیر آمازون و نتفلیکس با استفاده از فعالیت‌های کاربران در سرویس‌هایشان، پیشنهاداتی را در اختیار افراد قرار می‌دهند. الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین با تحلیل و بررسی فعالیت یک کاربر مشخص و مقایسه‌ آن با میلیون‌ها کاربر دیگر، لیستی از پیشنهادات را تهیه می‌کنند که احتمالا کاربر در نوبت بعدی به خرید کالا یا برنامه‌ی پیشنهادی علاقه نشان دهد. این پیشنهادات که برگرفته از سیستم‌های هوشمند هستند، رفته رفته باهوش‌تر شده و می‌توانند درک کنند که شما چه کالاهایی را برای هدیه دادن و چه کالاهایی را برای استفاده‌ شخصی خریداری می‌کنید.

جستجوی آنلاین:

به جرات می‌توان جستجوی اینترنتی را شناخته شده‌ترین نمونه از کاربرد یادگیری ماشین خواند. الگوریتم هوشمند مبتنی بر یادگیری ماشین قادر است با دریافت اطلاعات، نتایج جستجو را در مقایسه با گذشته بهبود دهد.

 تشخیص گفتار:

تشخیص گفتار طبیعی یا Natural language Processing که به اختصار NLP خوانده می‌شود، قابلیت استفاده در کاربردهای مختلف را دارد. با استفاده یادگیری ماشین و تشخیص گفتار طبیعی می‌توان کاربران یا مشتریان را با سرعت بیشتری به سمت اطلاعاتی که مدنظر وی است، هدایت کرد.

 خودروهای هوشمند:

IBM   اخیرا تحقیقی انجام داده که براساس آن بیش از ۷۴ درصد متخصصان  در حوزه‌ خودرو از پیش‌بینی خود برای عرضه‌ تجاری خودروهای هوشمند تا سال ۲۰۲۵ سخن گفته‌اند. یک خودروی هوشمند نه تنها با استفاده از مفهوم اینترنت اشیا قادر است با خودروهای دیگر و تابلوهای کنار جاده ارتباط برقرار کند، بلکه قادر است تا با یادگیری ماشین، عادت‌های کاربر یا به بیان راننده را نیز بشناسد. این عادات شامل دمای داخلی خودرو، تنظیمات سیستم صوتی و وضعیت صندلی است. خودرو قادر است با تکیه بر قابلیت‌های هوشمند تنظیمات را تغییر داده و در صورت بروز مشکل، خود مساله را حل کند.

 سازماندهی عکس ها و ویدئوها:

این مورد یکی از نمونه های کاربرد هوش مصنوعی برای کاربران عادی است که شاید خیلی از ما با آن آشنا نباشیم. اگر از گوشی های اندرویدی استفاده می کنید احتمالا با اپلیکیشن اختصاصی گوگل برای مرور تصاویر یعنی Google Photos آشنا هستید. این اپلیکیشن برای سازماندهی و مرتب سازی تصاویر از شبکه های عصبی استفاده می کند.

 یافتن فیلم و موسیقی در سبک مورد علاقه:

با وجود عدم دسترسی به سرویس هایی مانند اسپاتیفای و نت فلیکس در ایران، بسیاری از کاربران از این دو پلتفرم برای گوش دادن به موسیقی و یا مشاهده و پیدا کردن فیلم های سینمایی و سریال استفاده می کنند. یکی از قابلیت های هر دو پلتفرم مورد اشاره، پیشنهاداتی است که به کاربران ارائه می دهند. برای مثال اگر شما طرفدار سبک بلوز در موسیقی باشید و در اسپاتیفای هم به این سبک آهنگ ها گوش کنید، هوش مصنوعی آن علایق شما را تشخیص داده و سعی می کند موسیقی هایی به شما پیشنهاد کند که در سبک مورد نظرتان باشد.

موتور الکتریکی

یک موتور الکتریکی (الکتروموتور) ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند.

همه ی الکتروموتورها از یک اصل برای تولید حرکت استفاده می کنند و آن اصل مغناطیس می باشد. قاعده کلی این است که وقتی یک ماده حامل جریان الکتریکی تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می گردد. بیشتر موتورهای الکتریکی دوار هستند. در یک الکتروموتور بخش دوار که معمولا داخل الکتروموتور است، روتور و بخش ثابت، استاتور نام دارد.

برخی از الکتروموتورها را می توان بعنوان ژنراتور مورد استفاده قرار داد. به الکتروموتور و ژنراتور ماشین الکتریکی گفته می شود.

الکتروموتورها در صنایع مختلف کاربرد فراوان دارند. الکتروموتور درصنایع دریایی، صنایع هیدرولیک، صنعت سیمان، صنعت فولاد،  فن های صنعتی، دمنده، ابزارهای برقی، وسایل خانگی، ابزارهای قدرت و دیسک درایوها مورد استفاده قرار می گیرد.

موتورها چگونه کار می­ کنند؟

موتورهای الکتریکی می ­توانند توسط جریان مستقیم (DC) یا متناوب (AC) برقدار شوند. موتورهای DC اولین بار توسعه یافتند و مزیت­ها و نقص­های مشخصی داشتند. هر نوع از موتورها به شکلی متفاوت عمل می­ کند اما آن­ها تماماً از توان میدان الکترومغناطیسی استفاده می­ کنند.

موتورهای الکتریکی AC از یک سیم­ پیچ (مگنت) اولیه و ثانویه استفاده می­ کنند، اولیه به شبکه قدرت AC متصل است (یا مستقیماً به یک ژنراتور) و انرژی دار می­ شود. ثانویه، انرژی را از اولیه بدون اتصال مستقیم به آن دریافت می­ کند. این امر به کمک پدیدهی پیچیده­ای که القاء نامیده می­شود، صورت می­ گیرد.

تاریخچه اولین کامپیوترها

نخستین ماشین محاسبه، ماشین مکانیکی ساده ای بود که بلز پاسکال آن را ساخته و به وسیله چند اهرم و چرخ دنده، می توانست عملیات جمع و تفریق را انجام بدهد. پس از آن لایبنیتز با افزودن چند چرخ دنده به ماشین پاسکال ماشینی ساخت که می توانست ضرب و تقسیم را هم انجام دهد و آن را (ماشین حساب) نامید.

بعدها چارلز بابیج ماشینی برای محاسبه چندجمله ای ها ابداع کرد که آن را ماشین تفاضلی نامیدند و سپس به فکر ساخت وسیله ی محاسباتی کامل تری افتاد که می شد به آن (برنامه) داد این ماشین شباهت فراوانی به کامپیوترهای امروزی داشت و به همین دلیل نام بابیج به عنوان پدر کامپیوتر در تاریخ باقی مانده است.

در گذشته دستگاه‌های مختلف مکانیکی ساده‌ای مثل خط‌ کش محاسبه و چرتکه، نیز کامپیوتر خوانده می‌شدند. در برخی موارد از آن‌ها به‌عنوان کامپیوتر آنالوگ نام برده می‌شود. چراکه برخلاف کامپیوتر رقمی، اعداد را نه به‌ صورت اعداد در پایه دو بلکه به‌ صورت کمیت‌های فیزیکی متناظر با آن اعداد نمایش می‌دهند. چیزی که امروزه از آن به‌عنوان «کامپیوتر» یاد می‌شود در گذشته به عنوان «کامپیوتر رقمی (دیجیتال)» یاد می‌شد تا آن‌ها را از انواع «کامپیوتر آنالوگ» جدا سازند.

کامپیوتر یکی از دو چیز برجسته‌ای است که بشر در سدهٔ بیستم اختراع کرد. دستگاهی که بلز پاسکال در سال ۱۶۴۲ ساخت، اولین تلاش در راه ساخت دستگاه‌های محاسب خودکار بود. پاسکال آن دستگاه را که پس از چرتکه دومین ابزار ساخت بشر بود، برای یاری رساندن به پدرش ساخت. پدر وی حسابدار دولتی بود و با کمک این دستگاه می‌توانست همه اعداد شش رقمی را با هم جمع و تفریق کند.

لایبنیتز ریاضی‌دان آلمانی نیز از نخستین کسانی بود که در راه ساختن یک دستگاه خودکار محاسبه کوشش کرد. او در سال ۱۶۷۱ دستگاهی برای محاسبه ساخت که کامل شدن آن تا ۱۹۶۴ به درازا کشید. همزمان در انگلستان ساموئل مورلند در سال ۱۶۷۳ دستگاهی ساخت که جمع و تفریق و ضرب را انجام می داد.

در سده هیجدهم میلادی هم تلاش‌های فراوانی برای ساخت دستگاه‌های محاسب خودکار انجام شد که بیشترشان نافرجام بود. سرانجام در سال ۱۸۷۵ میلادی استیفن بالدوین نخستین دستگاه محاسب را که هر چهار عمل اصلی را انجام می‌داد، به نام خود ثبت کرد.

از جمله تلاش‌های نافرجامی که در این سده صورت گرفت، مربوط به چارلز بابیچ ریاضی‌دان انگلیسی است. وی در آغاز این سده در سال ۱۸۱۰ در اندیشهٔ ساخت دستگاهی بود که بتواند بر روی اعداد بیست و شش رقمی محاسبه انجام دهد. او بیست سال از عمرش را در راه ساخت آن صرف کرد اما در پایان آن را نیمه‌کاره رها کرد تا ساخت دستگاهی دیگر که خود آن را دستگاه تحلیلی می‌نامید آغاز کند.

او می‌خواست دستگاهی برنامه‌پذیر بسازد که همه عملیاتی را که می‌خواستند دستگاه بر روی عددها انجام دهد، قبلا برنامه‌شان به دستگاه داده شده باشد. قرار بود عددها و درخواست عملیات بر روی آن‌ها به یاری کارت‌های سوراخ‌دار وارد شوند. بابیچ در سال ۱۸۷۱ مرد و ساخت این دستگاه هم به پایان نرسید.

کارهای بابیچ به فراموشی سپرده شد تا این که در سال ۱۹۴۳ و در بحبوحه جنگ جهانی دوم دولت آمریکا طرحی سری برای ساخت دستگاهی را آغاز کرد که بتواند مکالمات رمزنگاری‌ شدهٔ آلمانی‌ها را رمزبرداری کند. این مسئولیت را شرکت IBM و دانشگاه هاروارد به عهده گرفتند که سرانجام به ساخت دستگاهی به نام ASCC در سال ۱۹۴۴ انجامید.

این دستگاه پنج تنی که ۱۵ متر درازا و ۲٫۵ متر بلندی داشت، می‌توانست تا ۷۲ عدد ۲۴ رقمی را در خود نگاه دارد و با آن‌ها کار کند. دستگاه با نوارهای سوراخ دار برنامه‌ریزی می‌شد و همهٔ بخش‌های آن مکانیکی یا الکترومکانیکی بود از زمان کامپیوترهای اولیه که در سال ۱۹۴۱ ساخته شده بودند تا کنون فناوری‌های دیجیتالی رشد زیادی نموده‌است.

بررسی ۶ نسل از کامپیوترها

نسل اول کامپیوترها
اولین کامپیوتر در سال ۱۹۳۷ در آمریکا اختراع شد. پروفسور«ایکن» با استفاده از لامپهای خلاء(Diode) این کار را به انجام رسانید(لامپهای خلاء Diode و Triodeیا دوقطبی و سه قطبی، اغلب در رادیوها استفاده می‌شود. این لامپها خاصیت یک سو کننده جریان برق را دارند). با دیودها مشکل ایجاد حافظه و دسترسی به آن حل شد. اما، در سال ۱۹۳۷ دیودها، لامپی و حجیم بودند و با روشن شدن حرارت زیادی تولید می‌کردند. اولین پیشرفت در جهت استفاده بهتر از کامپیترهای نسل اول جایگزینی مبنای دودویی به جای مبنای ۱۰ بود. زیرا در طرح پروفسور ایکن، برای معرفی هر کاراکتر وجود ده دیود ضروری بود که باید یکی روشن و بقیه خاموش می‌ماندند. این امر، در افزایش خانه‌های حافظه در کامپیوترهای آن زمان، محدودیت مهمی به شمار می‌رفت. به هر حال، در سال ۱۹۴۷، دانشگاه پنسیلوانیا با استفاده از این روش، کامپیوتری به نام ENIAC را طراحی کرد. با اختراع EDSAC[1] در سال ۱۹۴۹، انگلستان اولین کامپیوتر به معنای واقعی را عرضه داشت. این دستگاه برنامه و دستورالعمل ها را در خود ذخیره می‌کرد. در سال ۱۹۵۱، رمینگتون، UNIVAC-1 که بزرگترین کامپیوتر آن زمان برای مقاصد بازرگانی بود را عرضه داشت.

نسل دوم کامپیوترها
در سال ۱۹۴۸، باردین، ترانزیستور را اختراع کرد ولی ده سال طول کشید که از سطح آزمایشگاهی به سطح استفاده صنعتی برسد. ترانزیستور، در پیشرفت صنایع الکترونیک نقش مهمی را برعهده داشت. ترانزیستور از لامپ خلاء به مراتب کوچکتر است. به انرژی کمی نیاز دارد، حرارت کمتری تولید می‌کند و ارزان‌تر نیز هست. به این دلایل ترانزیستور به زودی جای خود را در ساختمان کامپیوتر گشود و جایگزین لامپ های خلاء در حافظه شد. به این ترتیب، نسل دوم کامپیوتر به دنیا آمد. کامپیوترهایی با تعداد خانه‌های حافظه بیشتر و امکانات و کارآیی وسیع‌تر. ترانزیستور، کامپیوترهای نسل دوم را کوچک‌تر و ارزان‌تر کرد. تحول مهم دیگری که در نسل دوم کامپیوترها پدید آمد، زبانهای برنامه نویسی کامپیوتری بود. در نسل اول کامپیوترها، از زبانهای سطح پایین، که در آنها آشنایی با جزئیات ماشین ضرورت داشت، استفاده می‌شد. یعنی، مجموعه‌ای از اعداد و ارقام که کدهایی قابل فهم برای کامپیوتر بود. در نسل دوم، زبانها برای کاربردهای عمومی‌تر آماده شد. این امر رواج استفاده از کامپیوتر در امور تجاری و اداری را سرعت بخشید. کامپیوترهای این نسل، حصار دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی را شکستند و به گونه‌ای گسترده در مؤسسات دولتی و شرکهای صنعتی و بازرگانی به کار گرفته شدند.

نسل سوم کامپیوترها
از سال ۱۹۶۴، به جای لامپ ها و ترانزیستورها، از خاصیت آهن ربایی حلقه‌ها یا میله‌ها در اثر عبور جریان برق استفاده شد. در حقیقت، به جای لامپ و ترانزیستور مورد استفاده در نسلهای پیشین، سمت عبور جریان برق را قطب‌های آهنربا تعیین می‌کرد. در نتیجه دو حالت صفر یا یک به وجود می‌آمد. اما انتخاب جنس حلقه و آلیاژ لازم برای حلقه مطرح بود. در نسل دوم، اکسید آن به سبب توانایی خود پاسخگوی این نیاز بود. معروف‌ترین کامپیوتر این نسل IBM/360 می‌باشد.

نسل چهارم کامپیوتر
کامپیوترهای نسل های اول، دوم و سوم از نظر مشخصات به سادگی قابل تفکیک اند. ولی مرز بین نسل سوم و چهارم چندان مشخص نیست. آنچه مسلم است آنکه کامپیوترهای نسل چهارم از نظر طرح واحد پردازش مرکزی و دستگاه های پیرامونی، توانایی بیشتر، عمر طولانی‌تر قطعات و اطمینان بیشتری را عرضه می‌کنند. مهمترین تغییرات سخت اافزاری در کامپیوترهای نسل چهارم؛ به کارگیری مدارهای مجتمع با تراکم زیاد، استفاده از «ریزپردازنده»، توسعه امکان پردازش مستقیم به جای پردازش با رسانه‌های ورودی(Batch) می باشد.

نسل پنجم کامپیوترها
در نسل پنجم کامپیوترها، به سادگی استفاده کاربران از کامپیوتر و برنامه نویسی توجه بسیار زیادی شده است. چرا که با کاهش قیمت سخت افزار، مخارج استفاده از کامپیوتر به مراتب از قیمت خود آن بیشتر خواهد بود. استفاده کنندگان می توانند بدون اطلاع از طرز کار و جزئیات داخلی قسمتهای مختلف، آنها را به صورت آماده تهیه کرده و به دلخواه خود سیستم‌هایی کامپیوتری(نرم‌افزارهای کاربردی) بسازند. امروزه، به کمک نرم‌افزارهای موجود، مهندسین تعمیرات کامپیوتر، می‌توانند بسیاری از خرابی‌ها را تشخیص دهند. ارتباط با کامپیوتر از طریق صوت و تصویر نیز امکان پذیر خواهد بود. اطلاعات از همان زمان پیدایش به صورت مناسب برای کامپیوتر ذخیره شده و در هنگام لزوم، از طریق سیستم‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار خواهد گرفت. استفاده از حافظه‌های نوری، حافظه‌هایی با حجم کم و گنجایش غیر قابل تصور ویژگی مهم این نسل است. استفاده از هوش مصنوعی و قدرت تفکر و استنتاج کامپیوتری، از دیگر ویژگی های کامپیوترهای این نسل می باشد.

نسل ششم کامپیوترها
کامپیوترهای نوع پنتیوم را می‌توان نسل ششم نامید. از جمله ویژگی‌های محسوس این نسل می‌توان استفاده غیر قابل اجتناب از سیستم چند رسانه‌ای را بر شمرد. امکانات جانبی، جاذبه‌های بسیاری را برای کامپیوترهای فراهم می‌آورد.

تاریخچه ی هوش مصنوعی

 تاریخچهٔ‌هوش مصنوعی از آنجا شروع شد که دو پژوهشگر به نام‌های McCulloch و Pitts در سال ۱۹۴۳، مدلی از سلول‌های عصبی مصنوعی را ارائه نمودند (سلول‌های عصبی مصنوعی،‌مشابه آنچه که در زیست‌شناسی به سلول‌های عصبی طبیعی اطلاق می‌شود، نورون نامیده می‌شوند). ویژگی‌خاص این مدل این بود که در آن هر نورون می‌توانست On و یا Off باشد و هنگامی که تعداد زیادی از نورون‌های پیرامون یک نورون، تحریک می‌شدند، آن نورون نیز روشن می‌شد. McCulloch و Pitts نشان دادند که توابع محاسباتی را می‌توان با شبکه‌ای از نورون‌های به هم پیوسته انجام داد.

در سال ۱۹۴۹، پژوهشگری به نام Donald Hebb استحکام اتصال نورون‌های این مدل را با یک قاعدهٔ ساده اصلاح نمود که این قاعده امروزه به نام قاعدهٔ Hebbian شناخته می‌شود و سرانجام در سال ۱۹۵۱، Marvin Minsky و Dean Edmonds موفق شدند تا نخستین کامپیوتری را بسازند که در آن از شبکه‌عصبی استفاده شده بود. این کامپیوتر SNARC نام داشت و شبکهٔ عصبی آن از ۴۰ نورون تشکیل شده بود. تقریباً در همین زمان بود که پژوهشگری به نام Turing، مفاهیمی همچون تست تورینگ، یادگیری ماشینی، الگوریتم‌های ژنتیکی و یادگیری تقویت‌شده را معرفی نمود.

در سال ۱۹۵۶ در ورک‌شاپی که توسط شرکت IBM در دانشگاه Dortmouth برگزار شد که در این ورک‌شاپ McCarthy کلمهٔ Artificial Intelligence (هوش مصنوعی) را معرفی کرد. این معرفی که به منزلهٔ تولد رسمی هوش مصنوعی بود که فصل مهمی را در تکامل و پیشرفت این علم رقم زد.

پس از آن بود که Newell ،Show و Simon برنامه‌ای با قابلیت استدلال را ایجاد نموده و آن را Logic Theorist نامیدند. نظریهٔ‌ Chomsky نیز در همین زمان مطرح شد و تحلیل زبان را تحت تأثیر خود قرار داد. در سال ۱۹۵۸، John McCarthy یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی تخصصی در صنعت هوش مصنوعی به نام LISP را ایجاد نمود.

در سال ۱۹۶۵، پژوهشگری به نام Robinson یک روش استنتاجی را برای حل مسئله ارائه داد و در همین زمان بود که نخستین سیستم خبره (Expert System) مبتنی بر دانش، به نام DENDRAL را در دانشگاه Stanford توسط Laderberg ،Feigenbaum و Djerassi توسعه یافت (در سال‌های بعد Feigenbaum ،Buchanan و Shortlife سیسم خبرهٔ دیگری ساختند که در تشخیص عفونت‌های خونی کاربرد داشت).

در سال ۱۹۶۸، پژوهشگری به نام Winograd برنامه‌ای به نام SHRDLU را توسعه داد که می‌توانست درک اولیه‌ای از زبان انسانی داشته باشد و در سال ۱۹۷۰ نخستین روبات انسان‌نما به نام WABOT-1 در دانشگاه Waseda در ژاپن ساخته شد.

یک سال بعد یعنی در سال ۱۹۷۲، یک سیستم خبره به نام MYCIN در دانشگاه Stanford ایجاد شد که در تشخیص عفونت‌های شدید باکتریایی و تجویز داروی مناسب کاربرد داشت و در سال ۱۹۸۰ روبات انسان‌نمای WABOT-2 که یک روبات نوازنده بود در دانشگاه Waseda در ژاپن تولید شد. در واقع، این روبات می‌توانست موسیقی‌هایی با درجه دشواری متوسط را با کیبورد الکترونیک بنوازد!

نخستین اتومبیل بدون راننده که یک ون مرسدس بنز مجهز به دوربین و سنسور بود، در دانشگاه ‌‌Bundeswehr در مونیخ ساخته شد. در سال ۱۹۸۸،‌Rollo Carpenter چت‌باتی به نام Jabberwacky را ایجاد نمود که می‌توانست به طرز جالب و سرگرم‌کننده‌ای در گفتگو با انسان شرکت نماید.

در ادامهٔ پیشرفت‌های هوش مصنوعی، Deep Blue که یک برنامه‌ٔ کامپیوتری شطرنج‌باز بود، در سال ۱۹۹۷ برای نخستین بار توانست یکی از قهرمانان مسابقات جهانی شطرنج را شکست دهد. همچنین نخستین روبات حیوان خانگی و روباتی که قادر به تقلید احساسات بود به ترتیب در سال‌های ۱۹۹۸ و ۲۰۰۰ تولید شدند.

۲۰۰۶ سالی بود که Etzioni ،Banko و Cafarella اصطلاح Machine Reading را معرفی نمودند و آن را به صورت درک ماندگار و بدون نظارت از متن توصیف نمودند.

در سال ۲۰۰۹، گوگل توسعهٔ ماشین‌های بدون راننده را -به صورت غیرعلنی- آغاز نمود. دستیار‌های مجازی Google Now ،Siri و Cortana به ترتیب در سال‌های ۲۰۱۱، ۲۰۱۲ و ۲۰۱۴ در اختیار کاربران پلتفرم‌های مختلف قرار گرفتند و در حال حاضر هم شاهد مشارکت و سرمایه‌گذاری بیش از پیش شرکت‌های بزرگ تکنولوژی در پیشرفت و توسعهٔ هوش مصنوعی هستیم و این روند همچنان ادامه خواهد داشت.

تاریخچه اولین ترانزیستورها

 

در اولیــن ماههــای سـال ۱۹۴۸ نخسـتین نمـونـه از یـک ترانزیـسـتـور (Transistor) که بدنه فلزی داشت در مجموعه آزمایشگاه های Bell ساخته شد.

این ترانزیستور که قرار بود جایگزین لامپهای خلاء الکترونیک شود، Type A نام گرفت. Type A که کاربرد عمومی داشت و بسیار خوب کار می کرد یکسال بعد به تعداد ۳۷۰۰ عدد تولید انبوه شد تا در اختیار دانشگاه ها، مراکز نظامی، آزمایشگاه ها و شرکت ها بمنظور آزمایش قرار گیرد.

این اختراع در زمان خود آنقدر مهم بود که هر عدد از این ترانزیستورها در بسته بندی جداگانه با شماره سریال و مشخصات کامل نگهداری می شدند. این ترانزیستور تنها دارای دو پایه بود. Collector (کلکتور) و Emitter (امیتر) و پایه Base (بیس) به بدنه فلزی آن متصل بود.

تولید ترانزیستورهای بدنه فلزی تا سال ۱۹۵۰ ادامه داشت تا اینکه در این سال در آزمایشگاه های Bell اولین ترانزیستور با بدنه پلاستیکی ساخته شد. طبیعی بود که در این حالت ترانزیستور می بایست سه پایه داشته باشد. اما به دلیل مشکلاتی که در ساخت این ترانزیستور وجود داشت تولید آن به حالت انبوه نرسید و در همان سال ترانزیستورهای جدید دیگری با پوشش پلاستیکی جایگزین همیشگی آن شدند.

لازم به ذکر است که به عقیده بسیاری از دانشمندان، ترانزیستور بزرگترین اختراع بشر در قرن نوزدهم بوده که بدون آن هیچ یک از پیشرفت های امروزی در علوم مختلف امکان پذیر نبوده است. تمامی پیشرفت های بشر که در مخابرات، صنعت حمل و نقل هوایی، اینترنت، تجهیزات کامپیوتری، مهندسی پزشکی و … روی داده است همگی مرهون این اختراع می باشد.

ترانزیستور وسیله ای است که جایگزین لامپ های خلاء الکترونیک شد و توانست همان خاصیت لامپ ها را با ولتاژهای کاری پایین تر داشته باشد. ترانزیستورها عموما” برای تقویت جریان الکتریکی و یا برای عمل کردن در حالت سوییچ بکار برده می شوند. ساختمان داخلی آنها از پیوندهایی از عناصر نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم تشکیل شده است.