Question

الروبوتية ورؤية الحاسب والذكاء الاصطناعي

رؤية الحاسب والروبوتية هما مجالان متطوران من مجالات التقنية يعملان معا على متابعة التغيير السريع الطريقة حياة الناس وعملهم، وعندما يدمجان فإنهما يفتحان مجموعة واسعة من الإمكانيات للأتمتة والتصنيع وتطوير التطبيقات الأخرى.

يُعد الذكاء الاصطناعي مكونا رئيسًا من مكونات رؤية الحاسب والروبوتية على حد سواء: مما يمكن الآلات من التعلم والتكيف مع بيئتها بمرور الوقت، حيث تستطيع الروبوتات باستخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي أن تُحلل وتفسر كميات هائلة من البيانات المرثية؛ مما يسمح لها باتخاذ قرارات والقيام بإجراءات في الوقت الفعلي. كما يمكن الذكاء الاصطناعي الروبوتات من تحسين أدائها ودقتها بمرور الوقت، إذ نت إذ أنها تتعلم. من تجاربها وتُعدِّل سلوكها وفقاً لذلك، وهذا يعني أن الروبوتات المزودة برؤية الحاسب وقدرات الذكاء الاصطناعي يمكنها أداء مهام شديدة التعقيد بشكل أكثر دقة وكفاءة. 

إحداث ثورة في العالم باستخدام الروبوتية :

تعريف الروبرتية هي : تهتم الروبوتية بدراسة الروبوتات، آلات يمكنها أداء مجموعة متنوعة من المهام بطريقة مستقلة أو شبه مستقلة أو تحت تصرف البشر.

الروبوتية هي مجال سريع النمو أحدث ثورة في طريقة عمل الناس وفي عيشهم وتفاعلهم مع بيئتهم وتطبيقاتها ، وتشمل مجموعة واسعة من المجالات: بداية من التصنيع وحتى استكشاف الفضاء، ومن الإجراءات الطبية إلى تنظيف المنزل ومن الترفيه إلى المهام. وتتمثل الميزة الرئيسة للروبوتية في قدرتها على أداء المهام المتكررة بدرجة عالية من الدقة والإتقان، حيث يُمكن أن تعمل الروبوتات بلا تعب وبدون أخطاء مما يجعلها مثالية للقيام بالمهام الخطرة أو التي يصعب على البشر القيام بها. على سبيل المثال، في العمليات المصنعية تستخدم الروبوتات الأداء بعض المهام مثل اللحام والطلاء وتجميع المنتجات، وفي المجال الطبي تستخدم الروبوتات لإجراء العمليات الجراحية بدقة أكبر، وفي استكشاف الفضاء تستخدم الروبوتات لاستكشاف ودراسة الكواكب البعيدة.

تعريف المحاكي: هو برنامج يسح للمطورين باختيار تصميماتهم وخوارزمياتهم الروبوتية وتحسينها في عالم افتراضي قبل بناء برنامج يسمح للمطورين باختبار. 

Answer 1

الروبوتية والمحاكيات:

هناك تحديان مهمان في مجال الروبوتية هما: التكلفة والوقت اللازمان لبناء أجهزة الروبوت المادية واختبارها ، وهنا يأتي دور المحاكيات التي تستخدم على نطاق واسع في أبحاث الروبوتية وتعليمها وصناعتها؛ لأنها توفر طريقة فعالة من حيث التكلفة، كما أنها آمنة لاختبار الروبوتات وتجربتها ، حيث تتيح المحاكيات للمطورين إنشاء بيئات افتراضية تحاكي سيناريوهات العالم الحقيقي مما يسمح لهم باختبار قدرات الروبوتات وأدائها في مجموعة متنوعة من المواقف، ويُمكنها محاكاة مختلف الظروف الجوية والتضاريس والعقبات التي قد تواجهها الروبوتات في العالم الحقيقي. كما يمكن للمحاكيات أن تحاكي التفاعلات بين الروبوتات المتعددة وبين الروبوتات والبشر مما يسمح للمطورين بدراسة وتحسين الطرائق التي تتفاعل بها الروبوتات مع بيئتها.

وهناك ميزة أخرى للمحاكيات تتمثل في أنها تسمح للمطورين بتعديل تصاميم وخوارزميات الروبوتات المختلفة واختبارها بسهولة دون الحاجة إلى مكونات مادية حاسوبية باهظة الثمن حيث تسمح بالتكرار والتجريب بطريقة أسرع، مما يؤدي إلى دورات تطوير أكثر سرعة وتصميمات أكثر كفاءة.

وبوجه عام، تعد الروبوتية مجالاً سريع النمو يتضمن مجموعة واسعة من التطبيقات والمحاكيات التي تلعب دورا مهما في تطوير الروبوتات عن طريق السماح للمطورين باختبار تصاميم الروبوتات وخوارزمياتها، وتحسينها بطريقة آمنة وغير مكلفة، ومع استمرار تقدم التقنية، فمن المتوقع أن تنمو تطبيقات الروبوتية واستخدام المحاكيات، مما يمهد الطريق العالم أكثر أتمتة وترابطا.

في هذا الدرس ستعمل على ترقية المشروع الأولي الذي تم توضيحه في الدرس السابق، وذلك باستخدام رؤية الحاسب لاكتشاف وتحديد الشخوص البشرية القريبة من المنزل، حيث يمكن النظر إليهم على أنهم أعداء في سيناريو العالم الواقعي وتستخدم الكاميرا المزود بها لتكون بمثابة نظام مراقبة، كما يمكن تطبيق هذا المثال وتنفيذه بسهولة على العديد من المباني الأخرى والبنية التحتية والممتلكات الخاصة والشركات مثل: المصانع ومحطات توليد الطاقة.

سيتم استخدام مكتبة أوبن سي في من لغة البايثون لاكتشاف الشخوص البشرية، وهي مكتبة رؤية حاسوبية مفتوحة المصدر توفر مجموعة من خوارزميات رؤية الحاسب ومعالجة الصور بالإضافة إلى مجموعة من أدوات البرمجة لتطوير التطبيقات في هذه المجالات.

يمكن استخدام مكتبة أو بن سي في الروبوتية للقيام بمهام مثل: اكتشاف الكائنات وتتبعها ، وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد، والملاحة، وتشمل ميزاتها كذلك اكتشاف الكائنات والتعرف عليها، واكتشاف الوجوه والتعرف عليها، ومعالجة الصور ومقاطع الفيديو، ومعايرة الكاميرا، وتعلم الآلة، وغيرها.

تستخدم مكتبة أوين سي في على نطاق واسع في مشاريع البحوث والتطوير في مجالات متعددة تشمل: الروبوتية والأتمتة والمراقبة والتصوير الطبي، كما أنها تستخدم في التطبيقات التجارية الخاصة بالتعرف على الوجوه والمراقبة بالفيديو والواقع المعزز لنستعرض التغييرات التي ستجريها لإضافة وظائف رؤية الحاسب.

إضافة المؤقت :

يمكن أن يكون التقاط صورة ومعالجتها وحفظها مكلفا من الناحية الحاسوبية إذا حسب لكل إطار من إطارات المحاكاة، ولذلك ستضيف مؤقتا زمنيا لاستخدامه لتنفيذ هذه الإجراءات كل خمس ثوان فقط.

إنشاء مجلد :

سيتم حفظ الصور الملتقطة التي يتم فيها اكتشاف الشخوص البشرية في مجلد، حيث يعد جزءا من أرشيف المراقبة الأمنية الذي سيساعد على فحص الصور في المستقبل.

أولا : عليك أن تستخدم الدالة ( ) لتسترد مسار دليل العمل الحالي لبرنامج المتحكم ( وهو المجلد الذي يتضمن برنامج المتحكم) حتى يتعرف البرنامج على المكان الذي يضع فيه المجلد الجديد باسم: (تم الاكتشاف) ، بحيث تستخدم الدالة ( ) لربط اسم المسار بسلسلة اسم المجلد النصية، وتتمثل الخطوة الأخيرة في التحقق مما إذا كان المجلد موجوداً بالفعل أم لا، وفي تلك الحالة يتم إنشاء مجلد جديد.

معالجة الصورة :

في هذا التوقيت يمكنك الآن استرداد (قراءة) الصورة من الجهاز لمعالجتها قبل محاولة الكشف. لاحظ أن كل ما يتعلق بمعالجة الصورة وصولا إلى حفظها يحدث كل خمس ثوان فقط، كما هو مبين في الشرط بعد التحقق من استرداد الصورة بنجاح، تنتقل الخوارزمية إلى تعديل بعض خصائصها، بحيث تكون الصورة ثلاثية الأبعاد، ولها أبعاد طول وعرض وقنوات ألوان، حيث تلتقط كاميرا صورًا بارتفاع 240 بكسل وعرض 400 بكسل، كما أنها تستخدم 3 قنوات ألوان لحفظ معلومات الصورة وهي: الأحمر والأخضر والأزرق.

يجب معالجة الصورة أولا حتى يتم استخدامها في الكشف، ولكي يتم تطبيق الدوال بشكل صحيح في وقت لاحق، لا بد أن تحقق الصورة تركيبا معينا. في هذا المثال، يجب أن يتغير تسلسل الأبعاد من ( الطول والعرض، وقنوات الألوان) إلى ( قنوات الألوان، والطول والعرض) باستخدام الدالة ( )، حيث تقدم صورة الكاميرا، والتسلسل الجديد (201) كمعاملات لهذه الدالة، بافتراض أن الترتيب الأصلي كان (0.12). كما يجب تعديل أحجام الأبعاد بعد تغيير التسلسل، حيث تستخدم الدالة ( ) بالطريقة نفسها، ولكن أحجام الأبعاد المعنية كالمعامل الثاني منها تكون (400، 3240)، بعد التحقق من استرداد الصورة بنجاح، تنتقل الخوارزمية إلى تعديل بعض خصائصها، بحيث تكون الصورة ثلاثية الأبعاد، ولها أبعاد طول وعرض وقنوات ألوان، حيث تلتقط كاميرا صورًا بارتفاع 240 بكسل وعرض 400 بكسل، كما أنها تستخدم 3 قنوات ألوان لحفظ معلومات الصورة وهي: الأحمر والأخضر والأزرق.