تبلیغات
علمی - مطالب هفته دوم خرداد 1394
پنجشنبه 14 خرداد 1394  01:34 بعد از ظهر

رباتیک

تضاد رباتیک با مکاترونیک                تضاد خودمختار با خودکار

مکاترونیک یک رشته ی چند تخصصی ، شامل رشته های مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است. مکاترونیک از دو کلمه ی "مکا" مخفف مکانیک و "ترونیک" مخفف الکترونیک مشتق شده است. رباتیک نیز همانند مکاترونیک از سه رشته ی مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر بوجود آمده است .

تفاوت اصلی در آن است که سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است (تمام ورودی ها از قبل تعریف شده و شناخته شده است) ؛ در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند. 
 
 

به عنوان مثال چراغ راهنمایی و رانندگی و ماشین لباسشویی ، سیستم های مکاترونیکی هستند . در چراغ راهنمایی و رانندگی وقتی انسان دکمه ای را فشار می دهد رنگ چراغ تغییر می کند و در ماشین لباسشویی دمای آب ، زمان و ... به آن داده شده است.  حتی وقتی چراغ راهنمایی و رانندگی در حالت خودکار قرار می گیرد و بدون نیاز به فشردن دکمه ای ، کار می نماید . هنوز به عنوان سیستم مکاترونیکی شناخته می شود چون ورودی هایش (زمان روشن بودن هر رنگ) برایش فراهم گردیده است . این فرایند ، خوکار (اتوماتیک) نامیده می شود . آن چه گفته شد در تضاد است با حالتی که چراغ راهنمایی و رانندگی دارای یک دوربین جهت تشخیص مردمی که می خواهند از عرض خیابان شوند باشد و رنگ چراغ را با توجه به فشردگی جمعیت تغییر دهد. آن چه گفته شد یک سیستم رباتیک است . این فرایند را خودمختاری (اتونوموس) گویند .


نتیجه 

* سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را  از محیط دریافت نمایند.
* سیستم های مکاترونیکی خودکار هستند در حالی که سیستم های رباتیکی خودمختار هستند.
* سیستم های رباتیکی نیازی به دید انسان ها (فکر و محاسبات بشر) ندارند ، در حالی سیستم های مکاترونیکی نیازمند فکر انسان ها از قبل یا همزمان می باشند.

-------------------------
پی نوشت مترجم : امروزه دو علم مکاترونیک و رباتیک در ایران یک علم جدید شناخته می شود ، مهندسی مکاترونیک در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد تدریس می شود ، اما متاسفانه مهندسی رباتیک فقط در مقطع کارشناسی تدریس می شود و خبری از تدریس مهندسی رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد حتی در آینده نیز به گوش نمی رسد . این در حالی است که در کشور های پیشرفته صنعتی دنیا مانند ایالات متحده آمریکا رشته ی مهندسی رباتیک به طور مجزا از مکاترونیک و رشته های دیگر از مقطع کارشناسی تا مقطع پست دکتری تدریس می شود . متاسفانه بعضی ها در ایران این دو رشته را یکی می دانند یا دیده شده است که مهندسی رباتیک را یکی از گرایش های مکاترونیک نام می برند . این درست است که یکی از گرایش های مکاترونیک در مقطع کارشناسی ارشد رباتیک است اما رشته های مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل ، هوش مصنوعی نیز دارای گرایش رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد می باشند . این در حالی است که رشته ی رباتیک با رشته های مکاترونیک ، مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل و هوش مصنوعی متفاوت است. چون رباتیک یکی از گرایش های رشته ی مذکور است دلیل نمی شود که رباتیک را زیر مجموعه ی آن رشته بنامیم. امیدواریم با خواندن این مقاله تفاوت مکاترونیک با رباتیک بر خوانندگان روشن شده باشد و این مقاله جرقه ای باشد برای گسترش مهندسی رباتیک در مقاطع بالاتر در دانشگاه های کشور .   

تاریخچه ی رباتیک 

  

در گذشته کشورهای استعمارگر برای افزایش سرمایه وپیشرفت خود به کشور های ضعیف حمله می کردند و با تصرف کشور قربانی ، مردم آنجا را به عنوان برده به خدمت می گرفتند و از آنها به عنوان نیروی کار رایگان بهره می بردند و آنها را در مزارع کارخانه ها آشپزخانه ها و... به کار می گرفتند . اما این برده ها چند عیب بزرگ داشتند . مهمترین عیب آن اسارت یک انسان و ظلم به او بود و دیگر عیب آن خستگی برده ها بود . برده ها نمی توانستند ۲۴ ساعت شبانه روز کار کنند . باید به آن ها وقت استراحت می دادند . دیگر عیب آن ها این بود که ارباب باید آن ها را مداوم کنترل می کرد . در آن زمان آرزوی اربابان این بود که برده ای غیر انسانی داشته باشند که بتواند ۲۴ ساعته کارکند و دچار خستگی نشود و نیاز به کنترل مداوم نداشته باشد . با توجه به علم آن زمان این رویایی بیش نبود و فقط در تئاتر به نمایش در می آمد و به این برده های آسمانی (( ربات )) می گفتند .

با پیشرفت علوم در طی گذشت زمان و انقلاب صنعتی اروپا ، نیاز به برده هایی بیشتر با سرعت بالاتر دقت بیشتر و خستگی کمتر ، بیشتر احساس می شد . بنابراین دانشمندان به فکرساخت ماشین های خود کار افتادند . (تا آن زمان علم در زمینه ی برق و مکانیک مقداری پیشرفت کرده بود . ) از آن به بعد در قسمت هایی از کارخانه ها از ماشین های الکترومکانیکی استفاده می شد . بدین شکل مکانیزاسیون صنعتی آغاز شد . عیب بزرگ این دستگاه ها تک منظوره بودن و عدم انعطاف پذیری آن ها بود . یعنی با تغییر قسمتی از کارخانه یا محصول تولیدی می بایست کل دستگاه ها دوباره طراحی می شدند . با پیشرفت هر چه بیشتر علم ، کامپیوتر ها اختراع شدند و گسترش یافتند . تا حدی که در خانه ها نیز یافت می شد . سپس صنعت گران به فکر ترکیب ماشین ها ی الکترومکانیکی با کامپیوتر ها افتادند تا بتوان آن ها را برنامه نویسی کرد [ یکی از ویژگی های کامپیوتر قابل برنامه نویسی بودن آن است ] و بایک دستگاه بتوان چندین کار را انجام داد (مثلا دستگاهی که یک نوع ماشین را رنگ می زند بتواند با عوض شدن مدل و طرح آن ، آن ها را نیز رنگ بزند ) . بدین صورت ربات ها ساخته شدند.  

  

سال شمار رباتیک 

1960:Unimation توسط شرکت   Coudocخریداری شد و توسعه ی سیستم ربات های آن آغاز گردید. کارخانجات ساخت تراشه مانند AMF  پس از آن شناخته شدند و اولین ربات استوانه ای شکل به نام versatran که توسط sJohnson Harry kovic veljkomilen  طراحی شده بود به فروش رفت.

1962:جنرال موتورز اولین ربات صنعتی را از unimation خریداری کرد و آن را در خط تولید خود قرار داد.

1963: John Mccarthy  آزمایشگاه هوش مصنوعی دیگری از داتشگاه استنفورد بنا کرد.

1964:آزمایشگاه های تحقیقاتی هوش مصنوعی در M.I.T موسسات تحقیقاتی استنفرد(SRI) دانشگاه استنفورد و دانشگاه ادین برگ گشایش یافت.

1964:رباتیک Dc پایه گذاری شد.

1965:دانشگاه Canegie Mellon موسسه ی رباتیک خود را تاسیس کرد.

1965:حرکت یکنواخت (Formation Homogeneos Trans) در شناخت نحوه ی حرکات ربات به کار رفت . این روش امروزه به عنوان نظریه اسامی رباتیک وجود دارد.

1965:ژاپن ربات verstran (نخستین رباتی که وارد ژاپن شد) را از AMF خریداری کرد.

1968:کاوازاکی مجوز طرحی ربات های هیدرولیک را از Unimation گرفت و تولید آن را در ژاپن آغاز کرد.

1968:SRI. Shakey ( یک ربات سیار با قابلیت بینایی و کنترل با یک کامپیوتر به اندازه ی یک اتاق)را ساخت.

1970:پروفسور victor sheinman از دانشگاه استنفورد بازوی استاندارد را طراحی کرد ساختار ترکیب حرکتی او هنوزهم به بازوی استاندارد معروف است.

1973:cincinnate Milacron اولین مینی کامپیوتر قابل استفاده ی تجاری  که با رباتهای صنعتی کنترل می شد(T3) را عرضه کرد.(طراحی توسط Richard Hohn)

1974:پروفسورvictor sheinman سازنده ی بازوی استاندارد Inc  vicramرا جهت فروش یک نسخه برای کابردهای صنعتی ساخت.بازوی جدید توسط یک مینی کامپیوتر کنترل می شد.

1976:vicram Inc در کاوشگر فضایی وایکینگ 1و2 استفاده شد.یک میکرو کامپیوتر هم در طراحی vicram به کار رفت.

1977:یک شرکت ربات اروپایی (ASEA) دو اندازه از رباتهای قدرتمند الکتریکی صنعتی را عرضه کرد که هر دو ربات از یک کنترل میکروکامپیوتر بری برنامه ریزی عملکرد خود استفاده می کردند.

1977:,Inc Unimation vicram را فروخت.

1978: Unimationبا استفاده از تکنولوژی (vicam puma) ماشین قابل برنامه ریزی برای مونتاژ (puma) را توسعه داد.امروزه همچنان می توان (puma) را در بسیاری از آزمایشگاههای تحقیقاتی یافت.

1978:ماشین خودکار Brooks تولید شد.

1978:IBM ,SANKYO ربات با بازوی انتخاب کننده ی مفصلی(SCARA) که در دانشگاه yamanashi  ژاپن برنامه ریزی و تولید شده بود را فروختند.

1980: Cognex تولید شد.

1981:گروه رباتهای CRS عرضه شد.

1982:Fanuc از ژاپن و جنرال موتورز GM Fanuc برای فروش ربات در شمال آمریکا قرارداد بستند.

1983:تکنولوژی Adept عرضه شد.

1984:Joseph Engelberger ایجاد تغییرات در رباتیک را آغاز کرد و پس از آن نام رباتهای کمکی (Helpmate) به رباتهای خدماتی توسعه یافته

(deveioped service Robots) تغییر یافت.

1986:با خاتمه یافتن مجوز ساخت unimation کاوازاکی خط تولید رباتهای الکتریکی خود را توسعه داد.

1988:گوه Unimation staibli را از Westing house خرید.

1989:تکنولوژی Sansable عرضه شد.

1994:یک ربات شش پا از موسسه ی رباتیک CMU یک آتشفشان در آلاسکا را برای نمونه برداری از گازهای آتشفشانی کاوش کرد.

1997:ربات راه یاب مریخ ناسا زمانی که ربات وارد مریخ شد تصاویری از جهان را ضبط و ربات سیار Sojourner تصاویری از سفرهایش به سیاره های دور را ارسال کرد.

1998:Honda نمونه ای از P3 (هشتمین نمونه در پروژه طراحی شبیه انسان) که در 1986 آغاز شده بود را عرضه کرد.

2000: Honda نمونه آسیمو نسل بعدی از سری رباتهای شبیه انسان را عرضه کرد.

2000:   Sonyاز ربات شبیه انسان خود که لقب Dream Robots sony(SDR) را گرفت, پرده برداری کرد.

2001:sony دومین نسل از ربات های سگ Aibo را عرضه کرد.

2001:سیستم کنترل از راه دور ایستگاه فضایی (SSRMS) توسط موسسه رباتیک MD در کانادا ساخته و با موفقیت به مدار پرتاب شد و عملیات تکمیل ایستگاه فضایی بین المللی را آغاز کرد.
   

چرا ربات !؟


دلیل کلیدی که سبب می گردد استفاده از ربات، اقتصادی تر از به کار بردن یک ماشین مخصوص باشد، در انعطاف پذیری ربات است؛ یعنی توانایی آن در انجام گستره ای وسیع از اعمالی که بدان سپرده می شود. این قابلیت، یک ویژگی ارزشمند به شمار می آید؛ چرا که با توجه به درخواست های متغیر و پیاپی صنایع برای اجرای اتوماسیون در فرایند تولید، ربات می تواند به آسانی برای به کار گرفته شدن در یک عملیات جدید آماده شود و راهی عملی را برای انجام زنجیره ای از کارهای تکراری و سنگین فراهم آورد.

با وجود عمر مفید بیست ساله برای هر ربات بازسازی شده و زمان بازگشت سرمایة کمتر از دو سال، ربات ها به لحاظ اقتصادی یک گزینة فنی مناسب به شمار می آیند، به ویژه هنگامی که قابلیت برنامه دهی دوباره به آنها و نیز امکان تجهیزشان با ابزارهای جدید برای انجام کارهای متفاوت در نظر گرفته شود، مشخص می گردد استفاده از ربات چگونه می تواند تغییر برنامة تولید از یک محصول به محصول جدید مورد نیاز بازار را به سهولت امکان پذیر سازد.

 

Automation Advantages مزایای استفاده از ربات

هزینه های پایین Low Costs

کیفیت برتر High Quality

کاهش ضایعات تولید Decreased Waste

تکرارپذیری Repeatability

تندی Rapidity

شتاب Acceleration

دقت Precision

سرعت Speed

اطمینان Reliability

سازگاری Consistency

انعطاف پذیری Flexibility

گوناگون سازی Productivity

کار در محیط های خطرناک Hazardous Environments

ایجاد فضای کاری ایمن Secure Work-cell

تولید انبوه Mass Production

زمان تولید طولانی تر Longer Shift Run-time

اشغال فضای کمتر Reduced Floor Space

همسویی با کارگران Compliance with work

 رباتیک و جایگاه آن در ایران    

مقدمه 

 

رباتیک علمی است که با هدف راحتی انسان و افزایش وقت مفید او به وجود آمده است . متاسفانه در کشور ما آن طور که شایسته است شناخته نشده است . در این مقاله سعی می کنیم به وضعیت ایران در علم رباتیک در ایران بپردازیم . بدین منظور ابتدا تاریخچه و تعریف مختصری از ربات ارائه می نماییم . سپس به و ضعیت رباتیک در کشور های صنعتی می پردازیم و سرانجام و ضعیت ایران را بررسی می نماییم و برای بهبود آن راهکاری را مشخص می نمایییم .

 

تعریف ربات و رباتیک و مزایای آن  

با توجه به توضیحاتی که داده شد :

ربات ماشینی هوشمند ، قابل برنامه نویسی و انعطاف پذیر است که برای بدست آوردن اطلاعاتی از محیط خود دارای حسگرهایی است .

رباتیک علم طراحی ، ساخت ، نگهداری و تعمیر ربات ها است

مهندسی رباتیک علم هوشمند کردن و الکترونیکی کردن ماشین ها ی مکانیکی است ( در جهت مصارف صنعتی ) [مهندسی رباتیک = مهندسی برق + مهندسی مکانیک]

مزایای ربات عبارتند از : افزایش بهره ، افزایش تولید ، بهبود کیفیت کار ، افزایش دقت ، جلوگیری از اتلاف نیروی انسانی ، افزایش سرعت ، کاهش هزینه ، کاهش ضایعات ، چند منظوره بودن ، هوشمند بودن ، عدم خستگی

 

مثال هایی از ربات  

کلمه ربات مانند کلمه ی ماشین ، یک کلمه ی کلی است و به چند مورد خاص خلاصه نمی شود . به عنوان نمونه چند مورد را ذکر می نماییم :

بازو های ربات های صنعتی ، ربات کنترل چاه های نفت ، یخچال های خانگی ، آسانسور ها ، اسباب بازی کودکان ، هواپیما های بدون سرنشین ، سیستم های دفاع ضد موشکی ، پرینتر ها ، دستگاههای تراش خودکار ، نوشابه پرکن ها و ...

این ها فقط نمونه هایی از بی نهایت انواع ربات بود . ربات ها آنقدر گسترده اند که امروزه نمی توان بدون آن ها زندگی کرد . ولی در مهندسی منظور از ربات ، ربات های صنعتی می باشد .

 

رباتیک و کشور های صنعتی 

 

کشور ها صنعتی به این حقیقت رسیده اند ، که کشوری پیشرفت نمی کند مگر این که در تمام علوم پیشرفت کند . بنابراین ، با توجه به این که رباتیک یکی از علوم اصلی سرنوشت ساز قرن است و به آن احساس نیاز می کنند . در این راستا فعالیت های بسیاری را انجام داده اند. آن ها آن قدر پیشرفت کرده اند که هدف خود را اینگونه ذکر می کنند " در سال ۲۰۵۰ ربات هایی خواهیم ساخت شبیه انسان که بتواند با قوی ترین تیم فوتبال انسان ها بازی کند و بدون انجام خطا ، انسان ها را شکست دهد ."

آن ها هر ساله مسابقات رباتیک جهت کسب علم و استفاده نمودن از آن در صنعت برگزار می نمایند .

همچنین در راستای تربیت نیروی انسانی جهت گسترش این علم ، رشته ی مهندسی رباتیک را ایجاد نمودند . مهندسی رباتیک در واقع تلفیقی از رشته ی مهندسی برق و مهندسی مکانیک است که هدف آن تربیت نیرویی که بتواند به تنهایی ربات های صنعتی را طراحی کند و آن را بسازد . این رشته در اکثر دانشگاه های کشور های صنعتی تدریس می شود .

کارخانه های خصوصی آن ها علاوه بر رباتیکی کردن فرایند تولید ، مقداری از درآمد های ناخالص خود را جهت تحقیق و گسترش رباتیک صرف می نمایند .

 

وضعیت رباتیک در ایران   

وضعیت رباتیک در ایران فاجعه بار است . به طوری که می توان گفت : رباتیک در ایران هنوز شناخته شده نیست . این وضعیت در حالی است که ایران یکی از بزرگترین وارد کنندگان ربات های صنعتی است . هر ساله ارز زیادی بابت خرید ربات ، از کشور خارج می شود . در بیشتر کارخانه های ما از رباتها استفاده می شود . کارخانه هایی مانند فولاد ، خودروسازی ، مواد غذایی و ... را می توان تقریبا تمام رباتیک دانست . اما متاسفانه تمام ربات های آن وارداتی است و حتی نصب و کنترل و تعمیر آن بر عهده ی خارجی ها می باشد

به منظور عقب نماندن کشور در علم رباتیک ، رشته ی مهندسی رباتیک در سال ۱۳۸۱تاسیس شد و متاسفانه تا امسال (۱۳۸۷ ) تنها دانشگاه ارائه کننده ی آن دانشگاه صنعتی شاهرود بود . اکنون این رشته در دانشگاه صنعتی همدان نیز تدریس می شود . اما آیا دو دانشگاه کافی است ؟ پاسخ روشن است با توجه به اهداف کشور و سند چشم انداز ۲۰ ساله هم اکنون باید در تمام دانشگاه های صنعتی ، تدریس شود .

یکی از مشکلات دانش آموختگان این رشته در کشور این است که کسی این رشته را نمی شناسد و اصلا نمی داند ربات چیست . وقتی از ربات صحبت می شود به یاد اسباب بازی آدم آهنی کودکان و فیلم های سینمایی می افتند . دیگر مشکل دانش آموختگان عدم اعتماد صنعت کشور به آن ها است . صنعت گران حاضرند چندیدن برابر آن هزینه کنند ولی از نیروی خارجی استفاده نمایند .دیگر مشکل این رشته کمبود امکانات دانشگاهی و قدیمی بودن امکانات فعلی آن ها است .

بعضی از افراد در ایران استفاده از ربات را مساوی اخراج نیرو کار می دانند و با توسعه ی آن مخالفت می کنند . اما آنها از این قافل هستند که گماردن نیروی انسانی به کار های روزمره و تکراری ، اتلاف نیروی انسانی است . به جای انجام کار بیهوده می توان آن ها را در جایی دیگر به خدمت گرفت .

هر ساله چندین مسابقات رباتیک در سطح کشور برگزار می شود که می توان گفت همه ی آن ها دارای قوانین ثابت و یک شکل و تکراری است و هیچ کدام قوانین بومی ندارند . متاسفانه در ایران به این مسابقات به چشم هدف نگریسته می شود . (بر عکس کشور های صنعتی که مسابقات را ، وسیله ای برای ارتقاء صنعت خویش می دانند . ) و تمام وقت دانشجویان را می گیرند که رباتی با هدف پوچ ( مانند مسیریاب که در این مسابقات ربات باید مسیر خط سیاه را دنبال کند ) بسازند .

متاسفانه هیچ یک از ما ، هیچ روز یا هفته ای در سال را به عنوان هفته ی رباتیک ، حداقل برای یادآوری اهمیت آن بر نگزیده ایم . و برای بهبود وضعیت آن کوششی نکردیم و نمی کنیم .

 

نتیجه گیری 

 

اگر می خواهیم ایران به پیشرفت شایسته ی خود برسد . باید موانع را از جلو آن برداریم . در اولین قدم بهتر است در موارد زیر گامی محکم برداریم .

۱) آشنایی مردم با علم رباتیک و مزیت استفاده از ربات ها

۲) تاسیس رشته ی مهندسی رباتیک در تمامی دانشگاه های صنعتی کشور

۳) برگزاری هدفمند مسابقات رباتیک در رشته های بومی در راستای تولید ثروت از راه علم

۴) جلب اعتماد صنعت به نیرو های داخلی

۵) مشخص کردن هفته ای خاص به نام هفته ی رباتیک

۶) و ...

>>آشنایی با رشته ی مهندسی رباتیک 

  

رشته مهندسی رباتیک در حقیقت باید تلفیقی از رشته های مهندسی برق گرایش های الکترونیک و کنترل و رشته ی مهندسی مکانیک گرایش جامدات ومهندسی کامپیوتر گرایش نرم افزار باشد ، که مناسب طراحی و ساخت هر رباتی باشد.
اما در واقعیت این گونه نیست . چون در 140 واحد کارشناسی در ایران نمی توان تمام درس های رشته های مذکور درس داده شود . بنابر این نمی توان از یک مهندس رباتیک انتظار داشت به تمامی رشته ها مسلط باشد و بتواند یکربات را از طراحی پیچ ومهره تا کل ماشین و از طراحی مقاومت و آی سی تا کلمدارات را به تنهایی انجام دهد . اما واقعیت رشته ی مهندسی رباتیک درایران چیست ؟
رشته مهندسی رباتیک در سال 1381 در مقطع کارشناسی توسط دانشگاهصنعتی شاهرود وارد ایران شد . چارت رشته مهندسی رباتیک ایران منطبق باچارت مهندسی رباتیک دانشگاه ویکتوریا در استرالیا می باشد . این رشته درواقعیت یکی از گرایش های مهندسی برق است که دانشجویان مقداری از دروس رشتهمکانیک جامدات را نیز می خوانند . هدف این رشته الکترونیکی و هوشمند کردنماشین مکانیکی است . در واقع این رشته برای ساخت یک ربات صنعتی که درصنایع و کارخانجات مورد استفاده قرار می گیرد به وجود آمده است و نه برایساخت ربات های تفریحی وسرگرمی .

درس های تدریس شده به دانشجویان به شرح زیر است :

دروس عمومی 21 واحد

فارسی - زبان خارجه - اندیشه ی اسلامی 1 - اندیشه ی اسلامی 2 - انسان در اسلام - فلسفه ی اخلاق - اخلاق اسلامی - آیین زندگی - عرفان عملی اسلام - تفسیر موضوعی قرآن - تفسیر مضوعی نهج البلاغه - انقلاب اسلامی - قانون اساسی - اندیشه ی سیاسی امام - فرهنگ و تمدن اسلامی - تاریخ اسلام - تاریخ امامت - تربیت بدنی 1 - تربیت بدنی 2 - تنظیم جمعیت

دروس پایه 22 واحد

فیزیک 1 - فیزیک 2 - آزمایشگاه فیزیک 1 - آزمایشگاه فیزیک 2 - ریاضی 1 - ریاضی 2 - معادلات دیفرانسیل - برنامه نویسی - محاسبات عددی

دروس اصلی 61 واحد

نقشه کشی صنعتی - کارگاه ورق کاری و جوش کاری - کارگاه ماشین ابزار - کارگاه برق - زبان تخصصی - کارآموزی تابستان - الکترومغناطیس - ماشین های الکتریکی AC و DC - آزمایشگاه ماشین - مدار های الکتریکی 1 - آزمایشگاه مدار های الکتریکی - مدار های الکترونیکی - آزمایشگاه مدار های الکترونیکی - مدار های منطقی - آزمایشگاه مدار های منطقی - ریاضی مهندسی - تجزیه و تحلیل سیستم ها - کنترل خطی - آزمایشگاه کنترل خطی - استاتیک - دینامیک - دینامیک ماشین - مکانیک سیالات - مقاومت مصالح 1 - مقاومت مصالح 2 - آزمایشگاه مقاومت مصالح - طراحی اجزاء 1 - طراحی اجزاء 2 - پروژه

دروس تخصصی 22 واحد

رباتیک و اتوماسیون - سنسور های ربات - کنترل ربات - آزمایشگاه ربات - اصول میکروکامپیوترها - للکترو نیک قدرت و محرکه - ارتعاشات مکانیکی - طراحی مکانیزم

دروس اختیاری 13 واحد

مدار های الکتریکی 2 - اندازه گیری الکتریکی - مدار های واسطه - کنترل فازی - کنترل مدرن - شبکه های عصبی - سیستم های محرکه - یاتاقان و روغن کاری - علم مواد - آزمایشگاه ارتعاشات - طراحی ماشین با کامپیوتر.


صنعت و رباتیک

امروزه کمتر کارخانه ای را می توان یافت که در آن از ربات استفادهنشود . بازو های رباتیکی که بدون استراحت قطعات و محصولات را از نقطه ایبه نقطه ی دیگر جا به جا می کنند . ربات های جوشکار ربات های رنگرز رباتهای بسته بند ربات های تراشکار ربات های چاپگر ربات های کنترل کیفیت رباتها سوراخکار ربات های کنترل دما ربات های هشدار دهنده ی نشت گاز ربات هایغربال سانتریفوژ های خودکار و ... همگی نمونه هایی از ربات ها در کارخانهها هستند .
کارخانه ها برای افزایش سرعت و کیفیت و دقت و هزینه ی پایین تر بهسمت رباتیکی کردن تمامی قسمت های کارخانه پیش می روند و در بعضی از قسمتها که برای انسان خطرناک است مانند جوشکاری و رنگ پاشی و سموم شیمیایی و.... ناچار به استفاده از ربات می شوند .

زندگی امروز و رباتیک

اگر نگاهی به محیط زندگی خود بیاندازیم می بینیم ربات ها همه جا رافرا گرفته اند ام تا به حال به آن توجه نکرده ایم . آسانسور ها چراغ هلیراهنمایی رانندگی ماشین لباس شویی خودرو های شخصی رایانه ی رومیزی تابلوهای نوشتاری متحرک برف روب ها ربات های جراح و ... همگی ربات هستند . واگر دقیقتر ببینیم پدافند های موشکی هواپیما های بدون سرنشین ماهواره هامریخ نورد ها ربات نیز ربات می باشند .

آینده ی رباتیک

ربات ها هر روز گسترده تر می شوند بزودی ربات های پرستار نظافت چی فوتبالیست آشپز مربی و ... به تولید انبوه می رسند قرار است تا سال 2050دانشمندان تیم فوتبال رباتیک بسازند که با انسان ها بازی کنند و آن ها راشکست دهند . یک روز فرا می رسد که در هر خانه ای یک ربات انسان نما و همه کاره وجود داشته باشد و در صنایع و کشاورزی و ... دیگر به انسان نیازنباشد و انسان در آن فقط تفریح و تولید علم کند .

رباتیک و ایران

رباتیک در ایران نوپا می باشد و تمامی ربات های مورد نیاز وارداتی میباشد و شرکت های فعال در این زمینه فقط وارد کننده و تعمیر کننده می باشندو متاسفانه هنوز تولید کننده نداریم . هر ساله مسابقات رباتیک بسیاری درایران به منظور علاقه مند کردن دانجویان به کار در زمینه ی ربات برگذار میشود

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر

اسم رشته ی مهندسی رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی مکاترونیک میباشد و مسئولان دانشگاه قول داده اند به زودی رشته ی مهندسی رباتیک درکارشناسی ارشد را با چهار گرایش «کنترل ربات» و «بینایی ربات و پردازشتصویر» و «ساخت و تولید ربات» و «مکاترونیک ربات» ایجاد نمایند


بازار کار
 

در ابتدا باید ذکر کنم که بازار شغلی این رشته در ایران اشباع نشده است و به امید خدا مهندسین این رشته ،اکثراً جذب کارخانه ها خواهند شد زیرا هزینه یک مهندس رباتیک ایرانی خیلی پایین تر و به صرفه تر از خارجی می باشد و یا استخدام چند مهندس مختلف نیز هزینه بر است و یا افراد توانا در بر طرف کردن نیازهای رباتیکی کارخانه ها نیز که خیلی خیلی کم هستنند ، دستمزد بالا دریافت کرده و شاید به اندازه یک فارغ التحصیل این رشته نیز مهارت کافی و مطالعه و توانایی نداشته باشند.
هم اکنون تعداد زیادی از کارخانه ها برای هوشمند کردن و اتوماسیون خط تولید و تعدادی نیز برای راه اندازی تعمیر و نگهداری از ربات نیازمندنیروی کار هستند. سازمان فضایی ، پژوهشکده ها ، سازمان انرژی اتمی ، شرکت نفت ، کارخانه های خودروسازی ، ارتش ، سپاه ، شرکت های وارد کننده ودانشگاه ها ، به دنبال استخدام مهندسین رباتیک می باشند.  

 

ارتباط رشته رباتیک با دیگر رشته ها

در حقیقت اگر یک مهندس رباتیک قصد نو آوری و ایجاد یک تکنولوژی را در سر بپروراند و برای مثال طرح یک ربات فوتبالسیت آدم واره را بریزد ملزوم به استفاده از دروسی که قبلا ً ،فراگرفته و یا تکمیل آنها میباشد به عبارتی باید در برنامه نویسی و تنظیم الگوریتم بهینه ،طراحی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی مورد نیاز، طراحی مکانیزم عالی و ی نقص و کار امد در ایجاد تعادل پویا مهارت کافی داشته باشد.

به خصوص در زمینه طراحی کامیپوتری مدارها ، اجزاء و از همه مهمتر برنامه نویسی در سطح بالای قرار داشته باشد تا این نیازها را برطرف کند.

بر فرض برای طراحی یک ربات آی کاوشگر باید با روشهای عایق بندی آشنا باشد و یا در یک ربات پرنده با طراحی سیستم آئرودینامیکی تا حدودی آشنایی داشته باشدو یا در تولید و ساخت ربات جنگنده، آشنا به موارد مختلف و ویژگی های مختلف آنها مثل استحکام و سبک وزنی یا انعطاف و سختی و دیگر مورد این چنینی باشد.

البته مثل دیگر رشته های میان رشته ای ارتباط های زیادی میتوان با دیگر علوم و فنون پیدا کرد که موارد فوق مربوط به رباتیک بودند که به نظر من این ارتباطات در این رشتهر بیشتر از دیگر رشته هاست. 

منبع: solid-mechanics.blogsky.com 



  
                  


  • آخرین ویرایش:یکشنبه 22 شهریور 1394
نظرات()   
   
دوشنبه 11 خرداد 1394  01:28 بعد از ظهر

رایانه (کامپیوتر)


رایانه یا به انگلیسی کامپیوتر (computer) ماشینی است که از آن برای پردازش اطلاعات استفاده می‌شود.

نام

در زبان انگلیسی «کامپیوتر» به دستگاه خودکاری گفته می‌شود که محاسبات ریاضی را انجام می‌دهد. بر پایهٔ «واژه‌نامه ریشه‌یابی Barnhart Concise» واژهٔ کامپیوتر در سال ۱۶۴۶ به زبان انگلیسی وارد گردید که به معنی «شخصی که محاسبه می‌کند» بوده‌است و سپس از سال ۱۸۹۷ به ماشین‌های محاسبه مکانیکی گفته می‌شد. در هنگام جنگ جهانی دوم «کامپیوتر» به زنان نظامی انگلیسی و آمریکایی که کارشان محاسبه مسیرهای شلیک توپ‌های بزرگ جنگی به وسیله ابزار مشابهی بود، اشاره می‌کرد.

البته در اوایل دهه ۵۰ میلادی هنوز اصطلاح ماشین رایانش (computing machine) برای معرفی این ماشین‌ها به‌کار می‌رفت، پس از آن عبارت کوتاه‌تر کامپیوتر (computer) به‌جای آن به‌کار گرفته شد. ورود این ماشین به ایران در اوایل دهه ۱۳۴۰ بود، واژه رایانه در دو دهه اخیر در فارسی رایج شده است.

برابر این واژه در زبان‌های دیگر حتماً همان واژه زبان انگلیسی نیست. در زبان فرانسوی واژه "ordinateur"، که به معنی «سازمان‌ده» یا «ماشین مرتب‌ساز» است، به‌کار می‌رود. در اسپانیایی "ordenador" با معنایی مشابه استفاده می‌شود، همچنین در دیگر کشورهای اسپانیایی زبان computadora بصورت انگلیسی‌مآبانه‌ای ادا می‌شود. در پرتغالی واژه computador به‌کار می‌رود که از واژه computar گرفته شده و به معنای «محاسبه کردن» می‌باشد. در ایتالیایی واژه "calcolatore" که معنای ماشین حساب است بکار می‌رود که بیشتر روی ویژگی حسابگری منطقی آن تاکید دارد. به سوئدی رایانه «dator» خوانده می‌شود که از «data» (داده‌ها) برگرفته شده‌است. به فنلاندی «tietokone» خوانده می‌شود که به معنی «ماشین اطلاعات» می‌باشد. اما در زبان ایسلندی توصیف شاعرانه‌تری بکار می‌رود، «tölva» که واژه‌ای مرکب است و به معنای «زن پیشگوی شمارشگر» می‌باشد. در چینی رایانه «dian nao» یا «مغز برقی» خوانده می‌شود. در انگلیسی واژه‌ها و تعابیر گوناگونی استفاده می‌شود، به‌عنوان مثال دستگاه داده‌پرداز («data processing machine»).

معنای واژهٔ فارسی رایانه

واژهٔ رایانه از مصدر رایانیدن ساخته شده که در فارسی میانه به شکلِ rāyēnīdan و به معنای «سنجیدن، سبک و سنگین کردن، مقایسه کردن» یا «مرتّب کردن، نظم بخشیدن و سامان دادن» بوده‌است. این مصدر در زبان فارسی میانه یا همان پهلوی کاربرد فراوانی داشته و مشتق‌های زیادی نیز از آن گرفته شده بوده است. برایِ مصدر رایانیدن/ رایاندن در فرهنگ واژه دهخدا چنین آمده:

رایاندن
[ دَ ] (مص) رهنمائی نمودن به بیرون. هدایت کردن. (ناظم الاطباء).

شکلِ فارسی میانهٔ این واژه rāyēnīdan بوده و اگر می‌خواسته به فارسی نو برسد به شکل رایانیدن/ رایاندن درمی‌آمده. (بسنجید با واژه‌یِ فارسیِ میانه‌یِ āgāhēnīdan که در فارسیِ نو آگاهانیدن/ آگاهاندن شده‌است).

این واژه از ریشه‌یِ فرضیِ ایرانیِ باستانِ –radz* است که به معنایِ «مرتّب کردن» بوده. این ریشه به‌صورتِ –rad به فارسیِ باستان رسیده و به شکلِ rāy در فارسیِ میانه (پهلوی) به‌کار رفته. از این ریشه ستاک‌هایِ حالِ و واژه‌هایِ زیر در فارسیِ میانه و نو به‌کار رفته‌اند:

  • -ā-rādz-a*یِ ایرانیِ باستان> -ā-rāy ِ فارسی میانه که در واژه‌یِ آرایشِ فارسیِ نو دیده می‌شود.
  • -pati-rādz-a*یِ ایرانیِ باستان> -pē-rāy ِ فارسی میانه که در واژه‌یِ پیرایشِ فارسیِ نو دیده می‌شود؛ و
  • -rādz-ta*یِ ایرانیِ باستان> rāst ِ فارسی میانه که در واژه‌یِ راستِ فارسیِ نو دیده می‌شود.
این ریشه‌یِ ایرانی از ریشه‌یِ هندواروپاییِ -reĝ* به معنایِ «مرتّب کردن و نظم دادن» آمده‌است. از این ریشه در
  • هندی rāj-a به معنیِ «هدایت‌کننده، شاه» (یعنی کسی که نظم می‌دهد)
  • لاتینی rect-us به معنیِ «راست، مستقیم»
  • فرانسه di-rect به معنیِ «راست، مستقیم»
  • آلمانی richt به معنیِ «راست، مستقیم کردن»
  • انگلیسی right به معنیِ «راست، مستقیم، درست»

برجای مانده‌است.

در فارسیِ نو پسوندِ -ـه (= /e/ در فارسی رسمی ایران و /a/ در فارسی رسمی افغانستان و تاجیکستان) را به ستاکِ حالِ فعل‌ها می‌چسبانند تا نامِ ابزارِ آن فعل‌ها به‌دست آید (البته با این فرمول مشتق‌های دیگری نیز ساخته می‌شود، امّا در اینجا تنها نامِ ابزار مدِّ نظر است)؛ برای نمونه از

  • مالـ- (یعنی ستاکِ حالِ مالیدن) + -ـه، ماله «ابزار مالیدنِ سیمان و گچِ خیس»
  • گیر- (یعنی ستاکِ حالِ گرفتن) + -ـه، گیره «ابزار گرفتن»
  • پوشـ- (یعنی ستاکِ حالِ پوشیدن) + -ـه، پوشه «ابزار پوشیدن» (خود را جایِ کاغذهایی بگذارید که پوشه را می‌پوشند!)
  • رسانـ- (یعنی ستاکِ حالِ رساندن) + -ـه، رسانه «ابزار رساندنِ اطّلاعات و برنامه‌هایِ دیداری و شنیداری»

حاصل می‌گردد.

در فارسیِ نو پسوندِ -ـه (= e- یا همان a-) را به ستاکِ حالِ «رایانیدن» یعنی رایانـ- چسبانده‌اند تا نامِ ابزارِ این فعل ساخته شود؛ یعنی «رایانه» به معنایِ «ابزارِ نظم بخشیدن و سازماندهی (ِ داده‌ها)» است.

سازندگان این واژه به واژه‌یِ فرانسویِ این مفهوم، یعنی ordinateurتوجّه داشته‌اند که در فرانسه از مصدرِ ordre «ترتیب و نظم دادن و سازمان بخشیدن» ساخته شده. به هرحال، معنادهیِ واژه‌یِ رایانه برایِ این دستگاه جامع‌تر و رساتر از کامپیوتر است. یادآور می‌شود که computerبه معنایِ «حسابگر» یا «مقایسه‌گر» است، حال آن‌که کارِ این دستگاه براستی فراتر از «حساب کردن» است.

تاریخچه

نوشتار اصلی: تاریخ سخت‌افزار رایانه

در گذشته دستگاه‌های مختلف مکانیکی ساده‌ای مثل خط‌کش محاسبه و چرتکه نیز رایانه خوانده می‌شدند. در برخی موارد از آن‌ها به‌عنوان رایانه قیاسی نام برده می‌شود. البته لازم است ذکر شود که کاربرد واژهٔ رایانه آنالوگ در علوم مختلف بیش از این است که به چرتکه و خطکش محاسبه محدود شود. به طور مثال در علوم الکترونیک، مخابرات و کنترل روشی برای محاسبه مشتق و انتگرال توابع ریاضی و معادلات دیفرانسیل توسط تقویت کننده‌های عملیاتی، مقاومت، سلف و خازن متداول است که به مجموعهٔ سیستم مداری «رایانهٔ قیاسی» (آنالوگ) گفته می‌شود. چرا که برخلاف رایانه‌های رقمی، اعداد را نه به‌صورت اعداد در پایه دو بلکه به‌صورت کمیت‌های فیزیکی متناظر با آن اعداد نمایش می‌دهند. چیزی که امروزه از آن به‌عنوان «رایانه» یاد می‌شود در گذشته به عنوان «رایانه رقمی (دیجیتال)» یاد می‌شد تا آن‌ها را از انواع «رایانه قیاسی» جدا سازند.

به تصریح دانشنامه انگلیسی ویکی‌پدیا، بدیع‌الزمان ابوالعز بن اسماعیل بن رزاز جَزَری (درگذشتهٔ ۶۰۲ ق) یکی از نخستین ماشین‌های اتوماتا را که جد رایانه‌های امروزین است، ساخته بوده‌است. این مهندس مکانیک مسلمان از دیاربکر در شرق آناتولی بوده‌است. رایانه 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 دومیت ابزار ساخت بشر بود، برای یاری رساندن به پدرش ساخت. پدر وی حسابدار دولتی بود و با کمک این دستگاه می‌توانست همه اعدادشش 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 می‌کرد.[۵]

در سدهٔ هجدهم 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 ببیج 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 برروی عددها انجام دهد، قبلا برنامه‌شان به دستگاه داده شده باشد. قرار بود عددها و درخواست عملیات برروی آن‌ها به یاری کارت‌های پانچ وارد شوند. بابیج در سال ۱۸۷۱ مرد و ساخت این دستگاه هم به پایان نرسید.

کارهای بابیج 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 رمزنگاری‌شدهٔ آلمانی‌ها را رمزبرداری کند. این مسئولیت را شرکت آی‌بی‌ام 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 سوراخدار برنامه‌ریزی می‌شد و همهٔ بخش‌های آن مکانیکی یا الکترومکانیکی بود.

داده و اطلاعات

نوشتار اصلی: داده
نوشتار اصلی: اطلاعات

داده به آن دسته از ورودی‌های خام گفته می‌شود که برای پردازش به رایانه ارسال می‌شوند.

به داده‌های پردازش شده اطّلاعات می‌گویند.

رایانه‌ها چگونه کار می‌کنند؟

از زمان رایانه‌های اولیه که در سال ۱۹۴۱ ساخته شده بودند تا کنون فناوری‌های دیجیتالی رشد نموده‌است، معماری فون نوِیمن یک رایانه را به چهار بخش اصلی توصیف می‌کند: واحد محاسبه و منطق (Arithmetic and Logic Unit یا ALU)، واحد کنترل یا حافظه، و ابزارهای ورودی و خروجی (که جمعا I/O نامیده می‌شود). این بخش‌ها توسط اتصالات داخلی سیمی به نام گذرگاه (bus) با یکدیگر در پیوند هستند.

حافظه

تصویری از یک هارددیسک

در این سامانه، حافظه بصورت متوالی شماره گذاری شده در خانه‌ها است، هرکدام محتوی بخش کوچکی از داده‌ها می‌باشند. داده‌ها ممکن است دستورالعمل‌هایی باشند که به رایانه می‌گویند که چه کاری را انجام دهد باشد. خانه ممکن است حاوی اطلاعات مورد نیاز یک دستورالعمل باشد. اندازه هر خانه، وتعداد خانه‌ها، در رایانهٔ مختلف متفاوت است، همچنین فناوری‌های بکاررفته برای اجرای حافظه نیز از رایانه‌ای به رایانه دیگر در تغییر است (از بازپخش‌کننده‌های الکترومکانیکی تا تیوپ‌ها و فنرهای پر شده از جیوه و یا ماتریس‌های ثابت مغناطیسی و در آخر ترانزیستورهای واقعی و مدار مجتمع‌ها با میلیون‌ها فیوز نیمه هادی یا MOSFETهایی با عملکردی شبیه ظرفیت خازنی روی یک تراشه تنها).

پردازش

تصویری از یک CPU یا واحد پردازشگر مرکزی

واحد محاسبه و منطق یا ALU دستگاهی است که عملیات پایه مانند چهار عمل اصلی حساب (جمع و تفریق و ضرب و تقسیم)، عملیات منطقی (و، یا، نقیض)، عملیات قیاسی (برای مثال مقایسه دو بایت برای شرط برابری) و دستورات انتصابی برای مقدار دادن به یک متغیر را انجام می‌دهد. این واحد جائیست که «کار واقعی» در آن صورت می‌پذیرد.

البته CPUها به دو دسته کلی RISC و CISC تقسیم بندی می‌شوند. نوع اول پردازش‌گرهای مبتنی بر اعمال ساده هستند و نوع دوم پردازشگرهای مبتنی بر اعمال پیچیده می‌باشند. پردازشگرهای مبتنی بر اعمال پیچیده در واحد محاسبه و منطق خود دارای اعمال و دستوراتی بسیار فراتر از چهار عمل اصلی یا منطقی می‌باشند. تنوع دستورات این دسته از پردازنده‌ها تا حدی است که توضیحات آن‌ها خود می‌تواند یک کتاب با قطر متوسط ایجاد کند. پردازنده‌های مبتنی بر اعمال ساده اعمال بسیار کمی را پوشش می‌دهند و در حقیقت برای برنامه‌نویسی برای این پردازنده‌ها بار نسبتاً سنگینی بر دوش برنامه‌نویس است. این پردازنده‌ها تنها حاوی ۴ عمل اصلی و اعمال منطقی ریاضی و مقایسه‌ای به علاوه چند دستور بی‌اهمیت دیگر می‌باشند. هرچند ذکر این نکته ضروری است که دستورات پیچیده نیز از ترکیب تعدادی دستور ساده تشکیل شده‌اند و برای پیاده‌سازی این دستورات در معماری‌های مختلف از پیاده‌سازی سخت‌افزاری (معماری CISC) و پیاده‌سازی نرم‌افزاری (معماری RISC) استفاده می‌شود.

(قابل ذکر است پردازنده‌های اینتل از نوع پردازنده مبتنی بر اعمال پیچیده می‌باشند)

واحد کنترل همچنین این مطلب را که کدامین بایت از حافظه حاوی دستورالعمل فعلی اجرا شونده‌است را تعقیب می‌کند، سپس به واحد محاسبه و منطق اعلام می‌کند که کدام عمل اجرا و از حافظه دریافت شود و نتایج به بخش اختصاص داده شده از حافظه ارسال گردد. بعد از یک بار عمل، واحد کنترل به دستورالعمل بعدی ارجاع می‌کند (که معمولاً در خانه حافظه بعدی قرار دارد، مگر اینکه دستورالعمل جهش دستورالعمل بعدی باشد که به رایانه اعلام می‌کند دستورالعمل بعدی در خانه دیگر قرار گرفته‌است).

ورودی/خروجی

تصویری از یک رایانه، صفحه نمایشگر(Monitor) نقش خروجی و صفحه کلید(keyboard) نقش ورودی را دارد.

بخش ورودی/خروجی (I/O) این امکان را به رایانه می‌دهد تا اطلاعات را از جهان بیرون تهیه و نتایج آن‌ها را به همان جا برگرداند. محدوده فوق‌العاده وسیعی از دستگاه‌های ورودی/خروجی وجود دارد، از خانواده آشنای صفحه‌کلیدها، نمایشگرها، نَرم‌دیسک گرفته تا دستگاه‌های کمی غریب مانند رایابین‌ها (webcams). (از سایر ورودی/خروجی‌ها می‌توان موشواره mouse، قلم نوری، چاپگرها (printer)، اسکنرها، انواع لوح‌های فشرده(CD, DVD) را نام برد).

چیزی که تمامی دستگاه‌های عمومی در آن اشتراک دارند این است که آن‌ها رمزکننده اطلاعات از نوعی به نوع دیگر که بتواند مورد استفاده سیستم‌های رایانه دیجیتالی قرار گیرد، هستند. از سوی دیگر، دستگاه‌های خروجی آن اطلاعات به رمز شده را رمزگشایی می‌کنند تا کاربران آن‌ها را دریافت نمایند. از این رو یک سیستم رایانه دیجیتالی یک نمونه از یک سامانه داده‌پردازی می‌باشد.

دستورالعمل‌ها

هر رایانه تنها دارای یک مجموعه کم تعداد از دستورالعمل‌های ساده و تعریف شده می‌باشد. از انواع پرکاربردشان می‌توان به دستورالعمل «محتوای خانه ۱۲۳ را در خانه ۴۵۶ کپی کن!»، «محتوای خانه ۶۶۶ را با محتوای خانه ۰۴۲ جمع کن، نتایج را در خانه ۰۱۳ کن!»، «اگر محتوای خانه ۹۹۹ برابر با صفر است، به دستورالعمل واقع در خانه ۳۴۵ رجوع کن!».

دستورالعمل‌ها در داخل رایانه بصورت اعداد مشخص شده‌اند - مثلاً کد دستور العمل (copy instruction) برابر ۰۰۱ می‌تواند باشد. مجموعه معین دستورالعمل‌های تعریف شده که توسط یک رایانه ویژه پشتیبانی می‌شود را زبان ماشین می‌نامند. در واقعیت، اشخاص معمولاً به زبان ماشین دستورالعمل نمی‌نویسند بلکه بیشتر به نوعی از انواع سطح بالای زبان‌های برنامه‌نویسی، برنامه‌نویسی می‌کنند تا سپس توسط برنامه ویژه‌ای (تفسیرگرها (interpreters) یا همگردان‌ها (compilers) به دستورالعمل ویژه ماشین تبدیل گردد. برخی زبان‌های برنامه‌نویسی از نوع بسیار شبیه و نزدیک به زبان ماشین که اسمبلر (یک زبان سطح پایین) نامیده می‌شود، استفاده می‌کنند؛ همچنین زبان‌های سطح بالای دیگری نیز مانند پرولوگ نیز از یک زبان انتزاعی و چکیده که با زبان ماشین تفاوت دارد بجای دستورالعمل‌های ویژه ماشین استفاده می‌کنند.

معماری‌ها

در رایانه‌های معاصر واحد محاسبه و منطق را به همراه واحد کنترل در یک مدار مجتمع که واحد پردازشی مرکزی (CPU) نامیده می‌شود، جمع نموده‌اند. عموما، حافظه رایانه روی یک مدار مجتمع کوچک نزدیک CPU قرار گرفته. اکثریت قاطع بخش‌های رایانه تشکیل شده‌اند از سامانه‌های فرعی (به عنوان نمونه، منبع تغذیه رایانه) و یا دستگاه‌های ورودی/خروجی.

برخی رایانه‌های بزرگ‌تر چندین CPU و واحد کنترل دارند که بصورت هم‌زمان با یکدیگر درحال کارند. این‌گونه رایانه‌ها بیشتر برای کاربردهای پژوهشی و محاسبات علمی بکار می‌روند.

کارایی رایانه‌ها بنا به تئوری کاملاً درست است. رایانه داده‌ها و دستورالعمل‌ها را از حافظه‌اش واکشی (fetch) می‌کند. دستورالعمل‌ها اجرا می‌شوند، نتایج ذخیره می‌شوند، دستورالعمل بعدی واکشی می‌شود. این رویه تا زمانی که رایانه خاموش شود ادامه پیدا می‌کند. واحد پردازنده مرکزی در رایانه‌های شخصی امروزی مانند پردازنده‌های شرکت ای-ام-دی و شرکت اینتل از معماری موسوم به خط لوله استفاده می‌شود و در زمانی که پردازنده در حال ذخیره نتیجه یک دستور است مرحله اجرای دستور قبلی و مرحله واکشی دستور قبل از آن را آغاز می‌کند. همچنین این رایانه‌ها از سطوح مختلف حافظه نهانگاهی استفاده می‌کنند که در زمان دسترسی به حافظه اصلی صرفه‌جویی کنند.

برنامه‌ها

برنامه رایانه‌ای فهرست‌های بزرگی از دستورالعمل‌ها (احتمالاً به همراه جدول‌هائی از داده) برای اجرا روی رایانه هستند. خیلی از رایانه‌ها حاوی میلیون‌ها دستورالعمل هستند، و بسیاری از این دستورها به تکرار اجرا می‌شوند. یک رایانه شخصی نوین نوعی (درسال ۲۰۰۳) می‌تواند در ثانیه میان ۲ تا ۳ میلیارد دستورالعمل را پیاده نماید. رایانه‌ها این مقدار محاسبه را صرف انجام دستورالعمل‌های پیچیده نمی‌کنند. بیشتر میلیون‌ها دستورالعمل ساده را که توسط اشخاص باهوشی «برنامه نویسان» در کنار یکدیگر چیده شده‌اند را اجرا می‌کنند. برنامه‌نویسان خوب مجموعه‌هایی از دستورالعمل‌ها را توسعه می‌دهند تا یکسری از وظایف عمومی را انجام دهند (برای نمونه، رسم یک نقطه روی صفحه) و سپس آن مجموعه دستورالعمل‌ها را برای دیگر برنامه‌نویسان در دسترس قرار می‌دهند. (اگر مایلید «یک برنامه‌نویس خوب» باشید به این مطلب مراجعه نمایید)

رایانه‌های امروزه، قادرند چندین برنامه را در آن واحد اجرا نمایند. از این قابلیت به عنوان چندکارگی (multitasking) نام برده می‌شود. در واقع، CPU یک رشته دستورالعمل‌ها را از یک برنامه اجرا می‌کند، سپس پس از یک مقطع ویژه زمانی دستورالعمل‌هایی از یک برنامه دیگر را اجرا می‌کند. این فاصله زمانی اکثرا به‌عنوان یک برش زمانی (time slice) نام برده می‌شود. این ویژگی که CPU زمان اجرا را بین برنامه‌ها تقسیم می‌کند، این توهم را بوجود می‌آورد که رایانه هم‌زمان مشغول اجرای چند برنامه‌است. این شبیه به چگونگی نمایش فریم‌های یک فیلم است، که فریم‌ها با سرعت بالا در حال حرکت هستند و به نظر می‌رسد که صفحه ثابتی تصاویر را نمایش می‌دهد. سیستم‌عامل همان برنامه‌ای است که این اشتراک زمانی را بین برنامه‌های دیگر تعیین می‌کند.

سیستم‌عامل

کامپیوتر همیشه نیاز دارد تا برای بکار انداختنش حداقل یک برنامه روی آن در حال اجرا باشد. تحت عملکردهای عادی این برنامه همان سیستم‌عامل یا OS که مخفف واژه‌های Operating System است. سیستم یا سامانه عامل بر اساس پیشفرض‌ها تصمیم می‌گیرد که کدام برنامه برای انجام چه وظیفه‌ای اجرا شود، چه زمان، از کدام منابع (مثل حافظه، ورودی/خروجی و...) استفاده شود. همچنین سیستم‌عامل یک لایه انتزاعی بین سخت‌افزار و برنامه‌های دیگر که می‌خواهند از سخت‌افزار استفاده کنند، می‌باشد، که این امکان را به برنامه نویسان می‌دهد تا بدون اینکه جزئیات ریز هر قطعه الکترونیکی از سخت‌افزار را بدانند بتوانند برای آن قطعه برنامه‌نویسی نمایند. در گذشته یک اصطلاح متداول بود که گفته می‌شد با تمام این وجود کامپیوترها نمی‌توانند برخی از مسائل را حل کنند که به این مسائل حل نشدنی گفته می‌شود مانند مسائلی که در مسیر حلشان در حلقه بی‌نهایت می‌افتند. به همین دلیل نیاز است که با کمک روشهای خاص بطور مثال به چند بخش تقسیم نمودن مساله یا روشهای متداول دیگر از رخ دادن این خطا تا حد امکان جلوگیری نمود. از جمله سیستم عامل‌های امروزی می‌توان به مایکروسافت ویندوز، مکینتاش اپل و لینوکس و بی اس دی اشاره کرد.

کاربردهای رایانه

نخستین رایانه‌های رقمی، با قیمت‌های زیاد و حجم بزرگشان، در اصل محاسبات علمی را انجام می‌دادند، انیاک یک رایانهٔ قدیمی ایالات متحده اصولاً طراحی شده تا محاسبات پرتابه‌ای توپخانه و محاسبات مربوط به جدول چگالی نوترونی را انجام دهد. (این محاسبات بین دسامبر ۱۹۴۱ تا ژانویه ۱۹۴۶ روی حجمی بالغ بر یک میلیون کارت پانچ انجام پذیرفت! که این خود طراحی و سپس تصمیم نادرست بکارگرفته شده را نشان می‌دهد) بسیاری از ابررایانه‌های امروزی صرفاً برای کارهای ویژهٔ محاسبات جنگ‌افزار هسته‌ای استفاده می‌گردد.

CSIR Mk I نیز که نخستین رایانه استرالیایی بود برای ارزیابی میزان بارندگی در کوه‌های اسنوئی (Snowy)این کشور بکاررفت، این محاسبات در چارچوب یک پروژه عظیم تولید برقابی انجام گرفت.

برخی رایانه‌ها نیز برای انجام رمزگشایی بکارگرفته می‌شد، برای مثال Colossus که در جریان جنگ جهانی دوم ساخته شد، جزو اولین کامپیوترهای برنامه‌پذیر بود (البته ماشین تورینگ کامل نبود). هرچند رایانه‌های بعدی می‌توانستند برنامه‌ریزی شوند تا شطرنج بازی کنند یا تصویر نمایش دهند و سایر کاربردها را نشان دهد.

سیاست‌مداران و شرکت‌های بزرگ نیز رایانه‌های اولیه را برای خودکارسازی بسیاری از مجموعه‌های داده و پردازش کارهایی که قبلا توسط انسان‌ها انجام می‌گرفت، بکار بستند - برای مثال، نگهداری و بروزرسانی حساب‌ها و دارایی‌ها. در موسسات پژوهشی نیز دانشمندان رشته‌های مختلف شروع به استفاده از رایانه برای مقاصدشان نمودند.

کاهش پیوسته قیمت‌های رایانه باعث شد تا سازمان‌های کوچک‌تر نیز بتوانند آن‌ها را در اختیار بگیرند. بازرگانان، سازمان‌ها، و سیاست‌مداران اغلب تعداد زیادی از کامپیوترهای کوچک را برای تکمیل وظایفی که قبلا برای تکمیلشان نیاز به رایانه بزرگ (mainframe) گران‌قیمت و بزرگ بود، به کار بگیرند. مجموعه‌هایی از رایانه‌های کوچک‌تر در یک محل اغلب به‌عنوان خادم سرا (server farm) نام برده می‌شود.

با اختراع ریزپردازنده‌ها در دههٔ ۱۹۷۰ این امکان که بتوان رایانه‌هایی بسیار ارزان قیمت را تولید نمود بوجود آمد. رایانه‌های شخصی برای انجام وظایف بسیاری محبوب گشتند، از جمله کتابداری، نوشتن و چاپ مستندات. محاسبات پیش بینی‌ها و کارهای تکراری ریاضی توسط صفحات گسترده (spreadsheet)، ارتباطات توسط پست الکترونیک، و اینترنت. حضور گسترده رایانه‌ها و سفارشی کردن آسانشان باعث شد تا در امورات بسیار دیگری بکارگرفته شوند.

در همان زمان، رایانه‌های کوچک، که معمولاً با یک برنامه ثابت ارائه می‌شدند، راهشان را بسوی کاربردهای دیگری باز می‌نمودند، کاربردهایی چون لوازم خانگی، خودروها، هواپیماها، و ابزار صنعتی. این پردازشگرهای جاسازی شده کنترل رفتارهای آن لوازم را ساده‌تر کردند، همچنین امکان انجام رفتارهای پیچیده را نیز فراهم نمودند (برای نمونه، ترمزهای ضدقفل در خودروها[۶]). با شروع قرن بیست و یکم، اغلب دستگاه‌های الکتریکی، اغلب حالت‌های انتقال نیرو، اغلب خطوط تولید کارخانه‌ها توسط رایانه‌ها کنترل می‌شوند. اکثر مهندسان پیش بینی می‌کنند که این روند همچنان به پیش برود... یکی از کارهایی که می‌توان به‌وسیله رایانه انجام داد برنامه گیرنده ماهواره‌است.

نیز تنها ۴۹۵ دلار قیمت داشت! قیمت آن کامپیوتر نیز ۳٬۰۰۵ دلار بود و IBM در آن زمان توانست ۶۷۱٬۵۳۷ دستگاه از آن را بفروشد.

انواع رایانه

رایانه‌های توکار (جاسازی شده)

رایانه‌هایی هم وجود دارند که تنها برای کاربردهایی ویژه طراحی می‌شوند. در ۲۰ سال گذشته، هرچند برخی ابزارهای خانگی که از نمونه‌های قابل ذکر آن می‌توان جعبه‌های بازی‌های ویدئویی را که بعدها در دستگاه‌های دیگری از جمله تلفن همراه، دوربین‌های ضبط ویدئویی، و PDAها و ده‌ها هزار وسیله خانگی، صنعتی، خودروسازی و تمام ابزاری که در درون آن‌ها مدارهایی که نیازهای ماشین تورینگ را مهیا ساخته‌اند، گسترش یافت، را نام برد (اغلب این لوازم برنامه‌هایی را در خود دارند که بصورت ثابت روی ROM تراشه‌هایی که برای تغییر نیاز به تعویض دارند، نگاشته شده‌اند). این رایانه‌ها که در درون ابزارهای با کاربرد ویژه گنجانیده شده‌اند «ریزکنترل‌گرها» یا رایانه‌های توکار" (Embedded Computers) نامیده می‌شوند. بنا بر این تعریف این رایانه‌ها به عنوان ابزاری که با هدف پردازش اطّلاعات طراحی گردیده محدودیت‌هایی دارد. بیش‌تر می‌توان آن‌ها را به ماشین‌هایی تشبیه کرد که در یک مجموعه بزرگ‌تر به عنوان یک بخش حضور دارند مانند دستگاه‌های تلفن، ماکروفرها و یا هواپیما که این رایانه‌ها بدون تغییری فیزیکی به دست کاربر می‌توانند برای هدف‌های گونه‌گونی به کارگرفته شوند.

رایانه‌های شخصی

نوشتار اصلی: رایانه شخصی
نوشتار(های) وابسته: تأثیر آی‌بی‌ام پی‌سی بر بازار رایانه‌های شخصی

اشخاصی که با انواع دیگری از رایانه‌ها ناآشنا هستند از عبارت رایانه برای رجوع به نوع خاصی استفاده می‌کنند که رایانه شخصی (PC) نامیده می‌شوند. رایانه‌ای است که از اجزای الکترونیکی میکرو (ریز) تشکیل شده که جزو کوچک‌ترین و ارزان‌ترین رایانه‌ها به شمار می‌روند و کاربردهای خانگی و اداری دارند. شرکت آی‌بی‌ام رایانه شخصی را در سال ۱۹۸۱ میلادی به جهان معرفی کرد.

نخستین رایانه آی‌بی‌ام از برخی از ماشین حساب‌های امروزی نیز ضعیف‌تر است ولی در آن زمان شگفت انگیز بود. رایانه شخصی سی سال پیش دارای حافظه ROM با ظرفیت 40K و حافظه RAM با ظرفیت 64K بود. البته کاربر می‌توانست حافظه RAM را تا 256K افزایش دهد. قیمت هر ماژول 64K حافظه والانیوز

سرمایه‌گذاری

صنعت رایانه همواره صنعتی رو به رشد، چه در حوزهٔ سخت‌افزاری و چه در حوزهٔ نرم‌افزاری بوده است، این صنعت پیوسته مورد توجه سرمایه گذاران بوده و سرمایه‌ها را به خود جذب کرده است. آیندهٔ روشن این فنّاوری همواره سرمایه داران را ترغیب می‌کند تا روی این صنعت ‍سرمایه‌گذاری کنند.

منبع: fa.wikipedia.org



  
                  


  • آخرین ویرایش:یکشنبه 8 شهریور 1394
نظرات()   
   
دوشنبه 11 خرداد 1394  11:05 قبل از ظهر

اخترشناسی


عکس گرفته‌شده از سحابی خرچنگ توسط تلسکوپ فضایی هابل

اَختَرشناسی علم بررسی موقعیت، تغییرات، حرکت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی «پدیده‌های آسمانی» ازجمله، ستاره‌ها، سیاره‌ها، دنباله‌دارها، کهکشان‌ها و پدیده‌هایی مانند شفق قطبی و تابش زمینهٔ کیهانی است که منشأ آنها در خارج از جوّ زمین قرار دارد. این رشته با رشته‌هایی مانند فیزیک، شیمی و فیزیک حرکت ارتباط تنگاتنگ دارد و همچنین با رشتهٔ کیهان‌شناسی (پیدایش و تکامل عالم) ارتباط نزدیکی دارد.

اگر فقط ستاره‌ها مطالعه شوند به آن ستاره‌شناسی یا اخترشناسیِ ستاره‌ای (Stellar astronomy) گفته می‌شود.

اخترشناسی یکی از قدیمی‌ترین علوم است. اخترشناسان در تمدن‌های اولیهٔ بشری به‌دقت آسمان شب را بررسی می‌کردند و ابزارهای سادهٔ اخترشناسی از همان ابتدا شناخته‌شده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران اخترشناسی جدید آغاز شد.

در قرن بیستم، رشتهٔ اخترشناسی به دو رشتهٔ اخترشناسی رصدی و اخترشناسی نظری تبدیل شد. در اخترشناسی رصدی به‌دنبال گردآوری داده‌ها و پردازش آنها و همچنین ساخت و نگهداری ابزارهای اخترشناسی هستیم. در اخترشناسی نظری به‌دنبال کسب اطمینان از صحت نتایج به‌دست‌آمده از مدل‌های تحلیلی و تحلیل‌های کامپیوتری هستیم. این دو رشته یکدیگر را تکمیل می‌کنند؛ به این ترتیب که کار اخترشناسی نظری ارائه شرحی بر رصدها و وظیفه اخترشناسی رصدی اثبات عملی نتایج پیش‌بینی‌شده در نظریه‌هاست. با استفاده از یافته‌های اخترشناسی می‌توان نظریه‌های بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد. در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشف‌های مهم اخترشناسی نقش داشته‌اند و اخترشناسی یکی از محدود رشته‌هایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیده‌های گذرا و محلی امیدوارکننده،ظاهر شده‌اند. علم اخترشناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالع‌بینی یا اخترگویی) مقایسه کنیم چراکه در طالع‌بینی یا اخترگویی اعتقاد بر آن است که امور انسان‌ها با موقعیت اجرام سماوی در ارتباط است. اگرچه اخترشناسی (Astronomy) و طالع‌بینی یا اخترگویی (Astrology) دو رشته‌ای هستند که منشأ یکسانی داشته‌اند اما اغلب متفکران بر این باورند که این دو رشته از هم جدا شده‌اند و تفاوت‌های بسیاری بین آنها وجود دارد.

روش‌های مختلف اندازه‌گیری فاصله‌های کیهانی

درحدود صدوپنجاه سال پیش از میلاد، ابرخس (۱۹۰ تا ۱۲۰ پیش از میلاد)، فاصلهٔ زمین تا ماه را برحسب قطر زمین به‌دست آورد. او روشی را به‌کار برد که یک قرن پیش از او، جسورترین اخترشناس یونانی، آریستارخوس، پیشنهاد داده‌بود. آریستارخوس متوجه شده‌بود که انحنای سایهٔ زمین، وقتی که از ماه می‌گذرد، باید ابعاد نسبیِ زمین تا ماه را نشان دهد. با پذیرش این نظر و به‌کمک روش‌های هندسی می‌توان فاصلهٔ زمین تا ماه را برحسب قطر زمین محاسبه کرد.

برای تعیین فاصلهٔ خورشید نیز، آریستارخوس، یک روش هندسی را به‌کار برد که ازنظر تئوری درست بود، اما نیاز به اندازه‌گیری زاویه‌هایی چندان کوچک داشت که جز با استفاده از وسایل امروزی ممکن نبود. هرچند که ارقام او درست نبود، اما او نتیجه گرفت که خورشید دست‌کم باید هفت‌برابر بزرگ‌تر از زمین باشد، و بنابراین اندیشهٔ گردش خورشید به دور زمین را، که در آن زمان باورِ رایج بود، غیرمنطقی دانست.

ستاره‌شناسان بعدی، حرکات اجرام آسمانی را برمبنای این نظریه مطالعه کردند که زمین ساکن است و در مرکز عالم قرار دارد. نفوذ و سلطه این نظریه تا سال ۱۵۴۳، یعنی تا زمانی که کپرنیک کتاب خود را منتشر کرد و با پذیرش عقیده آریستارخوس، زمین را برای همیشه از مرکز جهان بودن بیرون راند، حاکم بود.

یکی دیگر از روش‌هایی که با آن می‌توان فاصله‌های کیهانی را محاسبه کرد، استفاده از روش اختلاف منظر است.

روش دیگر استفاده از مثلثات است. بطلمیوس با استفاده از مثلثات توانست فاصله راه را از روی اختلاف منظر آن تعیین کند و نتیجه‌اش با رقم پیشین، که ابرخس بدست آورده بود، تطبیق می‌کرد.

البته امروزه روش‌های مختلف دیگری که خیلی دقیق‌تر از روش‌های فوق است، فاصله خورشید از زمین را به‌طور متوسط تقریباً برابر ۵‚۱۴۹ میلیون کیلومتر به دست می‌دهد. این فاصله میانگین را واحد نجومی (با علامت اختصاری A.U) می‌نامند و فاصله‌های دیگر منظومه خورشیدی را با این واحد می‌سنجند.

سیر تحولی و رشد

با گسترش روزافزون علم و ساخت تلسکوپ‌های دقیق، دانشمندان، در اندازه‌گیری ابعاد جهان روز به روز به نتایج جدیدتری نائل می‌شدند. با ساخته شدن و گسترش این وسایل اندازه‌گیری، دید بشر نسبت به جهان نیز تغییر یافت. مثلاً با چشم غیرمسلح (برهنه) تقریباً می‌توانیم در حدود ۶ هزار ستاره را ببینیم، اما اختراع تلسکوپ ناگهان آشکار کرد که این فقط جزیی از جهان است.

هر چند با بوجود آمدن وسایل دقیق اندازه‌گیری، دانش نیز نسبت به جهان هستی، گسترش پیدا می‌کرد، اما نظریه‌های مختلفی توسط دانشمندان ارائه می‌گردد. از جمله دانشمندانی که نسبت به ارایه این نظریه‌ها اقدام کردند می‌توان به ویلیام هرشل (Wiliam Herschel)، ستاره‌شناس آلمانی‌تبار انگلیسی، یاکوبوس کورنلیس کاپیتن (Jacobus cornelis kapteyn)، اخترشناس هلندی، شارل مسیه (Charles Messier) و ادوین هابل (Edwin Hubble) و … اشاره کرد. پایان جهان کجاست؟ سرانجام بعد از تحقیقات گسترده توسط پیچیده‌ترین تلسکوپ‌ها، دانشمندان دریافتند که:

غیر از کهکشان ما، کهکشانهای دیگری نیز وجود دارد؛ کهکشانهایی وجود دارند که جرم آنها بیشتر از کهکشان ماست. بر اساس مقیاس جدید فاصله‌ها، سن زمین حد اقل ۵ میلیارد سال است و این حد با حدسیات زمین شناسان در مورد سن زمین مطابقت دارد.

همچنین تلسکوپ‌های جدید وجود خوشه‌های کهکشانی را نشان می‌دهد؛ کهکشان ما نیز ظاهراً جزیی از یک خوشه محلی است که شامل ابرهای ماژلان، کهکشان امرأة المسلسله و سه‌ها، کهکشان کوچک نزدیک آن و چند کهکشان کوچک دیگر هست که روی هم رفته نوزده عضو را تشکیل می‌دهند.

اگر کهکشانها خوشه‌ها را و خوشه‌ها نیز خوشه‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند، آیا می‌توان گفت که جهان و به تبع آن فضا، تا بینهایت گسترده شده است؟ یا اینکه چرا برای جهان و چه برای فضا انتهایی وجود ندارد؟ در هر حال، دانشمندان با وجود اینکه با تخمین می‌توانند تا فاصله ۹ میلیارد سال نوری، چیزهایی را تشخیص دهند، ولی هنوز هم نشانه‌ای از پایان جهان پیدا نکرده‌اند.

انقلاب علمی

نقشه‌های گالیله و مشاهدات او از ماه نشان داد که سطح ماه دارای کوه‌است.

طی دوران رنسانس، نیکلاس کوپرنیک مدل خورشید محوری را برای سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) پیشنهاد کرد. گالیلئو گالیله و یوهانس کپلر پیشنهاد وی را بسط داده و آن را اصلاح کردند. گالیله تلسکوپ را اختراع کرد تا بتواند مشاهدات خود را به صورت دقیق تری انجام دهد.

کپلر اولین کسی بود که با بیان اینکه خورشید در مرکز قرار دارد و بقیه سیاره‌ها به دور آن می‌چرخند مدل تقریباً کاملی را ارائه کرد. با این وجود کپلر نتوانست برای قوانینی که ارائه نمود نظریه‌ای تهیه کند. در نهایت ایزاک نیوتن با ارائه قوانین حرکت اجرام سماوی و قانون گرانش حرکت سیاره‌ها را توصیف کرد. نیوتن مخترع تلسکوپ بازتابی است.

کشفیات جدید باعث شد که ابعاد و کیفیت تلسکوپ بهبود بیابد. نیکلاس لوییس لاسیل نقشه‌های بیشتری از موقعیت ستارگان در فضا را ارائه نمود. ویلیام هرشل نقشه گسترده‌ای از خوشه‌های سماوی و تهیه کرد و در سال ۱۷۸۱ توانست سیارهٔ اورانوس را کشف کند که اولین سیاره کشف شده توسط انسان محسوب می‌شود. در سال ۱۸۳۷ برای اولین بار فردریش بسل فاصله ستاره ۶۱ دجاجه را مشخص کرد.
در قرن نوزدهم میلادی، توجه دانشمندانی چون لئونارد اویلر، الکسیس کلاد کلایرات و جین دالمبرت به مسئله سه جسمی باعث شد پیش بینی‌های دقیق تری در مورد حرکت ماه و ستارگان انجام شود. ژوزف لویی لاگرانژ و پیرسیمون لاپلاس این کار را تکمیل کردند و میزان انحراف اقمار و سیاره‌ها از وضعیت اصلی‌شان را تخمین زدند.

با اختراع طیف‌نگار و عکاسی افق‌های جدیدی به روی اخترشناسی باز شد. در طی سال‌های ۱۸۱۴ و ۱۸۱۵ ژوزف وان فرانهوفر در طیف نور خورشید حدود ۶۰۰ نوار را مشاهده کرد و در سال ۱۸۵۹، گوستاو کیرشهف این نوارها را به حضور عناصر مختلف در جو خورشید نسبت داد. معلوم شد که بقیه ستارگان به ستاره منظومه شمسی (خورشید) شباهت زیادی دارند اما در ابعاد مختلف و با دماها و عناصر درونی متفاوتی دیده می‌شوند. قرار داشتن زمین در کهکشان راه‌شیری، به عنوان مجموعه‌ای از ستاره‌ها و سیاره‌ها، در قرن بیستم کشف گردید و هم‌زمان وجود دیگر کهکشان‌های خارجی در فضا تأیید شد و بلافاصله پدیده انبساط عالم عامل اصلی وجود فاصله زیاد بین زمین و دیگر کهکشان‌ها اعلام شد.

همچنین در اخترشناسی مدرن وجود اجرام خارجی زیادی مانند اختروشها، و کهکشان‌های رادیویی را تأیید کرد و با استفاده از این مشاهدات نظریه‌های فیزیکی ارائه نمود که برخی از آنها این اجرام را براساس اجرام دیگر مانند ستاره‌های نوترونی و سیاهچالهها توصیف می‌کنند. کیهان‌شناسی فیزیکی در طی قرن ۲۰ میلادی پیشرفتهای زیادی را تجربه کرد و نظریه مهبانگ (بیگ بنگ یا انفجار بزرگ) براساس شواهد کشف شده در علوم اخترشناسی و فیزیک مانند تابش زمینه‌ای ریزموج کیهانی، قانون هابل و تشکیل هسته مهبانگ قوت یافت.

مشاهدات اخترشناسی

وری لارج ارای در نیو مکزیکو، نمونه‌ای از یک رادیو تلسکوپ. رادیو تلسکوپ‌ها یکی از ابزارهای مشاهده کیهان هستند که توسط اخترشناسان به کار می‌روند

در بابل و یونان باستان، اخترشناسی بیشتر اخترسنجی بود و موقعیت ستاره‌ها و سیاره‌ها در آسمان مورد توجه زیادی قرار داشت. بعدها، تلاش‌های اخترشناسانی چون آیزاک نیوتن و یوهانس کپلر علم مکانیک سماوی را پدید آورد و اخترسنجی بر پیش بینی حرکت آن دسته از اجرام سماوی که میانشان نیروی جاذبه گرانشی وجود داشت تمرکز یافت. این پیشرفت به طور خاص در مورد منظومه شمسی به کار گرفته شد. امروزه موقعیت و حرکت اجرام به آسانی تعیین می‌شود و اخترشناسی مدرن بر مشاهده و درک طبیعت فیزیکی اجرام سماوی تأکید دارد.

روش‌های گردآوری داده

نوشتار اصلی: مشاهدات اخترشناسی

در اخترشناسی، اطلاعات موجود براساس شناسایی و تحلیل نور و انواع دیگر تشعشات الکترومغناطیسی شکل می‌گیرد. انواع دیگر پرتوهای کیهانی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرند و تحقیقاتی در حال انجام است تا در آینده نزدیک بتوانیم امواج جاذبه گرانشی را شناسایی و تحلیل کنیم. امروزه، آشکارسازهای نوترینو در مشاهده نوترینوهای خورشید و نوترینوهایی که از ابرنواخترها ساطع می‌شوند کاربرد زیادی دارند.

طیف الکترومغناطیسی می‌تواند اطلاعات زیادی راجع به اخترشناسی را در اختیارمان قرار دهد. در بخش‌هایی از طیف که فرکانس اندک است، اخترشناسی رادیویی، ساطع شدن امواجی با طول موجهای میلی‌متری و دکامتری را کشف می‌کند. گیرنده‌های رادیو تلسکوپی همانند گیرنده‌های رادیویی معمولی هستند اما حساسیت بسیار زیادی دارد. مایکرویوها بخش میلی‌متری طیف رادیویی را تشکیل می‌دهند و در مطالعات تشعشات مایکرویو پس زمینه کیهان کاربرد وسیعی دارند.

در ستاره‌شناسی فروسرخ و ستاره‌شناسی فرافروسرخ با آشکارسازی و تحلیل امواج فروسرخ (با طول موجی بزرگ‌تر از طول موج قرمز) سروکار داریم. معمولاً برای این کار از تلسکوپ استفاده می‌شود اما در کنار آن به یک آشکارساز حساس نیز احتیاج داریم. بخارآب موجود در جو زمین امواج فروسرخ را جذب می‌کند و بنابراین مراکز مشاهده امواج فروسرخ می‌بایست در مکان‌های بلند و خشک و یا خارج از جو کره زمین ساخته شوند. تلسکوپ‌های فضایی به انتشار گرما در جو زمین، شفافیت جو زمین حساس نیستند و وقتی از آنها استفاده می‌کنیم دیگر با دردسرهای مشاهده در طول موج‌های فروسرخ روبرو نمی‌شویم. مشاهدات فروسرخ در مشاهده مناطقی از کهکشان که پوشیده از گرد و غبار هستند بسیار کارآمد هستند.

تلسکوپ سوبارو (چپ) ورصدخانه کک (وسط) درماونا کیا، هر دو نموونه‌های از یک رصدخانه هستند که در طول موجهای نزدیک مادون قرمز و مرئی کار می‌کنند. تجهیزات تلسکوپ مادون قرمز ناسا(راست) نمونه‌ای از یک تلسکوپ است که رنها با طول موجهای نزدیک مادون قرمز کار می‌کند.

در طول تاریخ، اغلب داده‌های اخترشناسی با استفاده از اخترشناسی نور تهیه شده‌اند. در اخترشناسی نور، با استفاده از عناصر نوری (مانند آینه، عدسی، آشکارسازهای CCD و فیلم‌های عکاسی) طول موج‌های نور را در محدوده فروسرخ تا فرابنفش بررسی می‌کنیم. نور مرئی (طول موج‌هایی که توسط چشم انسان دیده می‌شوند و در محدوده ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر قرار دارند) در میانه این محدوده قرار دارد. تلسکوپ مهم‌ترین ابزار مشاهدات اخترشناسی است که دارای طیف نگار و دوربین‌های الکترونیکی است.

برای مشاهده منابع پرانرژی از اخترشناسی انرژی بالا کمک می‌گیریم که اخترشناسی اشعه X، اخترشناسی پرتو گاما، اخترشناسی فرابنفش (UV) و همچنین مطالعات مربوط به نوترینوها و پرتوهای کیهانی را شامل می‌شود. اخترشناسی رادیویی و نوری با استفاده از رصدخانههای زمینی انجام می‌شود زیرا در این طول موج‌ها، جو زمین به اندازه کافی شفاف است.

جو زمین در طول موج‌های مورد مطالعه در اخترشناسی اشعه X، اخترشناسی پرتو گاما، اخترشناسی UV و اخترشناسی فرا فروسرخ (به جز در مورد چند «پنجره» طول موج) شفافیت کافی را ندارد و بنابراین تحقیقات و مشاهدات در مورد این علوم باید از طریق بالنهای تحقیقاتی یا رصدخانه‌های فضایی صورت پذیرد. پرتوهای قوی اشعه گاما براساس رگبارهای هوایی عظیمی که تولید می‌کنند شناسایی می‌شوند و مطالعه پرتوهای کیهانی زیرمجموعه‌ای از اخترشناسی محسوب می‌شود.

اخترشناسی سیارات براساس مشاهدات مستقیم از طریق فضاپیماها و سفرهای فضایی و نمونه برداری از سیارات پیشرفت خوبی را تجربه کرده‌است. مأموریت‌های فضایی و استفاده از سیاره‌پیماهای مجهز به حس‌گرهای قوی به ما کمک می‌کند از مواد تشکیل دهنده سطح سیاره نمونه برداری کنیم و همچنین با استفاده از حس‌گرها مواد لایه‌های عمیق‌تر را شناسایی کرده و در نهایت مواد را برای بررسی بیشتر به زمین منتقل کنیم.

ادامه مطلب را بخوانید ...


  • آخرین ویرایش:شنبه 7 شهریور 1394
نظرات()       
دوشنبه 11 خرداد 1394  11:04 قبل از ظهر
نوع مطلب: (انسان ،بدن ،پزشکی ،) توسط: Mohammad Sadr

پزشکی

پزشکی یک دانش کاربردی است، هدف آن حفظ و ارتقاء تندرستی، درمان بیماری‌ها و بازتوانی آسیب‌دیدگان است. این منظور با شناخت بیماریها، تشخیص، درمان و جلوگیری از بروز آنها به انجام می‌رسد. دانش پزشکی بر روی طیف وسیعی از رشته‌ها شامل از فیزیک و زیست‌شناسی تا علوم اجتماعی، مهندسی و علوم انسانی بنا شده است. امروزه هدف دانش پزشکی استفاده از فناوری‌های دانش‌مبنا و استدلال قیاسی برای رسیدن به راه‌حل مشکلات بالینی است. اکتشافات در باب ماهیت ژن‌ها و سلول‌ها دریچه‌ای برای تعریف فیزیولوژی بر مبنای سیستم‌های مولکولی فراهم کرده است. این بصیرت فیزیولوژیکی راه را برای درک بهتر فرایندهای پیچیده بیماری‌ها و رویکردهای نو درمانی فراهم کرده است.

تلاش بشر برای درمان بیماری‌ها و آسیب‌ها از دوران پیش از باستان وجود داشته است و در دوران باستان نیز در کنار مذهب و گاه به عنوان بخشی از آن وجود داشته است. در یونان باستان پزشکانی چون بقراط پزشکی را به عنوان دانش و فنی مجزا مطرح کردند و بنیانگذاران راهی بودند که بعدها توسط پزشکان مسلمانی همچون ابن‌سینا و رازی طی شد. در رنسانس با بهره گیری از روش علمی پزشکی پیشرفت‌های قابل توجهی کرد. از قرن ۱۹ آنچه به عنوان پزشکی مدرن شناخته می‌شود بنیان گذاشته شد. در اواخر قرن بیستم و دوران معاصر دانش ژنتیک رویکرد نسبت به درمان و بیماری‌ها را دچار تحولی جدی کرد به طوری که ژنتیک پزشکی را دارای نقشی متحول کننده برای پزشکی از درمان محور بودن به حفظ سلامتی دانسته‌اند. اهمیت سلامتی در بهره وری اجتماع و کیفیت زندگی منجر به تاسیس موسسات و قوانین شده است تا مسایلی همچون تحصیل و مجوزدهی به پزشکان تا نحوه استفاده از بودجه‌های درمانی در کشورها قانون‌مند و تنظیم شوند. لذا سازمان‌های پزشکی در کشورهای مختلف برای سازمان دهی و قانون‌مند سازی فعالیت‌های پزشکی تاسیس شده‌اند.

در حرفه پزشکی، پزشکان با استفاده از قضاوت بالینی، بیمار را جهت تشخیص، درمان و پیشگیری از بیماری ارزیابی می‌کنند. در عملکرد بالینی معمولاً مراحل شرح حال، معاینه فیزیکی، تهیه فهرست مشکلات، مشخص کردن تشخیص‌های افتراقی، بررسی‌ها (شامل آزمایشها و تصویربرداری و ...)، رسیدن به تشخیص و در آخر درمان انجام می‌شود. امروزه پیشرفت‌های روزمره علم و گسترش قابل توجه دامنه دانش پزشکی و شناخت بشر از بیماری‌ها منجر به تخصصی شدن پزشکی و تقسیم آن به رشته‌های مختلف شده است. با این حال کماکان ارائه خدمات پزشکی در بیشتر جوامع از سطح مراقبت‌های اولیه بهداشتی، با تمرکز روی عملکرد پزشکان عمومی و پزشکان خانواده شروع می‌شود و بسته به نیاز در سیستم ارجاع بیماران به سطوح دوم و سوم که خدمات پزشکی تخصصی‌تر را ارائه می‌دهند ارجاع می‌شوند.

پزشکی مدرن با انتقاداتی هم مواجه است از جمله عدم دسترسی مناطق محروم و طبقه کم درآمد بعضی جوامع به خدمات پزشکی گران قیمت که در این راه سازمان‌هایی همچون سازمان جهانی بهداشت با تعیین سیاست‌های جهانی و ایجاد مسئولیت در کشورها و سیاستمداران نسبت به سلامت سعی در رفع این نقیصه را دارند.

کاربرد فناوری اطلاعات در پزشکی

رشــد روزافزون صــنایع ارتباطی، مخابراتی و انفورماتیکی، هر روز دنیا را با انقلابی جـدید مـواجه می‌کند . انقلاب فناوری اطلاعات و ارتباطات در کلیه بخش‌های اقتصادی،اجتماعی، سیاسی و امنیتی کشورها تاثیراتی قابل توجه بر جای گذاشته‌است . با توسعه این فناوری در بخش پزشکی، به دنبال تحول عظیمی در نظام ارائه خدمات بهداشتی و درمانی می‌باشیم و یکی از مهمترین حوزه‌های کـاربرد فناوری اطلاعـات، حوزة بهداشـت و درمانی می‌باشد .فناوری اطلاعات از روش‌های متعددی می‌تواند به این حوزه کمک نماید.سیستم‌های ذخیره اطلاعات بیمار، سیستم‌های اطلاعات دارویی، سیستم‌های درمانی و جراحی، سیستم‌های پیگیری درمان، سیستم‌های درمان از راه دور، سیستم‌های راهبری پرستار، رباتهای جراح و سیستم‌های پذیرش بیمار و بسیاری دیگر که در پس پرده طراحی تمام این‌ها یک هدف مشترک وجود دارد و آن تسهیل در کار درمان است. با استفاده از این سیستم‌ها بیمار در کمترین زمان بهترین خدمات را دریافت می‌کند، پزشک تمام وقت از هر جای دنیا که بخواهد به بیماران خود دسترسی دارد و اطلاعات بیماران در همه جا به طور کامل در دسترس است. دسترسی همگانی به اطلاعات پزشکی در بستر شبکه‌های الکترونیکی یک رویا نیست آن را به وضوح می‌توان در سازمان‌های درمانی که به این سیستم‌ها نزدیک شده‌اند مشاهده کرد. سامانه‌هایی مانند ذخیره الکترونیکی اطلاعات سلامت (HER) که می‌تواند اطلاعات بهداشتی، درمانی و سلامتی فرد را پیش از تولد، یعنی زمانی که فرد دوران جنینی را طی می‌کند تا پس از مرگ یعنی وقتی دیگر در قید حیات نیست را به صورت اطلاعات جامعی در یک فایل الکترونیکی ذخیره سازی کرده و آن را در یک شبکه اختصاصی در دسترسی افراد مشخصی قرار دهد، به عنوان نمونه بارزی از کارکردهای فناوری اطلاعات در امر سلامت به شمار می‌رود.


موسسات

بیمارستان سانتا ماریا دِلا اسکالا، اثر فرسکو از دومنیکو دی بارتولو ۱۴۴۱-۱۴۴۲

پزشکی معاصر به طور کلی در یک سامانه مراقبت‌های بهداشتی عمل می‌شود. چارچوب‌های حقوقی، صدور گواهی‌نامه و بودجه‌دهی را دولت‌ها و گاهی در کنارشان سازمان‌های بین‌المللی همچون خیریه‌ها و موسسات مذهبی برقرار می‌کنند. خصوصیات هر سیستم درمانی تاثیر قابل توجهی در چگونه ارائه خدمات پزشکی دارد.


از دوران قدیم ادیان در ارائه خدمات عام‌المنفعه نقش داشته‌اند و این منجر به ایجاد ساختارهای پرستاری و بیمارستانی شد. کشورهای پیشرفته صنعتی (به جز ایالات متحده آمریکا) در بسیاری از کشورهای در حال توسعه خدمات درمانی از طریق سامانه‌های سراسری بهداشتی ارائه می‌دهند، که هدف آنها ارائه این خدمات از طریق پرداخت یکباره دولتی و یا بیمه‌های خصوصی و مشارکتی اجباری است. این منجر به دسترسی تمامی جمعیت کشور به خدمات درمانی بر مبنای نیاز و نه توان پرداخت می‌شود. ارائه خدمات ممکن است توسط ارائه‌کنندگان خصوصی و یا بیمارستان‌ها و درمانگاه‌های دولتی و یا موسسات خیریه و یا ترکیبی از این سه صورت گیرد. بیشتر جوامع قبیله‌ای و ایالات متحده آمریکا هیچ تضمینی برای ارائه خدمات به کل جمعیت ندارند. در این جوامع خدمات درمانی تنها برای کسانی که توان مالی کافی را دارند و یا خوشان را بیمه کرده‌اند و یا توسط کمک مالی مستقیم دولت یا قبیله ارائه می‌شود.

آمپول‌های دارویی مدرن

شفافیت اطلاعات معیار دیگری است که ارائه خدمات درمانی را تعریف می‌کند. دسترسی به اطلاعات در مورد بیماری‌ها، درمان‌ها و کیفیت و قیمت‌گذاری این خدمات تاثیر زیادی روی انتخاب بیماران، مصرف‌کنندگان و در نتیجه متخصصان پزشکی می‌شود. در حالیکه در سیستم درمانی آمریکا به خاطر نبود چنین شفافیتی انتقادات زیادی وجود دارد. قوانین جدید شفافیت بیشتری را تشویق می‌کند. از طرف دیگر میان میزان شفافیت و نگرانی‌هایی همچون محرمانه بودن اطلاعات بیماران و امکان بهره‌برداری تجاری از این اطلاعات وجود دارد.

ارائه

ارائه خدمات پزشکی به سه رده اولیه، ثانویه و ثالثیه تقسیم می‌شود. خدمات بهداشتی اولیه به عنوان اولین مرحله روند درمانی طبقه‌بندی می‌شوند. طبق سازمان بهداشت جهانی در کنفرانس آلما-آتا در ۱۹۷۸، مراقبت‌های بهداشتی اولیه عبارتند از مراقبت‌های ضروری در زمینه سلامت که برای همه افراد و خانواده‌ها قابل دسترسی باشد. بر طبق سازمان جهانی بهداشت خدمات بهداشتی اولیه لازم است پوشش همگانی برای همه مردم داشته باشند، مردم محور باشند و به نیازهای مردم تحت پوشش بپردازند. به فاکتورهای خارج از بحث‌های بیولوژیکی که بر سلامت موثرند توجه کند و شامل مشارکت تمامی اجزاء جامعه باشد. در بسیاری کشورها رکن اصلی ارایه این خدمات پزشکان خانواده هستند که در بیشتر کشورها پزشکان با طی دوره‌های آموزشی خاص مخصوص پزشکی خانواده برای این منظور آماده می‌شوند. این خدمات در خانه‌های بهداشت، مطب پزشکان، درمانگاه‌ها، آسایشگاه‌ها، مدارس، ویزیت‌های خانگی و سایر محل‌های نزدیک به بیمار ارائه می‌شوند. خدمات اولیه درمانی خود در سه سطح متفاوت مطرح می‌شود. سطح اول به دنبال پیشگیری و کاهش احتمال بروز بیماری یا کاهش سلامتی است، سطح دوم شامل خدمات غربالگری جهت شناسایی زودهنگام افراد بیمار است و در سطح سوم درمان و کنترل عوارض بیماری‌ها مطرح است.

در صورت وجود سیستم ارجاع در کشور خدمات مراقبتی ثانویه (یا سطح دو در سیستم ارجاع) توسط متخصصین پزشکی در مطب و یا درمانگاه و یا در بیمارستانهای محلی برای بیماران ارجاع شده از خدمت دهنده اولیه صورت می‌گیرد. ارجاع در صورت نیاز به تخصص و یا فرایندی تخصصی به متخصص صورت می‌گیرد. این شامل خدمات سرپایی و بستری، بخش اورژانس، مراقبت‌های ویژه، جراحی‌ها، فیزیوتراپی، زایمان، واحد آندوسکوپی، آزمایشگاه تشخیص پزشکی و خدمات تصویربرداری پزشکی، مراکز هاسپایس و غیره است. بعضی از ارائه دهندگان خدمات اولیه درمانی ممکن است به درمان در بیمارستان‌ها و زایمان نوزادان در یک سیستم درمانی ثانویه نیز مشغول باشند.

خدمات پزشکی ثالثیه (سطح سوم در سیستم ارجاع) نوعی از خدمات مشاوره‌ای تخصصی است که توسط متخصصین بیمارستانی و مراکز ناحیه‌ای مجهز به امکانات تشخیصی و درمانی که در بیمارستان‌های محلی معمولاً در دسترس نیست ارائه می‌شود. این خدمات شامل مراکز مصدومیت‌ها، مراکز سوختگی، بخش‌های پیشرفته نوزادان، پیوند اعضاء، زایمان با ریسک بالا، پرتودرمانی، بخش‌های سرطان، جراحی اعصاب و سایر مداخلات پیچیده جراحی و پزشکی می‌شود.

گاه از خدمات سطح چهار هم نام برده می‌شود که در واقع اشاره به خدمات تخصصی تر منشعب از مراکز سطح سه است که معمولاً دسترسی محدودتری دارند. این خدمات شامل روش‌های آزمایشی و تحقیقاتی و بعضی روش‌های ناشایع جراحی و تشخیصی هستند.

خدمات پزشکی مدرن همچنین وابسته به اطلاعاتی است که هنوز در بسیاری از مراکز بر مبنای کاغذ است و هر روز بیشتر به صورت الکترونیکی صورت می‌گیرد.

سازمان بهداشت جهانی

نوشتار اصلی: سازمان بهداشت جهانی
پرچم سازمان بهداشت جهانی

سازمان بهداشت جهانی (WHO) یکی از آژانس‌های تخصصی سازمان ملل متحد است که در تابستان ۱۹۴۸ در ژنو (واقع در سوییس) آغاز به کار کرد. اولویت‌های اولیه این سازمان مالاریا، سل، بیماری‌های جنسی، سلامت مادر و کودک، مهندسی بهداشتی و تغذیه بود. سازمان جهانی بهداشت جهت دهی و هماهنگ‌سازی مراجع سلامت در ساختار سازمان ملل متحدد را عهده‌دار است. این سازمان هدایت امور مربوط به سلامت در سطح جهان، شکل دادن به برنامه‌های تحقیقاتی، تعیین استانداردها، تبیین سیاست‌گذاری شاهد مبنا، ارائه حمایت فنی به کشورها و نظارت و ارزیابی رویکردهای سلامتی را عهده‌دار است. به دنبال تغییرات جهانی در زمینه سلامت و بحران‌هایی که این سازمان در اواخر قرن بیستم با آن‌ها روبرو بود، این سازمان امروزه به دنبال بازیابی موقعیت در معرض خطر خود به عنوان هماهنگ‌کننده و رهبری سلامت در جهان، با در پیش‌گیری رویکرد سلامت جهانی به جای سلامت بین‌المللی است.

موسسات و سازمان‌های پزشکی در ایران

نوشتار‌های اصلی: پزشکی در ایران، وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی ایران، سازمان نظام پزشکی و سازمان پزشکی قانونی

در ایران تدوین و ارائه سیاست‌ها، تعیین خط مشی‌ها و برنامه ریزی برای فعالیت‌های مربوط به تربیت نیروی انسانی گروه پزشکی، پژوهشی، خدمات بهداشتی- درمانی، دارویی، بهزیستی و تأمین اجتماعی بر عهده وزارت بهداشت است. همچنین این وزارتخانه ایجاد نظام هماهنگ بهداشت، درمان و آموزش پزشکی و گسترش شبکه تلفیقی بهداشت و درمان را بر عهده دارد. تعیین رشته‌ها و مقاطع تحصیلی مورد نیاز ایران و اجرای برنامه‌های تربیت نیروی انسانی گروه پزشکی از دیگر وظایف قانونی این وزارتخانه است.

شاخه‌ها

در ایران افراد برای پزشکی و یا اخد یکی از تخصص‌های پزشکی لازم است پس از اخذ دیپلم یا مدرک پیش دانشگاهی در ابتدا دوره هفت ساله دکتری حرفه‌ای را بگذرانند، شامل سه دوره علوم پایه، کارآموزی و کارورزی که در نهایت به عنوان پزشک عمومی شناخته می‌شوند. هر پزشک عمومی پس از چند سال تحصیل در یکی از رشته‌های تخصصی بعنوان متخصص آن رشته پزشکی شناخته می‌شود. هر متخصص یکی از رشته‌های تخصصی پزشکی پس از گذراندن دو تا سه سال دیگر بعنوان فوق‌تخصص یک رشته زیر گروه آن رشته تخصصی شناخته می‌شود. سایر دوره‌های آموزشی برای پزشکان متخصص که طول دوره آنها کمتر از دو سال است، دوره‌های فلوشیپی یا تکمیل تخصص گفته می‌شوند، و این دوره‌ها منجر به اخذ مدرک نشده و به عنوان فوق تخصص تلقی نمی‌گردد. پی اچ دی (PHD) مدرک دکترای ناپیوسته در رشته‌های علوم پایه پزشکی است، فعالیت این افراد بیشتر غیربالینی و در فعالیت‌های دانشگاهی، تحقیقی و تدریس است.

علوم پایه

رشته نام مدرک نوع تحصیل
ایمونولوژی پزشکی دکتری PhD
کارشناسی ارشد
ناپیوسته
باکتری شناسی دکتری PhD ناپیوسته
بیوشیمی بالینی دکتری PhD
کارشناسی ارشد
ناپیوسته
ژنتیک پزشکی دکتری PhD ناپیوسته
علوم تشریحی دکتری PhD
کارشناسی ارشد
ناپیوسته
فارماکولوژی دکتری PhD ناپیوسته
فیزیک پزشکی دکتری PhD
کارشناسی ارشد
ناپیوسته
فیزیولوژی دکتری PhD
کارشناسی ارشد
ناپیوسته
ژنتیک انسانی کارشناسی ارشد ناپیوسته
سم‌شناسی کارشناسی ارشد ناپیوسته
میکروب شناسی کارشناسی ارشد ناپیوسته

تخصص‌ها

در ایران اکثر تخصص‌های پزشکی جهانی وجود دارد و تدریس می‌شود:

تخصص‌های تشخیصی

یک پزشک در حال بررسی ماموگرافی که معمولاً برای غربالگری سرطان سینه انجام می‌شود
  • آسیب شناسی دستیاری (تخصص)
  • رادیولوژی دستیاری (تخصص)

تخصص‌های طب داخلی

نوشتار اصلی: پزشکی داخلی

طب داخلی یک تخصص پزشکی مجزا است که به خصوص با تشخیص، کنترل و درمان غیر جراحی بیماری‌های غیر معمول و یا وخیم سروکار دارد، چه مربوط به یک دستگاه بدن و یا چندین دستگاه به طور کلی. تاکید خاص این زمینه پزشکی روی ارگانهای داخلی بدن است. از آنجا که معمولاً بیماران این متخصصین وضعیت وخیمی دارند کار این متخصصان بیشتر در بیمارستان‌ها است. قبلاً این تخصص زیر شاخه (فوق تخصص) نداشت و این متخصصین عمومی همه نوع بیماری را ویزیت می‌کردند اما امروزه این شیوه کمتر به کار می‌رود و بیشتر متخصصین داخلی در فوق تخصص خاصی فعالیت می‌کنند. به عنوان مثال متخصصین گوارش فقط به بیماری‌های دستگاه گوارش می‌پردازند و یا متخصصین کلیه فقط درمان بیماری‌های کلیوی را عهده‌دار می‌شوند.

فوق تخصص‌های زیادی در پزشکی داخلی وجود دارد:

  • بیماری‌های قلب و عروق دستیاری (تخصص)
    • بیماری‌های قلب و عروق فوق تخصص
    • بیماری‌های قلب اطفال فوق تخصص
    • اینترونشنال کاردیولوژی فلوشیب
  • طب اورژانس
  • غدد درون ریز و متابولیسم فوق تخصص
    • غدد اطفال فوق تخصص
  • گوارش داخلی فوق تخصص
    • گوارش اطفال فوق تخصص
  • بیماری‌های اعصاب دستیاری (تخصص)
    • اعصاب اطفال، فوق تخصص
  • بیماری‌های عفونی گرمسیری دستیاری (تخصص)
    • عفونی اطفال، فوق تخصص
  • روماتولوژی فوق تخصص
  • نفرولوژی فوق تخصص
    • کلیه اطفال، فوق تخصص
  • بیماری‌های ریه فوق تخصص
  • خون وسرطان وبالغین فوق تخصص

تخصص‌های جراحی

یک جراح فوق تخصص توراکس در حال عمل جایگزینی دریچه میترال
نوشتار اصلی: جراحی
  • درماتولوژی دستیاری (تخصص)
  • ارتوپدی دستیاری (تخصص)
  • جراحی عمومی دستیاری (تخصص)
  • جراحی کلیه ومجاری ادراری -تناسلی دستیاری (تخصص)
  • جراحی مغز و اعصاب دستیاری (تخصص)
  • چشم پزشکی دستیاری (تخصص)
  • جراحی زنان و زایمان دستیاری (تخصص)
  • گوش و حلق و بینی دستیاری (تخصص)
  • اروانکولوژی فلوشیب
  • ارولوژی اطفال فلوشیب
  • استرابیسم فلوشیب
  • پیوند کلیه فلوشیب
  • جراحی سر و گردن فلوشیب
  • جراحی عروق فلوشیب
  • قرنیه فلوشیب
  • گلوکوم فلوشیب
  • جراحی اطفال فوق تخصص
  • توراکس فوق تخصص
  • جراحی قلب و عروق فوق تخصص
  • جراحی پلاستیک فوق تخصص

سایر تخصص‌های اصلی

  • پزشکی کودکان دستیاری (تخصص)
  • نوزادان فوق تخصص
  • ایمونولوژی وآلرژی اطفال فوق تخصص
  • ویتره ورتین فلوشیب
  • بیهوشی دستیاری (تخصص)
  • پرتودرمانی دستیاری (تخصص)
  • پزشکی اجتماعی دستیاری (تخصص)
  • پزشکی هسته‌ای دستیاری (تخصص)
  • پزشکی قانونی دستیاری (تخصص)
  • روانپزشکی دستیاری (تخصص)
  • طب اورژانس دستیاری (تخصص)
  • طب کار دستیاری (تخصص)
  • آنکولوژی فلوشیب
  • اتولوژی و نورواتولوژی فلوشیب
  • پریناتولوژی فلوشیب
  • مراقبت‌های ویژه پزشکی فلوشیب
  • نازائی فلوشیب
  • درماتوپاتولوژی فلوشیب
  • جراحی سرطان فلوشیب
  • رینولوژی فلوشیب
  • روانپزشکی اطفال فوق تخصص

زمینه‌های میان‌رشته‌ای

برخی زیر تخصص‌های میان رشته‌ای پزشکی عبارتند از:

  • نانوفناوری پزشکی،که با کاربردهای فناوری نانو در علوم پزشکی درگیر است.
  • اخلاق پزشکی، که درگیر اصول اخلاقی و سیرتی موثر در قضاوت و عملکرد پزشکی است.
  • طب اعتیاد با درمان اعتیاد درگیر است.
  • مهندسی پزشکی زمینه‌ای است که با کاربرد مهندسی در عملکرد پزشکی سروکار دارد.
  • داروشناسی بالینی در مورد تاثیر سیستم‌های درمانی بر بیماران است.
  • تراپوتیک زمینه‌ای است که با درمان‌های مختلف مورد استفاده در بیماری‌ها و بهبود سلامتی سروکار دارد.

آموزش

در برنامه‌های آموزشی پزشکی هنوز هم شیوه خاصی از آموزش مرکزیت دارد که به مکتب اوسلری معروف است. ویلیام اوسلر که پزشک و آموزگار برجسته‌ای بود نوشته است: «این یک قانون ایمن است که هیچ آموزش کتابی بدون بیمار انجام نشود، چرا که همیشه بهترین آموزش آن است که توسط خود مریض صورت گیرد.» این مکتب به دلیل آنکه در عمل موثر بوده همچنین ادامه یافته و از پایه‌های اصلی برنامه‌های آموزشی پزشکی محسوب می‌شود. تمامی اشکال آموزش پزشکی به دنبال آماده کردن دانشجویان برای طبابت مسوولانه هستند. لذا این دانشجویان لازم است مقادیر قابل توجهی تئوری و دانش را فراگیرند و درنهایت آنچه توانایی‌شان را محک می‌زند نه دانش آنها بلکه عملکردشان است. هدف از آموزش پزشکی انتقال دانش، انتقال مهارت‌ها و ارزش‌های این حرفه به شکلی مناسب و هماهنگ است.

ساختار کلی آموزش پزشکی در جهان با تفاوت‌هایی همسان است. برنامه دوره دکتری عمومی پزشکی در ایران شامل چندین مرحله است که در تمامی دانشگاه‌های علوم پزشکی کشور به یک شکل اجرا می‌شود. در مرحله اول دروس عمومی و علوم پایه تدریس می‌شود. در پایان این مرحله امتحان جامع علوم پایه برگزار می‌شود و قبولی در این امتحان شرط ورودبه مرحله بعدی است. در مرحله دوم نشانه‌شناسی و فیزیوپاتولوژی مورد تدریس قرار می‌گیرد دانشجویان پزشکی پس از این دوره می‌توانند وارد دوره کارآموزی بالینی شوند و در آخر دوره کارورزی (اینترنی) است که زیر نظارت مستقیم پزشکان باتجربه می‌توانند به تشخیص و درمان بیماران بپردازند. طبق قوانین ایران حداقل سنوات تحصیلی مجاز جهت تحصیل در دوره دکتری عمومی پزشکی ۷ سال و حداکثر ۱۰ سال است.

اخلاق پزشکی

اخلاق پزشکی اهمیت زیادی برای خودمختاری بیمار قایل است و لازمه آن آگاهی بیمار از همه حقایق شناخته شده است، در تصویر پزشک در حال مشاوره و توضیح یافته‌های رادیولوژی مشاهده می‌شود.
نوشتار اصلی: اخلاق پزشکی

اخلاق پزشکی شاخه‌ای از اخلاق است که آموزه‌هایش در راه تعالی حرفه پزشکی به کار می‌رود. پزشکان اخلاق را به عنوان چارچوبی فراتر از قانون و به اراده خود به کار گرفته و به آن عمل می‌کنند. اخلاق پزشکی بحثی در حوزه اخلاق هنجاری کاربردی است و هدف آن حل مشکلات خاصی است که در عمل به پزشکی و تحقیقات زیستی به وجود می‌آید. اخلاق پزشکی به عنوان مبحثی جداگانه از اخلاق اولین بار در ۱۹۷۰ مطرح شد. مرکز اخلاق و حیات (مرکز هاستینگز)، موسسه کندی، مرکز اخلاق زیستی دانشگاه جرج تاون و مجلاتی همچون فسلفه و پزشکی و پزشکی نظری و اخلاق پزشکی طلایه داران آن بودند. اخلاق پزشکی به موضوعاتی همچون رابطه میان پزشک از یک سو و بیماران و همراهان از سوی دیگر، تعاملات پزشک با دیگر پزشکان، روابط تیم پزشکی و پرسنل بیمارستانی با یکدیگر می‌پردازد. در اخلاق پزشکی بحثهایی همچون خودمختاری بیمار، رضایت بیمار، منفعت بیمار، عدالت در حق بیماران و موضوعات پرچالشی همچون اتانازی، ژنتیک و کلونینگ انسان، لقاح مصنوعی، باروری آزمایشگاهی مطرح است.

کنترل قانونی

همیشه این بحث در میان پزشکان وجود داشته که تنها یک شخص از درون این حرفه با همان میزان تجربه و آموزش می‌تواند در مورد دیگری قضاوت کند. اما پزشکان خود بخشی از مجموعه بزرگتری سیستم مراقبت‌های سلامتی در جامعه هستند. هر سیستم درمانی محیط قانون‌گذاری مخصوص خود را دارد که خود وابسته به سیستم‌های گسترده‌تر اجتماعی و سیاسی است. بنابراین برای اینکه کنترل قانونی پزشکی موثر باشد لازم است بر مبنا و تکمیل کننده ارکان قانونی موجود در سیستم سلامت و آموزش باشد.

مراجع قانونی در پزشکی معمولاً سه عملکرد اصلی را تحت پوشش قرار می‌دهند. تعیین استاندارها که در زمینه آموزش، رفتار اخلاقی، صلاحیت، کارایی و رفتار قراردادی صورت می‌گیرد. دوم نظرات بر عمل به این استانداردها و در آخر مداخله برای اطمینان از برقرار بودن و یا نبودن آنها صورت می‌گیرد

کنترل قانونی در ایران

در ایران صدور پروانه طبابت و سایر تخصص‌های بهداشتی از وظایف وزارت بهداری است.

از طرف دیگر رسیدگی به شکایت‌های مربوط به امور پزشکی در ایران بسته به نوع شکایت طبق قانون اصلاح مقررات امور پزشکی و دارویی (۲۹ فروردین ۱۳۷۴) می‌تواند در صلاحیت دادگاه‌های عمومی و یا دادگاههای انقلاب اسلامی باشد، اما رسیدگی به بیشتر شکایت در صلاحیت سازمان تعزیرات حکومتی است.

قصور و خطاهای پزشکی

از دیدگاه حقوقی خطاهای پزشکی با قصور در پزشکی تفاوت دارند. خطاهای پزشکی یک عمل ناخواسته است که به نتیجه مطلوب در امر طبابت منجر نمی‌شود. از طرفی خطای جزایی پزشکی یا قصور به آن دسته از خطاهایی اطلاق می‌شود که اولاً باید موجب ایجاد عارضه و آسیبی شده باشد و ثانیاً این عارضه ناشی از قصور و یا تقصیری از ناحیه کادر درمان باشد.

انتقادات از پزشکی مدرن

از بزرگترین مشکلات پزشکی مدرن عدم دسترسی به آن در مناطق محروم واقشار کم درآمد است. میان فقرا و ثروتمندان یک فاصله درآمدی وجود دارد که به ویژه در درمان‌های پرهزینه‌ای چون درمان ایدز و سل آشکار می‌شود. اکثریت منابع پزشکی و درمان‌ها در کشورهای ثروتمند و با شیوع پایین بیماری‌ها به خصوص نیمکره غربی متمرکز شده‌اند. از سوی دیگر کشورهای در حال توسعه و عقب‌افتاده دنیا شیوع بالایی از ایدز دارند ولی فاقد منابع کافی برای درمان آن هستند.

خطاهای پزشکی و تجویز زیاد از حد دارو و سایر بیماری‌های ناشی از درمان هم از مشکلات دیگر مورد توجه هستند. متخصصین مهندسی فاکتور انسانی عقیده دارند که پزشکی می‌تواند با اتخاذ ایده‌های مورد استفاده در ایمنی هوانوردی که از خطرات قرار دادن مسوولیت زیاد روی دوش یک ابرانسان و انتظار از او برای خطا نکردن فایده ببرد. سیستم‌های گزارش دهی و سازوکارهای وارسی هر روزه بیشتر در تشخیص منبع خطاها و بهبود عملکرد به کار می‌روند. روش‌های تشخیصی بالینی در برابر روش‌های آماری و الگوریتمی قبلاً در تشخیص روانپزشکی به کار برده شده‌اند و برتری روش‌های آماری مشخص شده است. در یک متاآنالیز در سال ۲۰۰۰ که این روش‌ها در پزشکی و روانشناسی مورد مقایسه قرار گرفتند به طور کلی روش‌های مکانیکی و آماری در بیشتر موارد و نه همه موارد برتری داشتند.

نابرابری در کیفیت خدمات در جمعیت‌ها نیز یکی دیگر از موضوعات مورد مناقشه است. به عنوان مثال در مطالعه‌ای مشخص شد که افراد پیر دچار مشکلات روانی از مراقبت‌های ضعیفتری در طی بستری برخوردار بودند.

منبع: fa.wikipedia.org




  

                  


  • آخرین ویرایش:شنبه 7 شهریور 1394
  • برچسب ها:علم پزشکی ،
نظرات()   
   
دوشنبه 11 خرداد 1394  10:46 قبل از ظهر
نوع مطلب: (فیزیک ،) توسط: Mohammad Sadr

علم فیزیک

فیزیک (به زبان یونانی φύσις، طبیعت و φυσικῆ، دانش طبیعت) علم مطالعهٔ خواص طبیعت است. این علم را عموماً علم ماده (Matter) و حرکت و رفتار آن در فضا و زمان می‌دانند. این ماده می‌تواند از ذرات زیر اتمی تا کهکشان‌ها و اجرام بسیار بزرگ آسمانی باشد. فیزیک از مفاهیمی مانند انرژی، نیرو، جرم، بار الکتریکی، جریان الکتریکی، میدان الکتریکی، الکترومغناطیس، فضا، زمان، اتم و نورشناسی استفاده می‌کند. اگر بطور وسیع تر سخن بگوییم، هدف اصلی علم فیزیک بررسی و تحلیل طبیعت است و همواره این علم در پی آن است که رفتار طبیعت را در شرایط گوناگون درک و پیش بینی کند.

فیزیک یکی از قدیمی‌ترین رشته‌های دانشگاهی است و شاید قدیمی‌ترین مبحث آن را بتوان نجوم و اخترشناسی نامید. مدارکی وجود دارد که نشان می‌دهد هزاران سال پیش از میلاد مسیح، اقوامی همچون سامری‌ها و همچنین اقوامی در مصر باستان و اطراف ایندوس، تحقیقات و درک اندکی از حرکت خورشید، ماه و ستارگان داشته‌اند.

تاریخچه

از دوران باستان، انسان‌ها سعی می‌کردند که رفتار طبیعت را درک و پیش بینی کنند. در ابتدا، این گونه پرسش‌ها در مورد طبیعت و رفتار آن، در قلمرو فلسفه دسته‌بندی می‌شد. به همین دلیل است که در نوشته‌های فیلسوفان باستان همچون ارسطو، افلاطون و بطلمیوس و ... نوشته‌های بسیاری در مورد رفتارهای طبیعت، مخصوصاً حرکت ستارگان و خورشید می‌بینیم. در بعضی از این نوشته‌ها، مواردی وجود داشت که بررسی پدیده‌های آسمانی را با افسانه‌ها و اعتقادات مردمان آن دوره از تاریخ آمیخته می‌کرد و علی‌رغم پیش بینی‌های درست، نمی‌توانست باعث متقاعد شدن آیندگان شود. البته در این دوران فیلسوفانی همچون تالس هم بودند که تمامی تلاش خود را برای دور ماندن از دلایل ماوراءالطبیعه می‌کردند. به خاطر همین تلاش‌ها در بسیاری از منابع تاریخی به تالس لقب نخستین چهرهٔ علم را داده‌اند. یکی از کارهای مهم وی در حوزه ستاره‌شناسی، پیش بینی خورشیدگرفتگی در سال ۵۸۵ قبل از میلاد مسیح است.

آیزاک نیوتن (۱۶۴۳–۱۷۲۷)

از همین دوره بود که شاخه‌ای از فلسفه جدا شد که نام آن را فلسفه طبیعی نهادند و سالیان طولانی ادامه یافت. تا حدوداً در قرن هفدهم میلادی که دوباره با حضور چهره‌های بزرگ و برجسته‌ای همچون آیزاک نیوتن و گوتفرید لایبنیتس می‌رفت که دوباره تحولی عظیم در علم و نحوه نگرش به آن مخصوصاً در ریاضیات و فیزیک ایجاد شود. با چاپ شدن کتاب نیوتن در سال ۱۶۸۷ با نام اصول ریاضی فلسفه طبیعی (همان‌طور که پیداست همچنان از عبارت فلسفه طبیعی در عنوان آن استفاده شده) تقریباً این نوع نگرش به فیزیک و ریاضیات به پایان راه خود رسید و نیوتن و همکاران وی در قرن هفدهم میلادی، نحوه نگرشی نو به طبیعت را بنیان‌گذاری کردند که امروزه به فیزیک کلاسیک معروف است. البته ذکر این نکته الزامی است که این جنبش، قبل از قرن هفدهم، با تلاش دانشمندانی چون گالیلئو گالیله، نیکلاس کوپرنیک و یوهان کپلر آغاز شده بود و در زمان نیوتن به اوج خود رسید.
پس از قرن هفدهم، فیزیک و ریاضیات با سرعت قابل توجهی توسعه یافتند و دانشمندان زیادی در شاخه‌های مختلف این دو علم، توانستند پاسخ بسیاری از پرسش‌های خود را بیابند. این روند تا قرن نوزدهم ادامه داشت. جامعه فیزیکدانان در قرن نوزدهم، عموماً گمان می‌کردند که با کشفیات جیمز کلرک ماکسول در حوزه الکترومغناطیس و معادله بندی چگونگی ایجاد شدن میدان الکتریکی و مغناطیسی، توسط بارها و جریان‌های الکتریکی، فیزیک به نقطه تکامل خود رسیده است و دیگر هیچ پدیده طبیعی وجود ندارد که نتوانند آن را توجیه و پیش بینی کنند. اما در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بود که پدیده‌هایی توسط برخی از فیزیک دانان مشاهده شد که با علم فیزیک آن زمان قابل توضیح نبود و یا اگر توضیحی ارائه می‌شد، در آن تناقض‌هایی وجود داشت. در این زمان بود که فیزیک دانان تقریباً به دو دسته تقسیم شدند.

نسخه‌ای از کتاب پرینسیپیا با دست خط آیزاک نیوتن

دسته‌ای سردمدار پایه‌گذاری فیزیکی جدید، که در آن اشکالات و کاستی‌های فیزیک کلاسیک جبران شده باشد، بودند و دسته‌ای سر سختانه در مقابل هر گونه تغییر مقاومت می‌کردند و می‌کوشیدند که پدیده‌های جدید را با همان فیزیک کلاسیک (یا نیوتنی) توضیح دهند. سر انجام ماکس پلانک بر پایه تلاش‌های دانشمندان قبل از خود همچون رابرت هوک، کریستیان هویگنس، توماس یانگ و لئونارد اویلر توانست نظریه مکانیک کوانتومی را ارائه دهد و همین‌طور آلبرت اینشتین توانست نظریه نسبیت را ارائه و با موفقیت از آن دفاع کند. در همین سال‌ها بود که فیزیک دانان پذیرفتند، با وجود اینکه فیزیک کلاسیک در حوزه مورد بحث خود (که عموماً پدیده‌هایی آزمایش پذیر بودند) خالی از هرگونه خطا است، اما نیاز به ایجاد شاخه‌ای جدید در علم فیزیک با نام فیزیک نوین است. پس از آلبرت اینشتین، تئوری مکانیک کوانتومی و همچنین فیزیک اتمی با تلاش دانشمندان بزرگی چون ورنر کارل هایزنبرگ، آروین شرودینگر، ولفگانگ پائولی و پل دیراک هر روز کامل تر شد و این تکامل روزافزون علم فیزیک، تا به امروز در ده‌ها گرایش و شاخه ادامه دارد.

نظریه‌های اصلی

پرتره رسمی اینشتین در سال ۱۹۲۱، بعد از دریافت جایزه نوبل فیزیک

در علم فیزیک، ما با سامانه‌های بسیار متفاوتی سرو کار داریم، اما نظریه‌های اصلی که در هسته علم فیزیک قرار دارند، توسط همه فیزیک دانان مورد استفاده قرار می‌گیرند. در فیزیک کلاسیک، ما با نظریه‌هایی سروکار داریم که حرکت اشیاء که ابعاد و سرعت‌هایی که قابل تصور و عموماً آزمایش پذیرند را، پیش بینی و تحلیل می‌کنند. زمانی که صحبت از ابعاد قابل تصور برای عموم مردم می‌شود، منظور از ابعادی فرا اتمی و فرا ملکولی شروع می‌شود و تا ابعاد سیارات را در بر می‌گیردو سرعت قابل تصور، عموماً سرعتی کمتر از سرعت نور است. اما هنگامی که سیستم‌های مورد بررسی ما، ابعادی فراتر از حد تصور ما به خود می‌گیرند، مثل منظومه‌ها، کهکشان‌ها و دیگر سیستم‌های عظیم ستاره‌ای و آسمانی و یا ابعادی بسیار کوچک، مثل ابعادی زیر اتمی و حتی کوچکتر، فیزیک و مکانیک کلاسیک از خود ضعف نشان می‌دهد و دیگر قدرت پیش بینی و درک صحیح واقعیات را ندارد. به همین دلیل تئوری‌هایی که اینگونه سیستم‌ها را تحلیل می‌کنند، در حوزه فیزیک جدید صورت بندی می‌شود.
البته کاملاً بدیهی است، این تعاریفی که در اینجا ارائه می‌شود کاملاً شکلی عمومی دارند و در علم فیزیک، مرز واضحی میان فیزیک کلاسیک و فیزیک جدید به هیج وجه وجود ندارد. به صورتی که برخی از فیزیک دانان، فیزیک جدید را شکل تکامل یافته و تصحیح شده فیزیک کلاسیک می‌دانند، اما برخی از فیزیک دانان که مهمترین آنها ورنر کارل هایزنبرگ بوده‌است، همان‌طور که در کتاب خود جز و کل می‌گوید، فیزیک کلاسیک یک معقوله کاملاً جدا، فرمول بندی شده، بدون ایراد و کامل است اما در حوزه سیستم‌های مورد بررسی خودش و نمی‌توان فیزیک جدید را شکل تکامل یافته فیزیک کلاسیک دانست.

هدف اصلی علم فیزیک توصیف تمام پدیده‌های طبیعی قابل مشاهده و غیرقابل مشاهده برای بشر، توسط مدل‌های ریاضی (به اصطلاح کمی کردن طبیعت) است. تا قبل از قرن بیستم، با دسته‌بندی پدیده‌های قابل مشاهده تا آن روز، فرض بر این بود که طبیعت از ذرات مادی تشکیل شده‌است و تمام پدیده‌ها به واسطهٔ دو نوع برهمکنش بین ذرات (برهمکنش‌های گرانشی و الکترومغناطیسی) رخ می‌دهند. برای توصیف این پدیده‌ها نظریه‌های زیر به تدریج شکل گرفته و تکامل یافتند:

  • مکانیک کلاسیک (توصیف رفتار اجسامی که اندازه‌ای معمولی دارند و با سرعتی معمولی در حال حرکتند)
  • الکترومغناطیس (توصیف رفتار مواد و اجسام دارای بار الکتریکی)
  • ترمودینامیک و مکانیک آماری (توصیف پدیده‌های مرتبط با گرما بر حسب کمیت‌های ماکروسکوپی و یا میکروسکوپی)

به مجموع این نظریه‌ها فیزیک کلاسیک گفته می‌شود.

ورنر هایزنبرگ، برنده جایره نوبل فیزیک در سال ۱۹۳۲، از تأثیر گذارترین افراد در توسعه فیزیک اتمی

در ابتدای قرن بیستم پدیده‌هایی مشاهده شدند که توسط این نظریه‌ها قابل توصیف نبودند.

بعد از پیشرفتهای بسیار بنیادین در ربع اول قرن بیستم، نظریه‌های فیزیکی با نظریه‌های کاملتری که این پدیده‌ها را نیز توصیف می‌کردند جایگزین گشتند. مهم‌ترین تغییر، تشکیل دو دینامیک متفاوت برای اجسام کوچک و اجسام بزرگ است. چون دینامیک اجسام بزرگ از لحاظ ساختاری و مفاهیم به دینامیک قبلی نزدیکی زیادی دارد (بر خلاف دینامیک اجسام ریز که ساختاری کاملاً متفاوت دارد) نظریه‌ها به دو دسته دینامیک کلاسیک اصلاح شده (با شالوده مکانیک نیوتنی) و کوانتمی تقسیم شدند.
نظریه‌های دیگری درفیزیک مدرن به تدریج شکل گرفتن که عبارت اند از:

  • نسبیت عام (برهمکنش گرانشی و دینامیک اجسام بزرگ)
  • مکانیک کوانتمی (دینامیک اجسام ریز)
  • مکانیک آماری (حرکت آماری ذرات بر پایه دینامیک کوانتمی)
  • الکترودینامیک کلاسیک (برهمکنش الکترومغناطیسی و نسبیت خاص)
نموداری ابتدایی، که قلمروهای اصلی فیزیک را به صورت ساده نشان می‌دهد

بعدها با پیدا شدن دو برهمکنش دیگر (برهمکنش هسته‌ای قوی و برهمکنش هسته‌ای ضعیف) برای فرمولبندی آنها هم اقدام شد و از نسبیت خاص برای تمام نظریه‌ها استفاده شد و کل نظریه‌ها عبارت شدند از:

۱- نسبیت عام

۲-مکانیک آماری

۳- الکترودینامیک کوانتومی QED (برهمکنش الکترومغناطیسی و دینامیک کوانتومی)

۴-کرومودینامیک کوانتومی QCD (برهمکنش هسته‌ای قوی و دینامیک کوانتومی)

۵-نظریه ضعیف کوانتومی (برهمکنش هسته‌ای ضعیف و دینامیک کوانتمی بعداً با تلفیق با الکترودینامیک نظریه الکترو ضعیف کوانتومی را ساخت)

کنفرانس سلوی در سال ۱۹۲۷

تمام این نظریه‌ها به جز نسبیت عام از دینامیک کوانتومی استفاده می‌کنند. به مجموعه‌ای ازQED وQCD ونظریه ضعیف اصطلاحآ مدل استاندارد ذرات بنیادی گفته می‌شود. امروزه بسیاری از فیزیکدانان به دنبال متحد کردن چهار برهمکنش (نظریه وحدت بزرگ) می‌باشند که مشکل اصلی وارد کردن گرانش و استفاده از دینامیک کوانتومی برای گرانش می‌باشد. نظریه‌های گرانش کوانتومی و به خصوص نظریه ریسمان از نمونه‌های این تلاشها است. همچنین بیشتر نظریه‌های جدید از مفهومی به نام میدان استفاده می‌کنند که به نظریه‌های میدان مشهور هستند.

گرایش‌های گوناگون فیزیک

جدول زیر بسیاری از زمینه‌ها و زیرزمینه‌های فیزیک به همراه نظریه‌های مربوط و مفاهیم به کار رفته در آنها را در بر می‌گیرد.

زمینه زیرزمینه‌ها نظریه‌های اصلی مفاهیم
اخترفیزیک کیهان‌شناسی، گرانش، اخترفیزیک در انرژی-بالا، اخترفیزیک سیاره‌ای، فیزیک فضا، اختر فیزیک ستاره‌ای مهبانگ، تورم کیهانی، نسبیت عام، قانون گرانش عمومی نیوتن، سیاهچاله، تابش زمینه کیهانی، ریسمان کیهانی، کیهان، انرژی تاریک، ماده تاریک، کهکشان، گرانش، موج گرانشی، تکینگی گرانشی، سیاره، منظومه شمسی، ستاره، ابرنواختر، عالم
فیزیک اتمی، مولکولی و اُپتیک فیزیک اتمی، فیزیک مولکولی، اختر فیزیک اتمی و مولکولی، فیزیک شیمی، اُپتیک، فوتونیک، فیزیک پلاسما مکانیک کوانتومی، اُپتیک کوانتومی، شیمی کوانتومی، نظریه اطلاعات کوانتومی فوتون، اتم، مولکول، پراش، نور، موج الکترومغناطیسی، لیزر، قطبش، خط طیفی، اثر کازیمیر
فیزیک ذرات فیزیک هسته‌ای، اخترفیزیک هسته‌ای، اخترفیزیک ذره‌ای، پدیدارشناسی فیزیک ذره‌ای مدل استاندارد، نظریه کوانتومی میدان، الکترودینامیک کوانتومی، کرومودینامیک کوانتومی، نظریه الکتروضعیف، نظریه میدان مؤثر، نظریه میدان شبکه، نظریه پیمانه‌ای شبکه، نظریه پیمانه‌ای، ابرتقارن، نظریه وحدت بزرگ، نظریه ریسمان، نظریه ابرریسمان، نظریه-م نیروهای پایه در فیزیک (گرانشی، الکترومغناطیسی، ضعیف و قوی)، ذرات بنیادی، فیزیک بنیادی، اسپین، ضدماده، شکست تقارن خودبخود، نوسان نوترینو، مکانیسم الاکلنگی، پوسته، ریسمان، گرانش کوانتمی، نظریه همه چیز، انرژی خلاء
فیزیک ماده چگال فیزیک حالت جامد، فیزیک فشاربالا، فیزیک دما پایین، فیزیک سطح، نانو اندازه، فیزیک پلیمر مکانیک کوانتومی، نظریه بی‌سی‌اس، موج بلوخ، گاز فرمی، مایع فرمی، نظریه بس ذره‌ای
حالت‌های ماده (گاز، مایع، جامد، چگالش بوز-اینشتین، ابررسانایی، ابرشاره)، رسانایی الکتریکی، مغناطیس، خودسامان‌دهی، اسپین
فیزیک کاربردی فیزیک شتاب‌دهنده‌ها، آکوستیک، زیست‌فیزیک، فیزیک شیمی، فیزیک ارتباطات، فیزیک اقتصاد، مهندسی فیزیک، دینامیک شاره‌ها، ژئوفیزیک، فیزیک مواد، فیزیک پزشکی، نانوتکنولوژی، اُپتیک، شیمی فیزیک، فیزیک شمارش، فیزیک پلاسما، دستگاه‌های حالت جامد، شیمی کوانتمی، الکترونیک کوانتمی، نظریه اطلاعات کوانتومی، دینامیک خودرو


منبع: fa.wikipedia.org






  

                  























  • آخرین ویرایش:شنبه 7 شهریور 1394
  • برچسب ها:فیزیک ،
نظرات()   
   
آخرین پست ها