أثر منابر برنامجات البرمجيات المفتوحة على الابتكارات في مجال البحوث المتعلقة بالميكاترونيك

Specialized Open hardware for AI and Vision

ومع أن الرؤية الحاسوبية أصبحت جزءا لا يتجزأ من النظم الملاحية، فقد ظهرت منابر متخصصة من الأجهزة المفتوحة لمعالجة الحمولة الحاسوبية، وقد توفر وحدة التصوير التي تعمل على الموجات المفتوحة (على أساس متحكم صغير مع مسرعات الأجهزة) برامج حاسوبية مفتوحة للمصادر المفتوحة لمهام تجهيز الصور في الوقت الحقيقي مثل تعقب الألوان وكشف الوجهات وقراءة رموز أجهزة التصوير الكبريتي، وهي متاحة مجانا، مما يتيح للباحثين إدماج أجهزة الاستشعار البرمجية أو تغيير الصورة.

مراقبو الآلية المفتوحة والمراقبون الآليون المتخصصون

وقد أصبحت أجهزة الوصل الآلية المفتوحة من المكتبات المعيارية في مستوى البحث البشري والمناورات، حيث أن سلسلة أجهزة التحكم في الميكروبات المفتوحة التي تصمم خصيصاً للتفاعل مع هذه الملاجئ الذكية، وتوفر المكتبات المبسطة للوضع والسرعة ومراقبة المساحات، ولأن المعدات والبرمجيات الثابتة مفتوحة، فإن الباحثين يمكنهم وضع بروتوكولات اتصال دقيقة أو تنفيذ أوجه تفاعلية متماسكة مع أجهزة التحكم في الأسلحة.

مجموعة الصواريخ والمنصات الآلية الكاملة

أما فيما وراء المعدات التي تستخدم على مستوى المكونات، فإن جميع المنابر الآلية المفتوحة آخذة في الظهور، كما أن سلسلة سلتول التي تبنى على نظام ROS وتصميم الأجهزة المفتوحة، تشكل قاعدة متنقلة غير مباشرة لبحوث حركة تحرير السودان وبحوث الملاحة، كما أن مشروع الخشخاش يقدم روبوتات قابلة للطباعة من مصادر مفتوحة، ويمكن أن يُستخدم فيها كمنبر للتشغيل الآلي، كما أن نظام " التر المفتوح " هو برنامج " البغيض الذي يُر " .

تطبيقات التحول في ممارسات البحث

Propid Prototyping of Medical and Assistive Robotics

وفي البحوث الاصطناعية والأوراثية، تتيح الأجهزة المفتوحة سرعة تصميمها، وقد بنت الأفرقة أيدياً متحكمة في النسيج باستخدام ميكانيكيين مطبعيين من 3 دي، ومجسات EMG المفتوحة، ومراقبين من الأردينو لجزء من تكلفة المواد الصناعية التجارية المتسارعة، مما أتاح إجراء اختبارات ميدانية مع المرضى في بيئات منخفضة الموارد، كما أتاح بيانات قيمة عن تكيف المحاليل في جميع أنحاء العالم.

المركبات الآلية وأجهزة السواحل الآلية

كما أن أجهزة التحكم في الطائرات المفتوحة مثل بيكهاوك (مع أجهزة الموجات المفتوحة والرسوم البيانية) قد تُعد كمية كبيرة من البحوث التي تجريها المركبات الجوية غير المأهولة، والتي تجمع مع حواسيب شركة رزبيري ووحدات الاتصالات المفتوحة، والباحثين الذين يُعدون حزاما من الطائرات بدون طيار من أجل عمليات المحاكاة والإنقاذ والرصد الزراعي، وتجربة الأنفاق الداخلية.

الأجهزة المختبرية للتأهيل العلمي

وكثيرا ما يحتاج الباحثون في مجال الاختراع إلى أجهزة تكييفية، ويمكن أن تتيح لهم منابر الأجهزة المفتوحة بناء مراحل آلية للنسخ المصغرة، أو روبوتات مناولة السائل، أو أجهزة اختبار آلية مصممة خصيصا لنظم التحكم، على سبيل المثال، يمكن للمختبر الذي يدرس المواد الدهنية أن يستخدم جهازا لمراقبة السيارات مفتوح المصدر المفتوح لقيادة جهاز محمول، يتزامن مع نموذج من نوع Raspberry لاقتناء البيانات وقطع غيوم.

الأجهزة الزراعية والبيئية

كما أن الأجهزة المفتوحة قد حولت الأليات الميدانية للزراعة والعلوم البيئية، وقد قام الباحثون ببناء جرارات ذاتية المصدر المفتوح باستخدام أجهزة التحكم القائمة على الأردينو ووحدات النظام العالمي لتحديد المواقع القادرة على زرع الحشيش والصيد على وجه الدقة، كما أن الطائرات التي تعمل تحت سطح الماء مثل أجهزة الاستشعار المفتوح تتيح استكشاف الشعاب المرجانية وعلم الآثار تحت الماء بصورة غير مكلفة، كما أن التصميمات المشتركة وسجلات التشغيل تساعد على إنشاء هذه البرامج.

الأثر التعليمي وقادرة القوى العاملة

ويمتد تأثير الأجهزة المفتوحة إلى التعليم بشكل عميق، إذ إن الدورات الجامعية في مجال الميكترونيك تدور الآن بشكل عام حول مشاريع يدوية تستخدم فيها مادة الأردينو وراببيري بي، وتستبدل بها مدربين مكلفين في مجال الهندسة، ويتعلم الطلاب ليس فقط النظرية وإنما أيضاً الحقائق العملية في مجال معايرة الاستشعار، وتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور، والتنمية التي تخضع لرقابة النسخ، ويسهمون في مشاريع مفتوحة، ويضعون حافظات من العمل العامة التي يمكن أن يستعرضها أرباب العمل المحتملين.

التحديات الملاحية والحدود الحقيقية العالمية

ورغم إمكانياتها التحويلية، فإن منابر الأجهزة المفتوحة لا تُحدَّد دون عيوب، ويمكن أن تتباين مراقبة الجودة تفاوتا كبيرا؛ وقد يضيع مشروع مجتمعي موثق بشكل غير موثق وقتا أكثر مما يُوفِّر، كما أن الدعم الطويل الأجل والتوافق الرجعي لا يُكفلان، حيث يمكن للمتعهدين أن ينتقلوا إلى نظم البرمجيات ذات السمعة الأساسية، وفي حالة النظم الحساسة المتعلقة بالسلامة الرسمية، فإن عدم وجود سلاسل المسؤولية يمكن أن يشكل عائقا أمام النشر.

The Road Ahead: Converging Technologies and Open Ecosystems

وستشكل الموجة التالية من الأجهزة المفتوحة في الميكترونيك عن طريق زيادة التكامل مع الاستخبارات الاصطناعية وحساب الحواف، ونحن نرى بالفعل لوحات مفتوحة تجمع بين أجهزة تكييف الشبكة العصبية، مما سيمكن الآليين من التعلم والتكيف في الوقت الحقيقي دون الاعتماد على الغيوم، ويعود ارتفاع أجهزة تجهيز التعليم المفتوح التابعة لشبكة نظم التعليم في أوروبا الوسطى إلى فتح هياكل مجهزة للتحكم في المركبات، وفي الوقت نفسه، دون أن تبسط نظم المعلومات الأساسية.

كما أن الأجهزة المفتوحة ستؤدي دورا حاسما في المجال الناشئ من الروبوتات اللينة، حيث يقوم الباحثون بوضع تصميمات مفتوحة للمحاضرين الممتثلين، والمجسات القابلة للتمديد، ومجالس المراقبة السوائل، ولا تقتصر على تقاسم التصاميم بل أيضا على الأدوات المادية وبروتوكولات الصنع، يمكن للمجتمع أن يتغلب بصورة جماعية على منحنى التعلم الناموس للتكامل المادي غير المستقر.

تهيئة مستقبل تعاوني

وقد أثبتت بالفعل قيمة الأجهزة المفتوحة في تسريع البحوث المتعلقة بالتنوع، وقد خفضت الحواجز أمام الدخول، وأشعلت التعاون العالمي، وأعادت إنتاج الأعمال العلمية، وما زالت البرامج نفسها ناضجة، وكسبت موثوقية من الدرجة الصناعية، مع الحفاظ على الانفتاح الذي يجعلها قوية للغاية، وبالنسبة لدوائر البحث، فإن من الواضح ما يلي: اعتماد وتكييف وإسهام، من خلال تقاسم التحسينات، وتوثيق الإخفاقات، وإتاحة فرص الباحثين في مجال النظم الإيكولوجية الجديدة.