نوشته‌ها

بسياري از محصولات شركت هاي توليدي، در سراسر دنيا قابل فروش هستند. با توجه به اين مسئله وجود باركدهاي منحصر به فردي كه آنها را از يكديگر متمايز سازد ضروري به نظر مي رسد.تبديل اعداد به باركد خواندن باركد نياز به استاندارد مشخصي دارد. در حال حاضر در دنيا چند استاندارد براي توليد و استفاده از باركد وجود دارد كه معتبرترين آنها استاندارد EAN/UCC است كه۱۰۳ كشور در دنيا از آن تبعيت مي كنند و حدود۹۰ درصد تجارت دنيا را پوشش مي دهد.

در ايران به علت ضرورتي كه بنا به توسعه صدور كالاهاي غيرنفتي ايران به بازارهاي جهاني به وجود آمد در سال۱۳۷۴ سازماني با عنوان »مركز ملي شماره گذاري كالا و خدمات« زير نظر موسسه مطالعات و پژوهش هاي بازرگاني تاسيس شد و پس از انجام مطالعات لازم با انتخاب استاندارد EAN/UCC كشور ما به عضويت موسسه بين المللي EAN International درآمد. تاكنون بيش از۵ هزار شركت- كه بيشتر آنها شركت هاي توليدكننده محصولات غذايي و شيميايي هستند- به عضويت اين موسسه درآمده و براي كالاها و محصولات خود باركد دريافت كرده اند.
باركد محصولات،۱۲ رقمي است. البته در برخي از كشورها به دلايل مختلف باركد۱۳ رقمي نيز وجود دارد.۱۲ رقم باركد به شرح زير معني دار مي شود:

سه رقم اول نمايانگر كد كشور(۶۲۶= كد ايران)،۵ رقم بعدي كد شركت سازنده،۴ رقم بعدي كد كالاي مربوطه و در نهايت۱ رقم آخر كد كنترل توسط رايانه به منظور كنترل صحت كد مورد نظر است.
براي مثال باركد زير مربوط به دستمال كاغذي۲۰۰ برگي يكي از شركت هاي توليدي است به طور حتم تا به حال در هنگام خريد يا پس از خريد كالا به علامت باركد چاپ شده در روي بسته بندي آن توجه كرده ايد و اين سئوال برايتان پيش آمده كه اين خطوط چه هستند و چه كارآيي دارند.

عامه مردم درباره باركد، نظرات متفاوتي دارند. خيلي ها فكر مي كنند باركد نمايانگر قيمت كالاست. برخي ديگر نيز باركد را علامت استاندارد و عده اي باركد را شماره مجوز كالا مي دانند.
باركد شامل يك سري عدد و تعدادي خطوط موازي سياه رنگ با ضخامت هاي مختلف در زمينه سفيد بوده كه از طريق دستگاه پويشگر (Scanner) توسط امواج مادون قرمز قابل خواندن و انتقال به رايانه است. هر يك از اين ميله ها مانند يك بيت ارزشي، معادل صفر و يك دارند.
هر يك از اين كدها در بانك اطلاعاتي مربوط، داراي اطلاعات كاملي شامل شرح، مشخصات دقيق و فني، موجودي، اطلاعات ورود و خروج براي استفاده كنندگان ذي ربط هستند.

استفاده از باركد فقط به محصولات توليدي شركت ها محدود نمي شود. در كارخانه ها و موسسات توليدي به منظور رديابي مداوم اطلاعات كالاهاي توليدي در خطوط مختلف توليد قطعات مصرفي موجود در انبارها، باركدهاي منحصر به فردي ايجاد و با اين سيستم رديابي مي شود. سيستم باركد كمك مي كند تا تغيير اطلاعات را توسط سيستم باركد به بانك هاي اطلاعاتي منتقل كرده و همواره اطلاعات موجودي هاي خود را به روز نگه داريد. در واقع باركد به عنوان يك ترمينال ورودي كمك مي كند تا تغيير يا ثبت اطلاعات با حداقل خطاي اطلاعاتي به رايانه منتقل شود.

در فروشگاه هاي بزرگي كه روزانه مقدار زيادي كالاي ريز و درشت به آنها وارد و يا خارج مي شود و مسئولين براي كنترل موجودي هاي خود همواره به اطلاعات سطوح موجودي نياز دارند استفاده از باركد بسيار ضروري است. در غير اين صورت بايد هرازگاهي با تعطيلي فروشگاه اقدام به شمارش و كنترل موجودي كرد. اين كار نه تنها بسيار دشوار و طاقت فرساست بلكه امكان بروز اشتباه در آن نيز زياد است.

در حال حاضر در كشور ما از باركد براي جمع آوري و ثبت اطلاعات مختلف استفاده هاي متنوعي مي شود. از كارت هاي حضور و غياب پرسنلي گرفته تا قبوض آب و برق و تلفن، اطلاعات خطوط توليد و ردياب محصولات، موجودي هاي انبار، كتب جهت ثبت شماره استاندارد بين المللي كتاب (شابك) و از همه بيشتر براي كالاهاي توليدي شركت ها كه در فروشگاهها ارائه مي گردد و …
براي راه اندازي سيستم هاي مبتني بر باركد، نياز به تجهيزاتي مانند نرم افزار توليد باركد، چاپگر چاپ باركد، پويشگر (Scanner) و برچسب هاي ويژه داريم.
البته توسعه و پيشرفت در زمينه باركد نيز مانند ساير علوم و فن آوريها به سرعت در حال وقوع است.

منبع


بارکد تقریبا در تمام بخشهای زندگی ما وجود دارد , در سوپر مارکتها , بیمارستانها زندانها و حتی در خانه خودمان !

بارکد تقریبا به عنوان بخشی از زندگی روزمره ما مورد قبول همه قرار گرفته اما واقعا بارکد چیست و چه چیزی را نمایش میدهد ؟

مطمئن باشید فقط شما نیستید که دوست دارید سر از راز این خطوط و فضاهای میان آنها دربیاورید خطوطی که هر روز حد اقل بر روی برچسبهای مواد غذائی یا نامه های پستی خود می بینید . همه آنها به نظر یکسان می آیند اما ي نیست زیرا هر صنعتی روش کدگذاری مخصوص به خود را دارد و از آن به عنوان استاندارد استفاده میکند که در بخشهای بعدی این روشها را توضیح خواهیم داد . اگر در فکر بکارگیری تکنولوژی بارکد در شغل خود هستید موارد مهمی است که باید در نظر بگیرید تا این تکنولوژی بر تمام مشکلات شما غلبه کرده و کار شما را سهولت ببخشد .

انواع مختلف روشهای کدگذاری

بارکد در شکلهای مختلف ارائه میشود که ساده ترین نوع آن را حتما در فروشگاهها و یا سوپر مارکتها دیده اید . اما استانداردهای دیگر بارکد هم وجود دارد که در صنایع مختلف استفاده می شود مثل : مراکز درمانی , کارخانه های صنعتی و … که تمام اینها نحوه کدگذاری (Symbology) منحصر به فرد برای خود را دارند که غیر قابل تغییر هستند. حال این سوال پیش می آید که چرا اینهمه کدهای متفاوت وجود دارد ؟ این سوال به سادگی قابل جوابگوئی است چرا که Symbology های مختلف برای حل مشکلات صنایع گوناگون به وجود آمده اند .

حالا با هم نگاهی کوتاه به برخی از Symbology های معمول می اندازیم و ببینیم چگونه و کجا و چرا از آنها استفاده میکنیم :

UPC/EAN
این نوع کدگذاری برای کنترل خروجی ( کنترل نهائی ) به کار برده میشود . کد UPC با طول ثابت میباشد و به طور خاص در فروشگاهها و کارخانجات تولید کننده مواد غذائی کاربرد دارد . این کد برای سوپرها و این چنین مواردی در نظر گرفته شده است که با استفاده از ۱۲ رقم فضای مناسبی برای تعریف محصولات در اختیار ما قرار میدهد .

Code 39
این روش کد گذاری به این دلیل ایجاد شد تا در صنایعی که احتیاج به استفاده از حروف نیز در کنار ارقام دارند به کار برده شود . این روش کدگذاری عمومی ترین روش کدگذاری است که از قدیم به کار برده میشود . این نوع کدگذاری معمول درا تمام صنایع – به استثناء تولید کنندگان موادغذائی – به کار گرفته میشود اما با توجه به اینکه بارکد دارای طول زیادی خواهد بود برای مواردی که اندازه برچسب روی اقلام تولیدی گزینه ای قابل توجه باشد پیشنهاد نمی شود.

Code 128
این روش کدگذاری وقتی به کار می آید که شما انتخاب زیادی از حروف و ارقام داشته باشید . در صنایعی که اندازه برچسب روی اقلام. گزینه قابل توجه باشد این روش کدگذاری انتخابی مناسب برای شماست چرا که فشرده و خوانا است . از این روش کدگذاری معمولا در حمل و نقل استفاده میکنند که در آن اندازه لیبل یک مورد مهم میباشد .

Interleaved 2 of 5
از دیگر روشهای کدگذاری معمول در صنایع حمل و نقل است که در کنار آن کاربرد بسیاری در انبارها و شرکتهای عمده فروش می باشد . این کدها هم به صورت فشرده و کم جا هستند .

PDF417
این روش کدگذاری به عنوان روش دو-بعدی ( ۲D ) شناخته شده است که به صورت خطی نبوده و بیشتر شما را به یاد جدول روزنامه ها می اندازد اما تفاوت این کد با سایر کدهائی که در بالا توضیح داده شد این است که PDF417 واقعا یک فایل داده های سیار ( Portable Data File ) است که مثلا میتواند شامل : اسم , آدرس , شماره تلفن منزل , شماره گواهینامه رانندگی و عکس و حتی خلاصه سوابق رانندگی شما باشد !

در نهایت اینکه این روش کدگذاری میتواند اطلاعات کامل و جامعی را در خود جای داده و حجمی در حد یک تمبر پستی داشته باشد البته طبیعی است هر چه اطلاعات شما کاملتر باشد حجم این کد نیز بزرگتر خواهد شد .

بارکدها چگونه خوانده میشوند :

بارکدها با کشیده شدن تابش کوچکی از نور روی کد چاپ شده قابل خواندن هستند . چشمان شما تنها خط قرمزی از نور را میبیند که از بارکد خوان تابیده میشود اما چه اتفاقی در تابش و بازتاب آن نور قرمز در میان این خطوط تیره و روشن می افتد ؟ قطعه ای در بارکدخوان بازتاب نور را دریافت کرده و آنرا به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میکند . منبع تابش لیزر شروع به خواندن فضای خالی قبل از اولین خط مشکی میکند و این کار را تا انتهای کد انجام میدهد – اگر بارکد دارای این فضای خالی معین در ابتدا و انتهای خود نباشد قابل خواندن نیست که به این فضا ها Quiet Zone می گوئیم – هر چه کد ما طولانی تر باشد تعداد نوارهای ما نیز بیشتر خواهد بود و هر چه تعداد نوارهای ما بیشتر باشد باید ارتفاع نوارها نیز بیشتر شود تا کد به راحتی قابل خواندن باشد .

بارکد خوانها:

به طور کلی سه مدل بارکد خوان وجود دارد : ثابت , بارکدخوانهای سیار دسته ای و بارکدخوانهای سیار بی سیم

۱ – بارکدخوانهای ثابت :

به کامپیوتر متصل میشوند و داده ها را هر بار که خوانده میشوند انتقال میدهند . وقتی یک بارکد اسکن میشود به سرعت از طریق داده الکتریکی به کیبورد منتقل میشود و باعث میشوند تا کاراکترها به سرعت هر چه تمامتر روی صفحه نمایش داده شوند . این دستگاه به قدری سریع است که در بسیاری مواقع کاربران ترجیح میدهند ازآن به عنوان صفحه کلید دوم استفاده کنند . بزرگترین مزیت این دستگاهها این است که بدون احتیاج به تغییر داده ها یا احتیاج به برنامه خاص در تمام برنامه هائی که ورودی داده از صفحه کلید را قبول میکنند مورد استفاده می باشند .
نوع دیگری از این بارکدخوانها نیز موجود است که از طریق کابل RS232 به کامپیوتر متصل میشود و به صورت کد ASCII داده را به برنامه میشناساند .

۲ – بارکدخوانهای سیار دسته ای :

این نوع بدون اینکه به طور مستقیم با کامپیوتر متصل باشند اطلاعات را در حافظه خود ذخیره کرده و سپس با استفاده از پایه اطلاعات آن روی کامپیوتر منتقل میشود . . این دستگاهها شامل یک اسکن کننده بارکد , یک صفحه نمایش برای انجام کار مورد نظر و یک صفحه کلید کوچک برای وارد کردن داده های مورد نظر مثل تعداد کالا و … هستند . ضمن اینکه یک پایه (Cradle) نیز برای انتقال اطلاعات به کامپیوتر حتما باید تهیه شود . این مدل بارکدخوانها در مواردی به کار میروند که احتیاج به جابجائی کاربر الزامی و داده های جمع آوری شده در لحظه مورد نیاز نیستند . این دستگاهها به صورتهای زیر استفاده میشوند که برنامه شما تعیین میکند که به کدام صورت استفاده شود :

قرار گرفتن روی دست (Handheld)    قرار گرفتن در کیف (Wearable)        قرار گرفتن در ماشین (Truck)

۳ – بارکدخوانهای سیار بی سیم :

این نوع از بارکدخوانها هم اطلاعات را در حافظه نگهداری میکنند اما انتقال اطلاعات به صورت بلادرنگ انجام میشود این مدل از بارکدخوانها در مواردی که دسترسی اطلاعات برای تصمیمات مهم است استفاده میشود . . این دستگاهها شامل یک اسکن کننده بارکد , یک صفحه نمایش برای انجام کار مورد نظر و یک صفحه کلید کوچک برای وارد کردن داده های مورد نظر مثل تعداد کالا و … هستند . ضمن اینکه یک پایه (Cradle) نیز برای انتقال اطلاعات به کامپیوتر حتما باید تهیه شود. وقتی شما احتیاج به انتقال سریع اطلاعات دارید این دستگاههای بی سیم هستند که کار شما را عملی میکنند . این دستگاهها به صورتهای زیر استفاده میشوند که برنامه شما تعیین میکند که به کدام صورت استفاده شود :

قرار گرفتن روی دست (Handheld)      قرار گرفتن در کیف (Wearable)       قرار گرفتن در ماشین (Truck)

اسکنر چکونه کار میکند :

پایه هر دستگاه بارکد خوان یک اسکن کننده , یک رمزگشاینده و یک کابل ارتباطی میان کامپیوتر و دستگاه بارکد خوان میباشد . وظیفه اسکن کننده این است که کد را اسکن کرده و داده های خروجی الکتریکی ایجاد نماید که داده ها با نوارهای مشکی و فاصله بین آنها مرتبط است . این داده های الکتریکی سپس توسط رمز گشا آنالیز شده و بر اساس نوع کدگذاری و محتوی کد به صورت متعارف کامپیوتری ( شامل حروف – اعداد و یا علامتهای دیگر استاندارد مثل ” – ” و ” . ” و … ) نمایش داده می شود .

همچنین اسکن کننده ها میتوانند که این رمزگشا را به صورت داخلی داشته باشند و یا کدها را به صورت رمزگشائی نشده در خود نگهداری کنند که در این حالت احتیاج به وسیله ای دیگر دارند که به آن رابط یا Wedge می گوئیم . در این حالت کدها به محض اتصال به این رابط توسط رابط رمزگشائی میشوند و به مکان مورد نظر ما ( برای مثال بانک داده ها ) منتقل میشوند .

این روش اسکن شدن بیشتر در بارکدخوانهای سیار به کار برده میشود .

کدام بارکدخوان برای کار و نرم افزار شما مناسب است ؟

با تمام انتخابهائی که برای شما وجود دارند مهمترین نکته برای انتخاب درست دستگاه این است که شما به خوبی محیط کار و برنامه خود را قبل از اینکه هر تصمیمی بگیرید مطالعه کنید . برای این منظور سوالات زیر شما را در این انتخاب راهنمائی میکند :

* – دستگاهها در چه محیطی به کار میروند ؟ در یک محیط کاملا سخت صنعتی یا در یک فروشگاه معمولی !

* – استفاده از دستگاه برای مدت مشخصی می باشد یا به طور دائم از آن استفاده خواهد شد ؟

* – آیا به قابلیت سیار بودن دستگاه احتیاج دارید ؟

* – آیا خواندن کدها در نزدیکی کالاها می باشد یا در فاصله دورتر قرار دارند ؟

*- دستگاه چگونه به کامپیوتر متصل میشود ؟

*- آیا اطلاعات خوانده شده باید سریعا منتقل شوند یا خیر ؟

به خاطر داشته باشید که دامنه انتخاب دستگاههای بارکد خوان بسیار وسیع هست که از انها در هر برنامه ای بتوان استفاده کرد پس هرگز اولین دستگاهی را که به نظر مناسب کار شما بود انتخاب نکنید چه بسا ارزانترین دستگاه به راحتی و مفیدتر برای شما مورد استفاده داشته باشد .

آیا دستگاه بارکد خوان با کامپیوتر من سازگار است ؟

هیچ برنامه خاصی لازم نیست که اطلاعات را به کامپیوتر شما انتقال دهد . این دستگاهها به راحتی توسط اسکن کننده و رمزگشای خود اطلاعات را به سیستم شما انتقال میدهند و لازم نیست شما کار دیگری انجام دهید . هرچند کامپیوتر شما برای خواندن کدها مشکل خاصی را نخواهد داشت اما در مواقعی ممکن است قابلیت چاپ کدها را نداشته باشد که در این صورت شما با ارتقاء سیستم خود و یا با خرید برچسبهای از قبل چاپ شده و یا حتی خرید دستگاههای چاپ بارکد به راحتی این مشکل را حل خواهید کرد و برچسبهای خود را بر روی محصولاتتان می چسبانید .

چاپ بارکد :

با داشتن یک برنامه خوب کامپیوتری تمام پرینترهای سوزنی , حرارتی و لیزری قادر هستند تا بارکد را با کیفیتی خوب چاپ کنند اما اگر شما میخواهید که بهترین چاپ را داشته باشید از چاپگرهای مخصوص چاپ برچسب استفاده کنید که برای چاپ تعداد زیادی برچسب هم مناسب هستند . اما اگر احتیاج به چاپ چند لیبل در زمانی خاص دارید میتوانید از چاپگرهای سوزنی نیز استفاده کنید . تقریبا اکثر صنایع – کوچک و بزرگ – از چاپگرهای حرارتی مخصوص برچسب استفاده میکنند زیرا به راحتی رولهای برچسب را چاپ کرده و مهمتر از آن چاپ سریع و با کیفیت بارکدهاست که این پرینترها را در اولویت اول قرار میدهد .

استفاده از بارکد در هر کجا !

تمام صنایع میتوانند از مزیتهای تکنولوژی بارکد سود ببرند . در زیر برخی از موارد کاربردی بارکدها را ذکر میکنیم :

کارخانجات :
کارخانجات بزرگ و کوچک , انبارها میتوانند از مزایای سهولت استفاده از بارکد استفاده کنند که این سیستم با تمام روشهای مدیریتی مثل MRP , WMS و MES سازگار است .

حمل و نقل :
استفاده از بارکد در صنعت حمل و نقل باعث راحتی مدیریت کالاهای ثابت یا در حال حرکت می شود .هماهنگی بارکد با سیستمهای مختلف شبکه ای باعث کاهش هزینه ها و ایجاد خدمات بهتر برای مشتریان می شود .

فروشگاهها :
با استفاده از بارکد در فروشگاهها میتوان کنترل دقیقی روی ورود و خروج کالاها , موجودی انبار و قیمت جنسها در لحظه داشت ضمن اینکه با استفاده از ارتباط بی سیم میتوان به راحتی در لحظه سفارش مشتری را ثبت و خرید را انجام داد .

مراکز درمانی :
استفاده از سیستم بارکد در مراکز درمانی باعث میشود تا مدیریت اطلاعات مهمی نظیر : پیشینه پزشکی بیمار , نوع بیمه و سایر اطلاعات به دست آورد.


بررسی اجمالی استانداردهای رایج برای بارکد و حروف و کاراکترهایی که پشتیبانی می کنند.

استانداردهای رایج برای بارکد

پسورد فایل : behsanandish.com

بارکد چیست؟ قسمت ۱
بارکد چیست؟ قسمت ۲

بارکد چیست؟

به زبان ساده مى توان گفت: بارکد مجموعه اى است از میله ها یا خطوط سیاه رنگى که معمولاً بر روى زمینه اى سفید چاپ مى شود و به وسیله آن از کالاى خریدارى شده شناسایى لازم به عمل مى آید و قیمت آن مشخص مى شود و اگر به دنبال تعریف دقیق ترى هستید، باید گفت:

بارکد عبارت است از انتقال داده ها از طریق امواج نورى. آنها مجموعه اى از خطوط میله اى موازى با عرضهاى گوناگون (پهن و نازک)هستندکه اندازه هر خط معنا و مفهوم خاصى براى دستگاه بارکدخوان دارد.
در حقیقت دستگاه بارکدخوان ماشینى است که اطلاعات را به شکل بصرى بر روى صفحه نمایش مى دهد.

ضرورت استفاده از بارکد

گرداندن یک فروشگاه کار مشکل و پردردسرى است. مدیران و صاحبان آن باید از میزان موجودى که از هزاران کالاى کوچک و بزرگ دارند، مطلع باشند (کالاهایى که مجبور به خرده فروشى آن هستند و در زمان طولانى از انبارهایشان بیرون مى روند.)

همین طور که فروشگاهها، بزرگ و بزرگتر شدند تا به فروشگاههاى زنجیره اى امروزى رسیدند، کار مشکل و مشکل تر شد. نخست مجبور شدند در فروشگاهها را هرچند وقت یکبار ببندند و تمام کیسه ها و بسته ها و کنسروها را شمارش کنند. کار بسیار دشوارى بود.
این کار سخت و هزینه بردار بیش از یک بار در سال انجام نمى شد (انبارگردانى)، بنابراین مدیران فروشگاهها مجبور بودند بیشتر کارهایشان را بر اساس حدس و گمان انجام دهند و در نهایت این نیاز مادر اختراع شد!

سیستم بارکدگذارى چگونه آغاز شد؟

در سالذ۱۹۳۲ گروهى از دانشجویان رشته مدیریت بازرگانى دانشگاه هاروارد، تصمیم گرفتند روشى را انتخاب کنند تا بر اساس آن مشتریان کالاى مورد نظرشان را از درون کاتالوگى پیدا کنند و سپس با برداشتن کارت هاى خاص چسبانده شده در کنار نام هر کالا و تحویل به مسؤول کنترل و قرار دادن آن در دستگاه کارت خوان و پانچ، مستقیماً کالا را از طریق انبار به باجه کنترل انتقال دهند و صورتحساب کامل را دریافت کنند و مهم تر از همه صاحبان فروشگاه از موجودى انبار خود اطلاعات به روزى داشته باشند. البته ایده سیستم «بارکدینگ» مدرن و پیشرفته از سال ۱۹۴۸ وارد سیستم تجارى شد.

سیستم بارکد امروزى چگونه شروع به کار کرد؟

سال ۱۹۴۸ بود که رئیس یک فروشگاه مواد غذایى در آمریکا از کار کند و بى دقت کارکنان فروشگاه به ستوه آمد و براى پیدا کردن راه حل به مسؤولان دانشگاه (Drexel) مراجعه کرد تا تقاضاى ساخت سیستم کنترل خودکارى را داشته باشد، اما مسؤولان دانشگاه از این نظریه استقبال نکردند.

یکى از دانشجویان فارغ التحصیل این دانشگاه به نام باب سیلور «Bob Silver» این گفت و گو را شنید و آن را با یکى از دوستانش Norman Joseph Woodland در میان گذاشت و تصمیم گرفتند براى ساخت چنین سیستمى شروع به کار کنند. آنها در شروع از رمز و الفباى سیستم مورس الهام گرفتند و سعى کردند با چاپ و طراحى میله هاى پهن و باریک این شیوه را راه اندازى کنند و مدتى بعد هم به فکر سیستم بارکد نقطه اى و دایره اى افتادند.

سال ۱۹۴۹ بود که توانستند اختراع خود را ثبت کنند و در سال ۱۹۵۲ نخستین سیستم بارکدخوان را ساختند. «وودلند» که از سال۱۹۵۱در شرکت IBM مشغول به کار شده بود، توانست با استفاده از موقعیتهایى که در آنجا برایش ایجاد مى شد، به کمک دوستش در سال ۱۹۵۲ دستگاهى به بزرگى یک میز تحریر بسازد و ۲ جزء اصلى در آن تعبیه کرد:

۱- یک حباب (لامپ) ۵۰۰ واتى به عنوان منبع نور.

۲- با استفاده از آنچه در سیستم ساخت فیلم (براى تراک هاى صوتى استفاده مى شد) مجرایى لوله اى ساخت و این لوله را به یک نوسان سنج متصل کرد و سپس یک قسمت کاغذ را به شکل کدهاى خطى در جلوى پرتوى نور خارج شده از منبع نور، علامت گذارى کرد. پرتو منعکس شده به مجرا مى رسید و در طرف دیگر گره اى ناشى از حباب پرقدرت کاغذ را مى سوزاند. او بدون هیچ کم و کاست به آنچه مى خواست، رسیده بود. درحالى که کاغذ حرکت مى کرد، علایم روى دستگاه نوسان سنج تغییراتى مى کرد و در نهایت توانسته بودند دستگاهى داشته باشند که به کمک آن موضوعات چاپ شده، خوانده مى شد.

بعداً متوجه شدند لامپ ۵۰۰ واتى میزان الکتریسیته اى زیادتر از آنچه آنها نیاز داشتند، تولید مى کند و میزان اضافى، علاوه بر بالا بردن هزینه ها، گرماى اضافى هم تولید مى کرد و از طرفى نگاه کردن به آن باعث آسیب چشم مى شد، بنابراین به فکر استفاده از منبعى افتادند که تمام نور مورد نیاز آنها را در فضاى کوچکى متمرکز کند. همان کارى که امروزه «لیزر» انجام مى دهد، اما در سال ۱۹۵۲ لیزر موجود نبود!

بعدها با گسترش و تولید لیزر «Laser» توانستند دستگاههاى بارکدخوان ارزان ترى تولید کنند. گرچه «باب سیلور» فرصت استفاده درست از دانش خود را در شرایط آسان تر نیافت و در ۳۸سالگى فوت کرد، اما همکارش کار را ادامه داد.

در سال ۱۹۷۲ سیستم بارکد نقطه اى نیز در عمل مورد استفاده قرار گرفت، اما این روش چندان موفق نبود (زیرا حین چاپ براحتى مغشوش مى شد.)

در سال ۱۹۷۴ وودلند در IMB سیستم بارکد خطى را گسترش داد و نخستین محصول خرده فروشى (محصولاتى چون آب میوه و آدامس) به این طریق فروخته شد. (و جالب اینکه در حال حاضر یک بسته از آن آدامس در موزه اى در آمریکا نگهدارى مى شود).
و سرانجام آقاى وود در سال ۱۹۹۲ توانست مدال ملى تکنولوژى را بابت به کارگیرى سیستم بارکد دریافت کند. (تنها به خاطر استراق سمع دوستش آقاى سیلور!) خلاصه آنکه، بارکدها و سایر برچسب هاى خوانا در جایى که نیاز به خوانده شدن اطلاعات با پردازش توسط کامپیوتر وجود دارد، استفاده مى شوند و کاربرها به عوض تایپ کردن رشته اى طویل از داده ها، تنها بارکد مورد نظر را جلوى دستگاه بارکدخوان قرار مى دهند و پردازش بدون نیاز به نیروى انسانى به طور کاملاً خودکار انجام مى شود. بنابراین بارکد شیوه شناسایى و تعیین هویت خودکار داده ها است.

رقمى که توسط بارکد تولید مى شود، عموماً محصول خاصى را نشان مى دهد. سیستم بارکدینگ به طور معکوس هم کار مى کند، یعنى قادر است با دریافت رقم مربوط به یک محصول، بارکد مورد نظر را ایجاد بکند و در واقع نوعى خود شناسایى انجام مى شود.
فواید بارکد کردن
۱- مصون بودن از خطاپذیرى به علت کاهش دخالت نیروى انسانى و وارد نشدن دستى اطلاعات.
۲- دسته بندى دقیق اطلاعات.
۳- سرعت بالا به همراه صحت ۱۰۰درصد.
۴- دسترسى آسان به اطلاعات واقعى و حقیقى (در جریان روند مدیریت) البته اگر: با دقت تمام کالاها در فروشگاهها بارکدگذارى شوند تا مراجعه کنندگان دچار دردسرهایى که ما با آن خوب آشنایى داریم، نشوند

منبع


كد ۱۲۸ امكان كد گذاري همه ی ۱۲۸ حرف مربوط به مجموعه كاراكترهاي كد اسكي را ارائه مي كند. اين كد با استفاده از خطوط و فضاهاي خالي با ۴ پهناي مختلف ، به بيشترين فشردگي ممكن سمبل ها نسبت به روش هاي قديمي تر خود كه از خطوط و فضاهاي خالي با ۲ ضخامت مختلف استفاده مي كردند ، رسيده است.

كد ۱۲۸ ممكن است به صورت دو طرفه (از هر دو جهت ) اسكن شود و محدوديتي هم براي تعداد كاراكترها در هر باركد وجود ندارد. هر چند ممكن است طول باركد با توجه به نوع اسكنر مورد استفاده و يا مكان مورد نظر براي چاپ باركد محدود شود . اما اين روش محدوديتي براي طول باركد ايجاد شده ندارد.

كد ۱۲۸ سه مجموعه كاراكتري متفاوت دارد كه در جدول مشخصات باركد به نام هاي Code Set a و Code Set B و Code Set C مشخص شده است .هر كدام از اين سه مجموعه كد مي تواند با كاراكتر شروع مربوط به خودش مورد انتخاب واقع شود. كاراكتر خاص `shift` در هر مجموعه به شما امكان مي دهد تا بتوانيد در بين يك كد ست از كد ست هاي ديگر هم استفاده كنيد با اين توصيف امكان استفاده ازچند كد ست در يك بار كد وجود دارد. با استفاده از اين روش طول باركد چاپ شده مي تواند به كمترين حد ممكن خود برسد.

در صورتي كه داده ها فقط شامل اعداد باشد استفاده از مجموعه كد C باعث مي شود تا طول باركد چاپ شده به كمترين حد ممكن تقليل پيدا كند . البته بايد اين نكته را در نظر داشته باشيد كه براي استفاده از Code Set C بايستي تعداد ارقام رشته اي كه مي خواهيد باركد آن را چاپ كنيد زوج بوده و حداقل ۴ رقم و يا بيشتر طول داشته باشد.
هر كدام از مجموعه كدهاي a,B,C يك يا چند كاراكتر براي توابع خاص رزرو كرده اند
از ويژگي هاي كد ۱۲۸ استفاده از رقم كنترل براي بررسي صحت باركد خوانده شده توسط دستگاه اسكنر باركد مي باشد.

ساختار باركد ۱۲۸ به صورت زير است
• يك فضاي يكنواخت و يا خالي در سمت چپ خطوط باركد
• كاراكتر شروع
• تعداد نامحدودي از داده ها
• رقم كنترل صحت
• كاراكتر خاتمه
• يك فضاي يكنواخت و يا خالي در سمت راست خطوط باركد
پهناي فضاي يكنواخت و يا خالي حداقل بايد ۱۰ برابر پهناي نازكترين خط / نازكترين فاصله خالي در باركد باشد.

هر كاراكتر در باركد ۱۲۸ تركيبي از ۳ خط و ۳ فاصله است . (كاراكتر خاتمه داراي ۴ خط و ۳ فاصله مي باشد ) .هر خط / فاصله خالي مي تواند يكي از ۴ واحد پهناي مختلف را داشته باشد . نازكترين خط / فاصله خالي بايد يك چهارم پهن ترين خط/ فاصله خالي باشد. جدول مشخصات باركد پهناي خط/ فاصله خالي براي همه مجموعه كاراكترهاي مربوط به كد ۱۲۸ را نشان مي دهد. دقت كنيد كه مجموع پهناي خطوط در هر يك از كاراكتر ها عددي زوج و مجموع فواصل خالي براي هر كدام از كاراكترها عددي فرد است. اولين ستون در جدول با عنوان « value » حاوي عددي است كه براي محاسبه رقم كنترل بكار مي رود.

بارکد چیست؟ قسمت ۱
بارکد چیست؟ قسمت ۲

الگوریتم کلونی مورچه‌ها

الگوریتم کلونی مورچه ها یا ACO همان‌طور که می‌دانیم مسئله یافتن کوتاهترین مسیر، یک مسئله بهینه سازیست که گاه حل آن بسیار دشوار است و گاه نیز بسیار زمانبر. برای مثال مسئله فروشنده دوره گرد را نیز می‌توان مطرح کرد. در این روش(ACo)، مورچه‌های مصنوعی به‌وسیلهٔ حرکت بر روی نمودار مسئله و با باقی گذاشتن نشانه‌هایی بر روی نمودار، همچون مورچه‌های واقعی که در مسیر حرکت خود نشانه‌های باقی می‌گذارند، باعث می‌شوند که مورچه‌های مصنوعی بعدی بتوانند راه‌حل‌های بهتری را برای مسئله فراهم نمایند. همچنین در این روش می‌توان توسط مسائل محاسباتی-عددی بر مبنای علم احتمالات بهترین مسیر را در یک نمودار یافت.

الگوریتم کلونی مورچه ها

روش که از رفتار مورچه‌ها در یافتن مسیر بین محل لانه و غذا الهام گرفته شده؛ اولین بار در ۱۹۹۲ توسط مارکو دوریگو (Marco Dorigo) در پایان نامهٔ دکترایش مطرح شد.

 مقدمه

الگوریتم کلونی مورچه ها

الگوریتم کلونی مورچه الهام گرفته شده از مطالعات و مشاهدات روی کلونی مورچه هاست. این مطالعات نشان داده که مورچه‌ها حشراتی اجتماعی هستند که در کلونی‌ها زندگی می‌کنند و رفتار آنها بیشتر در جهت بقاء کلونی است تا درجهت بقاء یک جزء از آن. یکی از مهمترین و جالبترین رفتار مورچه‌ها، رفتار آنها برای یافتن غذا است و بویژه چگونگی پیدا کردن کوتاهترین مسیر میان منابع غذایی و آشیانه. این نوع رفتار مورچه‌ها دارای نوعی هوشمندی توده‌ای است که اخیراً مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است در دنیای واقعی مورچه‌ها ابتدا به طور تصادفی به این سو و آن سو می‌روند تا غذا بیابند. سپس به لانه بر می‌گردند و ردّی از فرومون (Pheromone) به جا می‌گذارند. چنین ردهایی پس از باران به رنگ سفید در می‌آیند و قابل رویت اند. مورچه‌های دیگر وقتی این مسیر را می‌یابند، گاه پرسه زدن را رها کرده و آن را دنبال می‌کنند. سپس اگر به غذا برسند به خانه بر می‌گردند و رد دیگری از خود در کنار رد قبل می‌گذارند؛ و به عبارتی مسیر قبل را تقویت می‌کنند. فرومون به مرور تبخیر می‌شود که از سه جهت مفید است:

مسیر حرکت مورچه ها برای یافتن غذا

  • باعث می‌شود مسیر جذابیت کمتری برای مورچه‌های بعدی داشته باشد. از آنجا که یک مورچه در زمان دراز راه‌های کوتاه‌تر را بیش تر می‌پیماید و تقویت می‌کند هر راهی بین خانه و غذا که کوتاه‌تر (بهتر) باشد بیشتر تقویت می‌شود و آنکه دورتر است کمتر.
  • اگر فرومون اصلاً تبخیر نمی‌شد، مسیرهایی که چند بار طی می‌شدند، چنان بیش از حد جذّاب می‌شدند که جستجوی تصادفی برای غذا را بسیار محدود می‌کردند.
  • وقتی غذای انتهای یک مسیر جذاب تمام می‌شد رد باقی می‌ماند.
یافتن کوتاه ترین مسیر بین غذا و لانه

لذا وقتی یک مورچه مسیر کوتاهی (خوبی) را از خانه تا غذا بیابد بقیهٔ مورچه‌ها به احتمال زیادی همان مسیر را دنبال می‌کنند و با تقویت مداوم آن مسیر و تبخیر ردهای دیگر، به مرور همهٔ مورچه‌ها هم مسیر می‌شوند. هدف الگوریتم مورچه‌ها تقلید این رفتار توسط مورچه‌هایی مصنوعی ست که روی نمودار در حال حرکت اند. مسئله یافتن کوتاه‌ترین مسیر است و حلالش این مورچه‌های مصنوعی اند.

از کابردهای این الگوریتم، رسیدن به راه حل تقریباً بهینه در مسئله فروشنده دوره‌گرد است. به طوری که انواع الگوریتم کلونی مورچه‌ها برای حل این مسئله تهیه شده. زیرا این روش عددی نسبت به روشهای تحلیلی و genetic در مواردی که نمودار مدام با زمان تغییر کند یک مزیت دارد؛ و آن این که الگوریتمی ست با قابلیت تکرار؛ و لذا با گذر زمان می‌تواند جواب را به طور زنده تغییر دهد؛ که این خاصیت در روتینگ شبکه‌های کامپیوتری و سامانه حمل و نقل شهری مهم است.
در مسئله فروشنده دوره گرد باید از یک شهر شروع کرده، به شهرهای دیگر برود و سپس به شهر مبدأ بازگردد بطوریکه از هر شهر فقط یکبار عبور کند و کوتاهترین مسیر را نیز طی کرده باشد. اگر تعداد این شهرها n باشد در حالت کلی این مسئله از مرتبه (n-1)! است که برای فقط ۲۱ شهر زمان واقعاً زیادی می‌برد:

روز۱۰۱۳*۷/۱ = S۱۰۱۶*۴۳۳/۲ = ms۱۰*۱۰۱۸*۴۳۳/۲ =!۲۰

با انجام یک الگوریتم برنامه سازی پویا برای این مسئله، زمان از مرتبه نمایی بدست می‌آید که آن هم مناسب نیست. البته الگوریتم‌های دیگری نیز ارائه شده ولی هیچ‌کدام کارایی مناسبی ندارند. ACO الگوریتم کامل و مناسبی برای حل مسئله TSP است.

الگوریتم کلونی مورچه ها بهترین روش برای حل مسئله ی فروشنده ی دوره گرد

مسئله فروشنده دوره گرد

مزیتهای الگوریتم کلونی مورچه ها

<تبخیر شدن فرومون> و <احتمال-تصادف>به مورچه‌ها امکان پیدا کردن کوتاهترین مسیر را می‌دهد. این دو ویژگی باعث ایجاد انعطاف در حل هرگونه مسئله بهینه‌سازی می‌شوند. مثلاً در گراف شهرهای مسئله فروشنده دوره گرد، اگر یکی از یالها (یا گره‌ها) حذف شود الگوریتم این توانایی را دارد تا به سرعت مسیر بهینه را با توجه به شرایط جدید پیدا کند. به این ترتیب که اگر یال (یا گره‌ای) حذف شود دیگر لازم نیست که الگوریتم از ابتدا مسئله را حل کند بلکه از جایی که مسئله حل شده تا محل حذف یال (یا گره) هنوز بهترین مسیر را داریم، از این به بعد مورچه‌ها می‌توانند پس از مدت کوتاهی مسیر بهینه (کوتاهترین) را بیابند.

کاربردهای الگوریتم کلونی مورچه ها

از کاربردهای الگوریتم کلونی مورچه ها می‌توان به بهینه کردن هر مسئله‌ای که نیاز به یافتن کوتاهترین مسیر دارد، اشاره نمود:

۱. مسیر یابی داخل شهری و بین شهری.

۲. مسیر یابی بین پست‌های شبکه‌های توزیع برق ولتاژ بالا.

۳. مسیر یابی شبکه‌های کامپیوتری. ۴-استفاده ازوب. ۵-استفاده ازACOدربهینه سازی شبکه‌های توزیع آب و…

الگوریتم

پروسهٔ پیدا کردن کوتاه‌ترین مسیر توسط مورچه‌ها، ویژگی‌های بسیار جالبی دارد، اول از همه قابلیت تعمیم زیاد و خود- سازمانده بودن آن است. در ضمن هیچ مکانیزم کنترل مرکزی ای وجود ندارد. ویژگی دوم قدرت زیاد آن است. سیستم شامل تعداد زیادی از عواملی است که به تنهایی بی‌اهمیت هستند بنابراین حتی تلفات یک عامل مهم، تأثیر زیادی روی کارایی سیستم ندارد. سومین ویژگی این است که، پروسه یک فرایند تطبیقی است. از آنجا که رفتار هیچ‌کدام از مورچه‌ها معین نیست و تعدادی از مورچه‌ها همچنان مسیر طولانی‌تر را انتخاب می‌کنند، سیستم می‌تواند خود را با تغییرات محیط منطبق کند و ویژگی آخر اینکه این پروسه قابل توسعه است و می‌تواند به اندازهٔ دلخواه بزرگ شود. همین ویژگی‌ها الهام بخش طراحی الگوریتم‌هایی شده‌اند که در مسائلی که نیازمند این ویژگی‌ها هستند کاربرد دارند. اولین الگوریتمی که بر این اساس معرفی شد، الگوریتم ABC بود. چند نمونه دیگر از این الگوریتم‌ها عبارتند از: AntNet,ARA,PERA,AntHocNet.

انواع مختلف الگوریتم بهینه‌سازی مورچگان

در پایین تعدادی از انواع شناخته شده از الگوریتم بهینه‌سازی مورچگان را معرفی می‌کنیم:

۱- سیستم مورچه نخبگان: در این روش بهترین راه حل کلی در هر تکرار فرمون آزاد می‌کند. همچنین این روش برای تمام مورچه‌های مصنوعی باید انجام شود.

۲- سیستم مورچه ماکسیموم – مینیمم: یک مقدار کمینه و بیشینه برای فرمون تعیین کرده و فقط در هر مرحله بهترین جواب این مقدار را آزاد می‌کند و تمام گره‌های مجاور ان به مقدار فرمون بیشینهمقدار دهی اولیه می‌شوند.

۳- سیستم کلونی مورچه: که در بالا توضیحات کافی داده شده است.

۴- سیستم مورچه بر اساس رتبه: تمام راه حل‌های بدست آماده بر اساس طول جواب رتبه‌بندی می‌شوند و بر اساس همین رتبه‌بندی مقدار فرمون آزاد سازی شده توسط آنها مشخص خواهد شد و راه حل با طول کمتر از راه حل دیگر با طول بیشتر مقدار فرمون بیشتری آزاد می‌کند.

۵ – سیستم مورچه متعامد مداوم: در این روش مکانیزم تولید فرمون به مورچه اجازه می‌دهد تا برای رسیدن به جواب بهتر و مشترک با بقیه مورچه‌ها جستجو انجام دهد با استفاده از روش طراحی متعامد مورچه می‌تواند در دامنه تعریف شده خود به صورت مداوم برای بدست آوردن بهترین جواب جستجو کند که این عمل به هدف رسیدن به جواب بهینه و صحیح ما را نزدیک می‌کند. روش طراحی متعامد می‌تواند به دیگر روش‌های جستجو دیگر گسترش پیدا کنند تا به مزیت‌های این روش‌های جستجو اضافه کند.

منبع


انسان هميشه براي الهام گرفتن به جهان زنده پيرامون خود نگريسته است. يکي از بهترين طرح هاي شناخته شده، طرح پرواز انسان است که ابتدا لئورناردو داوينچي(۱۵۱۹-۱۴۵۲) طرحي از يک ماشين پرنده را بر اساس ساختمان بدن خفاش رسم نمود. چهار صد سال بعد کلمان آدر ماشين پرنده اي ساخت که داراي موتور بود و بجاي بال از ملخ استفاده مي کرد.

هم اکنون کار روي توسعه سيستم هاي هوشمند با الهام از طبيعت از زمينه هاي خيلي پرطرفدار هوش مصنوعي است. الگوريتمهاي ژنتيک که با استفاده از ايده تکاملي دارويني و انتخاب طبيعي مطرح شده، روش بسيار خوبي براي يافتن مسائل بهينه سازيست. ايده تکاملي دارويني بيانگر اين مطلب است که هر نسل نسبت به نسل قبل داراي تکامل است و آنچه در طبيعت رخ مي دهد حاصل ميليون ها سال تکامل نسل به نسل موجوداتي مثل مورچه است.

الگوريتم کلونی مورچه براي اولين بار توسط دوريگو (Dorigo) و همکارانش به عنوان يک راه حل چند عامله (Multi Agent) براي مسائل مشکل بهينه سازي مثل فروشنده دوره گرد     (TSP :Traveling Sales Person) ارائه شد.

عامل هوشند(Intelligent Agent) موجودي است که از طريق حسگر ها قادر به درک پيرامون خود بوده و از طريق تاثير گذارنده ها مي تواند روي محيط تاثير بگذارد.

الگوريتم کلونی مورچه الهام گرفته شده از مطالعات و مشاهدات روي کلونی مورچه هاست. اين مطالعات نشان داده که مورچه ها حشراتي اجتماعي هستند که در کلونی ها زندگي مي کنند و رفتار آنها بيشتر در جهت بقاء کلونی است تا درجهت بقاء يک جزء از آن. يکي از مهمترين و جالبترين رفتار مورچه ها، رفتار آنها براي يافتن غذا است و بويژه چگونگي پيدا کردن کوتاهترين مسير ميان منابع غذايي و آشيانه. اين نوع رفتار مورچه ها داراي نوعي هوشمندي توده اي  است که اخيرا مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است.بايد تفاوت هوشمندي توده اي(کلونی) و هوشمندي اجتماعي را روشن کنيم.

در هوشمندي اجتماعي عناصر ميزاني از هوشمندي را دارا هستند. بعنوان مثال در فرآيند ساخت ساختمان توسط انسان، زماني که به يک کارگر گفته ميشود تا يک توده آجر را جابجا کند، آنقدر هوشمند هست تا بداند براي اينکار بايد از فرغون استفاده کند نه مثلا بيل!!! نکته ديگر تفاوت سطح هوشمندي افراد اين جامعه است. مثلا هوشمندي لازم براي فرد معمار با يک کارگر ساده متفاوت است.

در هوشمندي توده اي عناصر رفتاري تصادفي دارند و بين آن ها هيچ نوع ارتباط مستقيمي وجود ندارد و آنها تنها بصورت غير مستقيم و با استفاده از نشانه ها با يکديگر در تماس هستند. مثالي در اين مورد رفتار موريانه ها در لانه سازيست.

جهت علاقه مند شدن شما به اين رفتار موريانه ها وتفاوت هوشمندي توده اي و اجتماعي توضيحاتي را ارائه مي دهم :

فرآيند ساخت لانه توسط موريانه ها مورد توجه دانشمندي فرانسوي به نام گرس قرار گرفت. موريانه ها براي ساخت لانه سه فعاليت مشخص از خود بروز مي دهند. در ابتدا صدها موريانه به صورت تصادفي به اين طرف و آن طرف حرکت مي کنند. هر موريانه به محض رسيدن به فضايي که کمي  بالاتر از سطح زمين قرار  دارد شروع به ترشح بزاق مي کنند و خاک را به بزاق خود آغشته مي کنند. به اين ترتيب گلوله هاي کوچک خاکي با بزاق خود درست مي کنند. عليرغم خصلت کاملا تصادفي اين رفتار، نتيجه تا حدي منظم است.

در پايان اين مرحله در منطقه اي محدود تپه هاي بسيار کوچک مينياتوري از اين گلوله هاي خاکي آغشته به بزاق شکل مي گيرد. پس از اين، همه تپه هاي مينياتوري باعث مي شوند تا موريانه ها رفتار ديگري از خود بروز دهند. در واقع اين تپه ها به صورت نوعي نشانه  براي موريانه ها عمل مي کنند. هر موريانه به محض رسيدن به اين تپه ها با انرژي بسيار بالايي شروع به توليد گلوله هاي خاکي با بزاق خود مي کند. اين کار باعث تبديل شدن تپه هاي مينياتوري به نوعي ستون مي شود. اين رفتار ادامه مي يابد تا زماني که ارتفاع هر ستون به حد معيني برسد. در اين صورت  موريانه ها رفتار سومي از خود نشان مي دهند. اگر در نزديکي ستون فعلي ستون ديگيري نباشد بلافاصله آن ستون را رها مي کنند در غير اين صورت يعني در حالتي که در نزديکي اين ستون تعداد قابل ملاحظه اي ستون ديگر باشد، موريانه ها شروع به وصل کردن ستونها و ساختن لانه مي کنند.

تفاوتهاي هوشمندي اجتماعي انسان با هوشمندي توده اي موريانه را در همين رفتار ساخت لانه مي توان مشاهده کرد. کارگران ساختماني کاملا بر اساس يک طرح از پيش تعيين شده عمل مي کنند، در حالي که رفتار اوليه موريانه ها کاملا تصادفي است. علاوه بر اين ارتياط مابين کارگران سختماني مستقيم و از طريق کلمات و … است ولي بين موريانه ها هيچ نوع ارتباط مستقيمي وجود ندارد و آنها تنها بصورت غير مستقيم و از طريق نشانه ها با يکديگر در تماس اند. گرس نام اين رفتار را Stigmergie گذاشت، به معني رفتاري که هماهنگي مابين موجودات را تنها از طريق تغييرات ايجاد شده در محيط ممکن مي سازد.

 بهينه سازي مسائل به روش کلونی مورچه ها (ACO) :

همانطور که مي دانيم مسئله يافتن کوتاهترين مسير، يک مسئله بهينه سازيست که گاه حل آن بسيار دشوار است و گاه نيز بسيار زمانبر. بعنوان مثال مسئله فروشنده دوره گرد(TSP). در اين مسئله فروشنده دوره گرد بايد از يک شهر شروع کرده، به شهرهاي ديگر برود و سپس به شهر مبدا بازگردد بطوريکه از هر شهر فقط يکبار عبور کند و کوتاهترين مسير را نيز طي کرده باشد. اگر تعداد اين شهرها n باشد در حالت کلي اين مسئله از مرتبه (n-1)! است که براي فقط ۲۱ شهر زمان واقعا زيادي مي برد:

روز۱۰۱۳*۷/۱ =  S1016*433/2 = ms10*1018*433/2 = !20

با انجام يک الگوريتم برنامه سازي پويا براي اين مسئله ، زمان از مرتبه نمايي بدست مي آيد که آن هم مناسب نيست. البته الگوريتم هاي ديگري نيز ارائه شده ولي هيچ کدام کارايي مناسبي ندارند. ACO الگوريتم کامل و مناسبي براي حل مسئله TSP است.

مورچه ها چگونه مي توانند کوتاهترين مسير را پيدا کنند؟

مورچه ها هنگام راه رفتن از خود ردي از ماده شيميايي فرومون(Pheromone) بجاي مي گذارند البته اين ماده بزودي تبخير مي شد ولي در کوتاه مدت بعنوان رد مورچه بر سطح زمين باقي مي ماند. يک رفتار پايه اي ساده در مورچه هاي وجود دارد :

آنها هنگام انتخاب بين دو مسير بصورت احتمالاتي( Statistical)  مسيري را انتخاب مي کنند که فرومون بيشتري داشته باشد يا بعبارت ديگر مورچه هاي بيشتري قبلا از آن عبور کرده باشند. حال دقت کنيد که همين يک تمهيد ساده چگونه منجر به پيدا کردن کوتاهترين مسير خواهد شد :

همانطور که در شکل ۱-۱ مي بينيم مورچه هاي روي مسير AB در حرکت اند (در دو جهت مخالف) اگر در مسير مورچه ها مانعي قرار ديهم(شکل ۲-۱) مورچه ها دو راه براي انتخاب کردن دارند. اولين مورچه ازA  مي آيد و بهC  مي رسد، در مسير هيچ فروموني نمي بيند بنابر اين براي مسير چپ و راست احتمال يکسان مي دهد و بطور تصادفي و احتمالاتي مسير CED را انتخاب مي کند. اولين مورچه اي که مورچه اول را دنبال مي کند زودتر از مورچه اولي که از مسير CFD رفته به مقصد مي رسد. مورچه ها در حال برگشت و به مرور زمان يک اثر بيشتر فرومون را روي CED حس مي کنند و آنرا بطور احتمالي و تصادفي ( نه حتما و قطعا)  انتخاب مي کنند. در نهايت مسير CED بعنوان مسير کوتاهتر برگزيده مي شود. در حقيقت چون طول مسير CED کوتاهتر است زمان رفت و برگشت از آن هم کمتر مي شود و در نتيجه مورچه هاي بيشتري نسبت به مسير ديگر آنرا طي خواهند کرد چون فرومون بيشتري در آن وجود دارد.

نکه بسيار با اهميت اين است که هر چند احتمال انتخاب مسير پر فرومون ت توسط مورچه ها بيشتر است ولي اين کماکان احتمال است و قطعيت نيست. يعني اگر مسير CED پرفرومون تر از CFD باشد به هيچ عنوان نمي شود نتيجه گرفت که همه مورچه ها از مسيرCED  عبور خواهند کرد بلکه تنها مي توان گفت که مثلا ۹۰% مورچه ها از مسير کوتاهتر عبور خواهند کرد. اگر فرض کنيم که بجاي اين احتمال قطعيت وجود مي داشت، يعني هر مورچه فقط و فقط مسير پرفرومون تر را انتخاب ميکرد آنگاه اساسا اين روش ممکن نبود به جواب برسد. اگر تصادفا اولين مورچه مسيرCFD(مسير دورتر) را انتخاب مي کرد و ردي از فرومون بر جاي مي گذاشت آنگاه همه مورچه ها بدنبال او حرکت مي کردند و هيچ وقت کوتاهترين مسير يافته نمي شد. بنابراين تصادف و احتمال نقش عمده اي در ACO بر عهده دارند.

نکته ديگر مسئله تبخير شدن فرومون بر جاي گذاشته شده است. برفرض اگر مانع در مسير  AB برداشته شود و فرومون تبخير نشود مورچه ها همان مسير قبلي را طي خواهند کرد. ولي در حقيقت اين طور نيست. تبخير شدن فرومون و احتمال به مورچه ها امکان پيدا کردن مسير کوتاهتر جديد را مي دهند.

۱-۱
پیدا کردن کوتاه ترین مسیر 1

۲-۱

پیدا کردن کوتاه ترین مسیر 2

۳-۱

پیدا کردن کوتاه ترین مسیر 3

۴-۱

پیدا کردن کوتاه ترین مسیر 4

مزيت هاي ACO :

همانطور که گقته شد «تبخير شدن فرومون» و «احتمال-تصادف» به مورچه ها امکان پيدا کردن کوتاهترين مسير را مي دهند. اين دو ويژگي باعث ايجاد انعطاف در حل هرگونه مسئله بهينه سازي مي شوند. مثلا در گراف شهرهاي مسئله فروشنده دوره گرد، اگر يکي از يالها (يا گره ها) حذف شود الگوريتم اين توانايي را دارد تا به سرعت مسير بهينه را با توجه به شرايط جديد پيدا کند. به اين ترتيب که اگر يال (يا گره اي) حذف شود ديگر لازم نيست که الگوريتم از ابتدا مسئله را حل کند بلکه از جايي که مسئله حل  شده تا محل حذف يال (يا گره) هنوز بهترين مسير را داريم، از اين به بعد مورچه ها مي توانند پس از مدت کوتاهي مسير بهينه(کوتاهترين) را بيابند.

کاربردهاي ACO :

از کاربردهاي  ACO مي توان به بهينه کردن هر مسئله اي که نياز به يافتن کوتاهترين مسير دارد ، اشاره نمود :

۱٫ مسير يابي داخل شهري و بين شهري
۲٫ مسير يابي بين پست هاي شبکه هاي توزيع برق ولتاژ بالا

۳٫ مسير يابي شبکه هاي کامپيوتري

مسير يابي شبکه هاي کامپيوتري با استفاده از ACO :

اطلاعات بر روي شبکه بصورت بسته هاي اطلاعاتي کوچکي (Packet) منتقل مي شوند. هر يک از اين بسته ها بر روي شبکه در طي مسير از مبدا تا مقصد بايد از گره هاي زيادي که مسيرياب (Router) نام دارند عبور مي کنند. در داخل هر مسيرياب جدولي قرار دارد تا بهترين و کوتاهترين مسير بعدي تا مقصد از طريق آن مشخص مي شود، بنابر اين بسته هاي اطلاعاتي حين گذر از مسيرياب ها با توجه به محتويات اين جداول عبور داده مي شوند.

روشي بنام ACR : Ant Colony Routering پيشنهاد شده که بر اساس ايده کلونی مورچه به بهينه سازي جداول مي پردازيد و در واقع به هر مسيري با توجه به بهينگي آن امتياز مي دهد. استفاده از ACR به اين منظور داراي برتري نسبت به ساير روش هاست که با طبيعت ديناميک شبکه سازگاري دارد، زيرا به عنوان مثال ممکن است مسيري پر ترافيک شود يا حتي مسير يابي (Router) از کار افتاده باشد و بدليل انعطاف پذيري که ACO در برابر اين تغييرات دارد همواره بهترين راه حل بعدي را در دسترس قرار مي دهد.

الگوریتم کلونی مورچه ها قسمت ۱
الگوریتم کلونی مورچه ها قسمت ۲
الگوریتم کلونی مورچه ها قسمت ۳

 تشخیص هویت زیست‌سنجی و بیومتریک

زیست سنجی ، یا بیومتریک (به انگلیسی: Biometrics)، به نوع خاصی از روش‌های امنیتی گفته می‌شود که در آن برای کنترل دسترسی و برقراری امنیت از خواص قابل اندازه‌گیری بدن انسان یا هر موجود زندهٔ دیگر استفاده می‌شود. همانگونه که از کلمهٔ بیومتریک بر می‌آید در این روش با استفاده از الگوریتم‌های ریاضی از اندام‌ها برداشت‌های ثابت و یکتایی می‌شود که می‌توان از آن به عنوان یک کلمهٔ عبور یکسان و غیرقابل تقلید و گاه غیرقابل تغییر استفاده کرد. به هر خصوصیت زیستی یا فیزیکی که با رایانه قابل اندازه‌گیری و بازشناسی خودکار باشد زیست‌سنجه گفته می‌شود.

اگرچه ممکن است این اسم به نظر غریب و جدید بیاید اما واقعیت این است که بشر مدت زیادی‌است که از آن بهره می‌برد و مثال زندهٔ آن استفاده از عکس‌هایی‌است که در کارت‌های مختلف از آن بهره می‌بریم. در واقع در تمامی آن کارت‌ها شخص کنترل‌کننده با دیدن عکس و مقایسه آن با چهره واقعی شما از اصول اولیه زیست سنجی (بیومتری) پیروی می‌کند یکی دیگر از اینگونه مثال‌ها استفاده از اثر انگشت است که قدمتی بس طولانی در بین اذهان عمومی بشر دارد.

 

Biometricsec.jpg

 

شرایط اصلی برای تبدیل یک خاصیت قابل اندازه‌گیری بدن به یک خاصیت مناسب جهت استفاده به عنوان یک متود شناسایی :برای اینکه یک عضو بدن بتواند به عنوان یک وسیله اندازگیری مطرح شود باید شرایط خاصی داشته باشد به عنوان مثال باید ثابت باشد مثلاً شما نمی‌توانید رنگ مو یا وزن را به عنوان یک خاصیت بیومتریک در نطر بگیرید زیرا دائماً در حال تغییر و تبدیل هستند، در ضمن خواص انتخاب شده می‌بایست نشان‌دهنده یک انسان خاص باشند و می‌بایست به سهولت قابل دسترسی باشند یعنی برای بررسی آن نیاز به زحمت زیادی نباشد.

بطور کلی ویژگی‌های بیومتریک به دو دسته تقسیم می‌شوند: ۱- خصوصیات وابسته به فیزیک انسان، این دسته از ویژگی‌ها به مجموعه‌ای از خصوصیات همراه انسان اعم از اثرانگشت، عنبیه چشم، چهره، DNA و غیره اشاره دارد، این ویژگی‌ها عمدتاً از بدو تولد انسان و گهگاه قبل از تولد انسان شروع به شکل گیری نموده و تا آخر عمر در بدن انسان ثابت و غیرقابل تغییر (گهگاه تغییرات اندک) می‌مانند.

۲- خصوصیات رفتاری انسان‌ها، این ویژگی‌ها در حقیقت خصوصیات ناشی از رفتارهای انسان هاست نظیر راه رفتن انسان، نحوه فشردن دکمه‌ها (مثلاً موبایل) و غیره که می‌تواند بیانگر مشخصات یک انسان خاص باشد نظیر راه رفتن یک انسان که گاهی با نگاه کردن آن از پشت سر می‌توان تشخیص داد که وی کدام یک از دوستانتان است.

 

انواع روش‌های تعیین هویت زیست سنجی موجود

تعیین هویت از طریق اثر انگشت تعیین هویت از طریق بررسی دقیق کف دست تعیین هویت از طریق رگ‌های کف دست تعیین هویت از طریق کنترل شبکیه چشم تعیین هویت از طریق کنترل رگ‌های چشم تعیین هویت از طریق صورت تعیین هویت از طریق امضا تعیین هویت از طریق شناسایی صدا تعیین هویت از طریق عنبیه چشم تعیین هویت از طریق راه رفتن تعیین هویت از طریق چهره

ارزیابی ویژگی‌های بیومتریک انسان

معمولاً ویژگی‌های انسان‌ها با ۹ پارامتر مورد ارزیابی قرار می‌گیرد که عبارتند از:

۱- عمومیت، هر شخص دارای آن ویژگی باشد.

۲- یکتایی، چه تعداد نمونه متفاوت را می‌توان تفکیک کرد.

۳- دوام، معیاری برای آنکه سنجش شود یک ویژگی چه مدت عمر می‌کند.

۴- قابلیت ارزیابی، سهولت استفاده برای ارزیابی نمونه‌های متفاوت.

۵- کارایی، دقت، سرعت و پایداری روش مورد استفاده.

۶- مقبولیت، میزان پذیرش تکنولوژی.

۷- جایگزین، سهولت در استفاده از جایگزین

۸- تصدیق هویت، در تصدیق هویت مشخصه یک فرد به پایگاه اطلاعات ارسال می‌شود و هدف بررسی آن به منظور تصدیق هویت آن فرد می‌باشد که پاسخ سیستم الزاماً مثبت یا منفی است.

۹- تشخیص هویت، در سیستم‌های تشخیص هویت مشخصه بیومتریک فرد به سیستم ارائه می‌شود و سیستم با جستجوی پایگاه اطلاعات مشخصات فرد را در صورت موجود بودن استخراج می‌کند.

مزایای استفاده از روش‌های امنیتی زیست سنجی

با این روش شما می‌توانید تقریباً مطمئن باشید که همان کسی که باید به منابع دسترسی دارد برای مثال اثر انگشت همواره یکتا و یکسان است، مشکلاتی مانند فراموش کردن رمز عبور یا گم کردن آن در این روش وجود ندارد. سرعت بسیار بالایی دارد و برای کاربران عادی نیاز به آموزش ندارد، امکان سرقت آلات بیومتری (زیست سنجشی) نیز بسیار کم است! یا در پاره ایی از مواقع صفر است.

منبع


بیومتریک

معرفی علم بیومتریک

این مقاله به معرفی سیستم‌های تشخیص هویت که مهمترین و دقیق‌ترین آنها بیومتریک است خواهد پرداخت. پس از تعریف بیومتریک به تعریف معماری سیستم‌های بیومتریک می‌پردازیم و درمی‌یابیم که هر سیستم بیومتریک با چه معماری‌ای کار می‌کند. در این مقاله همچنین در مورد چند تکنولوژی بیومتریک هم توضیح داده می‌شود مانند اثر انگشت، عنبیه چشم، نحوه راه رفتن، چهره و … اما به دلیل اینکه سیستم اثر انگشت از اهمیت بیشتری نسبت به دیگر سیستم‌ها برخوردار است بیشتر به تجزیه و تحلیل این سیستم خواهیم پرداخت و ابتدا به معرفی خطوط و نقاط مشخصه انگشت که در اصطلاح به آنها ریزه‌کاری گفته می‌شود می‌پردازیم و سپس روش‌های پردازش این نقاط برای رسیدن به الگویی برای شناسایی هویت را بیان خواهیم نمود.

پس از آن سنسورهای مختلف که همگی همراه با شکل برای فهم بیشتر مطرح شده‌اند مورد بحث قرار خواهند گرفت و سپس این سنسورها با هم مقایسه می‌شوند و مزیت هر یک بیان می‌شود. سپس به معرفی سایر سیستم‌ها خواهیم پرداخت و در انتها به معرفی مفهوم ترکیبات بیومتریک و روش‌های متنوع آن خواهیم پرداخت. استفاده از روش ترکیب بیومتریک کارایی، امنیت، دقت سیستم را افزایش می‌دهد.

علم بیومتریک اشاره دارد به تکنولوژیی برای اندازه‌گیری و آنالیز مشخصات بدن افراد جهت تشخیص هویت شخص.

همه سیستم‌های بیومتریک دارای معماری ویژه‌ای برای پردازش نمونه مورد بررسی و احراز هویت می‌باشند. روش‌های مختلفی برای تشخیص هویت در بیومتریک وجود دارد که هر یک با توجه به دقت و کارایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اثر انگشت به دلیل اینکه برای هر فرد منحصربه‌فرد است و با گذشت زمان هیچ گونه تغییری نمی‌کند، در میان سیستم‌های بیومتریک بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته سیستم‌های دیگر مانند: عنبیه چشم، شبکیه چشم و نمودار حرارتی چهره هم از فردی به فرد دیگر متفاوت هستند. برای افزایش کارایی و امنیت و دقت سیستم می‌توانیم از ترکیبات بیومتریک استفاده کنیم.

مقدمه

از دیر باز انسان برای بقا، نیاز به تشخیص دوست از دشمن داشته است و تشخیص هویت برای وی امری حیاتی بوده و هست، لذا امروزه سعی در مکانیزه سازی سیستمهای شناسایی یا تشخیص هویت شده است. «این پیشرفتها دلیل بر نیاز جامعه و جهان است». نیازی که پیشرفت در آن باعث کاهش تخلفات، افزایش امنیت، تسریع در امور روزمره و … شده است.

در گذشته جهت شناسایی جرم و جنایتکار، از روال شناسایی اثر انگشت و چهره‌نگاری استفاده می‌شده، اما اکنون سیستمهای مکانیزه‌ای ایجاد شده است.

سیستمهای تشخیص هویت

توکن معمولاً چیزی است که شما به همراه خود دارید و می‌توان گفت سند هویت شماست، مانند: کارتهای هوشمند، کارتهای مغناطیسی، کلید، پاسپورت، شناسنامه و … این اشیاء دارای نواقصی هستند همچون: گم شدن، عدم همراه بودن شخص، فرسوده شدن و جعل شدن.

دومین نوع سیستمهای شناسایی دانش نام دارد، یعنی چیزی که شما بخاطر می‌سپارید مانند: پسورد و پین کد. البته این سری نیز دارای نواقصی هستند مانند: فراموش کردن و لو رفتن.

دسته سوم سیستمهای مبتنی بر بیومتریک است. این سیستمها از خصیصه‌های فیزیولوژیکی و رفتاری انسان جهت شناسایی استفاده می‌کنند. این روش دیگر معایب روشهای قبل را ندارد و امنیت و دقت را تا حد بسیار زیادی افزایش داده است.

بیومتریک چیست؟

  • اندازه‌گیری و تحلیل آماری داده‌های بیولوژیکی
  • بیومتریک اشاره دارد به تکنولوژیی برای اندازه‌گیری و آنالیز مشخصات بدن افراد جهت تشخیص هویت شخص
  • شناسایی اتوماتیک یک شخص با استفاده از ویژگیهای اختصاصی (مشخصات فیزیولوژیکی یا رفتاری)(تعریف در کنسرسیوم بیومتریک)

دو اصطلاح مهم در بیومتریک: تطابق یک به یک، عمل تطابق الگوهای کاربر با داده‌های ذخیره شده. تطابق یک به چند، یافتن یک الگو از میان الگوهای ذخیره شده جهت شناسایی کاربر.

طبقه‌بندی متدهای بیومتریک

عموماً در سیستمهای بیومتریک از دو نوع ویژگی مختلف افراد جهت شناسایی استفاده می‌شود که در ذیل به آنها اشاره می‌کنیم.

  • (پارامترهای فیزیولوژیکی)

اساس شناسایی در این کلاس، اندازه‌گیری و آنالیز مشخصه‌های ثابت یک شخص می‌باشد.

  • (پارامترهای رفتاری)

شناسایی الگوهای رفتاری مشخص یک فرد

پارامترهای فیزیولوژیکی:

  • (اثر انگشت)
  • (شناسایی از روی شبکیه چشم)
  • (شناسایی از طرق عنبیه چشم)
  • (شناسایی از روی هندسه دست)

پارامترهای رفتاری:

  • (شناسایی از طریق امضاء)
  • (شناسایی از طریق صدا)
  • (شناسایی از روی شدت ضربه شخص بر روی کیبورد)

در این مقاله ما سعی بر معرفی این سیتمها داریم.

معماری سیستمهای بیومتریک

تمامی سیستمهای بیومتریک دارای یک معماری کلی یکسان در ساخت هستند که به آنها اشاره می‌کنیم.

  • درخواست داده‌ها
  • پردازش سیگنال
  • تطبیق
  • تصمیم‌گیری
  • فضای ذخیره‌سازی
  • محیط انتقال داده‌ها

زیر سیستم درخواست داده در این زیر سیستم داده‌های خام، که از یک فرد، توسط یک سنسور ویژه اسکن شده است، وارد سیستم می‌شود. فرایندی که در این زیر سیستم انجام می‌شود:

  • دریافت داده‌ها توسط سنسور
  • تبدیل داده‌های (سیگنالها) دریافتی از سنسورها به فرم مناسبی (A/D) جهت ارسال به زیر سیستم پردازش سیگنال

زیرسیستم پردازش سیگنال عملیات این زیر سیستم به شرح ذیل می‌باشد:

  1. دریافت داده‌های خام از زیر سیستم جمع‌آوری داده
  2. استخراج خصیصه
  3. عملیات فیلترینگ جهت حذف نویز
  4. اصلاح داده‌ها
  5. تبدیل داده‌های دریافتی به فرم لازم (تولید الگو) برای زیر

سیستم تطبیق.

از داده‌های دریافت شده در این زیر سیستم، پس از پردازش، یک الگو از برخی ویژگیهای موجود تولید و ذخیره می‌شود. در واقع این الگوی تولید شده مورد مقایسه و شناسایی قرار می‌گیرد.

ماهیت این الگو که از روی یک شابلون از پیش تعریف شده تولید می‌شود (یک استاندارد ثابت)، ماتریسی از صفر و یک می‌باشد. در واقع این شابلون قسمتهای مورد اندازه‌گیری از یک نمونه را برمی‌گرداند.

زیرسیستم تطبیق

خروجی این زیر سیستم از مقایسه دو الگو بدست می‌آید. فرایند این زیر سیستم شامل:

دریافت داده‌های پردازش شده (الگو) از زیر سیستم قبل و دریافت الگوهای ذخیره شده مقایسه الگوی تولید شده در زیر سیستم قبل، با الگوهای موجود

زیر سیستم تصمیم‌گیری

این زیر سیستم پس از اجرای زیر سیستم قبل فراخوانی می‌شود که وظیفه آن تصمیم‌گیری بر روی تطابق انجام شده متناسب با درخواست است. در این مرحله یک حد یا آستانه در نظر گرفته شده است. اگر امتیاز بیشتر یا برابر این آستانه باشد، کاربر تأیید می‌شود در غیر اینصورت کاربر پذیرفته نمی‌شود.

زیر سیستم فضای ذخیره‌سازی

شامل الگوهایی است که در هنگام ثبت نام از کاربران بدست آمده است. ممکن است برای هر کاربر یک یا چند الگو ذخیره شده باشد.

زیر سیستم محیط انتقال

وظیفه این بخش انتقال داده‌ها، بین اجزاء یک سیستم بیومتریک است.

پارامترهای مهم در سیستم‌های بیومتریک

در همه سیستمهای بیومتریک پارامترهایی موجودند که ویژگیها و قابلیتهای سیستم شما را معرفی می‌کنند.

  1. نرخ پذیرش اشتباه

این پارامتر تعیین کننده امکان پذیرش کاربر جعلی از کاربر اصلی می‌باشد. این پارامتر باید تا جای ممکن کوچک باشد.

  1. نرخ عدم پذیرش اشتباه

این مقیاس نمایانگر اینست که تا چه اندازه شخص اصلی اشتباهاً پذیرش نمی‌شود (حساسیت بسیار بالا). این پارامتر نیز باید تا حد مورد نیاز کم باشد.

  1. نرخ خطای مساوی:

کاهش نرخ پذیرش اشتباه باعث افزایش غیر تعمدی نرخ عدم پذیرش اشتباه می‌شود. نقطه‌ای که میزان نرخ عدم پذیرش اشتباه با نرخ پذیرش اشتباه برابر می‌شود نقطه نرخ خطای مساوی است. هرچه میزان این پارامتر کمتر باشد نمایانگر اینست که سیستم دارای یک حساسیت بهتر و توازن خوبی است.

  1. نرخ ثبت نام نادرست

احتمال خطایی که در هنگام نمونه بردای جهت ثبت در پایگاه داده، در خصوص تشخیص صحیح ممکن است رخ هد.

تکنولوژیهای بیومتریک

  • اثر انگشت
  • هندسه دست
  • اندازه‌گیری شبکیه چشم
  • اندازه‌گیری عنبیه
  • تشخیص چهره
  • تشخیص امضاء
  • تشخیص صدا
  • آزمایش دی‌ان‌ای
  • تشخیص از روی سیاهرگ دست
  • نمودار حرارتی چهره
  • شدت ضربه بر روی صفخه کلید
  • شکل گوش
  • بوی بدن

شناسایی از طریق اثر انگشت

به دلیل اهمیت این سیستم، بیشتر به تجزیه و تحلیل آن خواهیم پرداخت. یکی از قدیمی‌ترین روشهای تشخیص هویت، روش شناسایی از طریق اثر انگشت می‌باشد. نوک انگشت دارای یکسری خطوط است که از یک طرف انگشت به طرف دیگر ادامه دارد. این خطوط دارای یکسری نقاط مشخصه می‌باشند که به آنها ریزه کاری گویند.

این ریزه کاریها شامل کمانها، مارپیچها، حلقه‌ها، انتهای لبه‌ها، انشعابها، نقطه‌ها (شیارهای نزدیک به لبه‌ها)، جزایر (دو انشعاب نزدیک به هم)، تقاطع (نقطه تلاقی دو یا چند لبه)، منفذها می‌باشند. در واقع ما در این سری از سیستمها الگوهای تولید شده از این ریزه کاریها را مورد مقایسه قرار می‌دهیم.

در تشخیص اثر انگشت دو روش عمده وجود دارد: در روش اول یک شابلون از محل قرار گیری ریزه کاریهای: “انتهای لبه‌ها، انشعابها، کمانها، مارپیچها و حلقه هاً تهیه می‌شود و الگوها بر این اساس تولید می‌شوند.

در حالت دیگر مابقی ریزه کاریهای ذکر شده نیز الگو برداری می‌شوند.”با مقایسه نوع، راستا (جهت) و ارتباط (موقعیت) ریزه کاریها عمل شناسایی انجام می‌شود. ”

در روش دوم از مقایسه نواحی در برگیرنده همه ریزه کاریهای ذکر شده و نیز علامت‌های مجزای دیگر و داده‌های حاصل از مقایسه مجموعه لبه‌ها در این نواحی، استفاده می‌شود.

عموماً سایز الگو در روش دوم دو الی سه برابر بزرگتر از روش اول می‌باشد. در روش اول تقریباً امکان ندارد که بتوان تصویر اثر انگشت را از الگوی مبنا بدست آورد به دلیل اینکه از تعدادی از ریزه کاریها الگوبرداری مشود و مابقی ترتیب اثر داده نمی‌شوند، ولی از روش دوم می‌توان به اثر انگشت نیز رسید.

مراحل پردازش تصویر در شناسایی بر اساس اثر انگشت

حالت اول شمای یک اثر انگشت پردازش نشده را نمایش می‌دهد. در مرحله دوم جهت خطوط اثر انگشت توسط متدهای خاصی تولید می‌شود تا از آن بتوان در شناخت جهت هر ریزه کاری استفاده کرد.

در حالت سوم نویزهای موجود در تصویر اول را حذف کرده سپس مرز بین لبه‌ها و شیارها مشخص می‌شود.

در مرحله چهارم میزان رنگ تصویر حاصله را کاهش می‌دهند تا نویزهای کوچک باقی‌مانده نیز حذف شوند و نیز حجم تصویر نیز کاهش یابد. در مرحله پنجم ریزه کاریها علامت گذاری می‌شوند و در مرحله آخر نیز این ریزه کاریها بیکدیگر متصل می‌گردند که ماتریس حاصل از شکل بدست آمده از این نواحی و ماتریس حصل از جهتها در شکل دوم و نیز ماتریس شامل نوع ریزه کاریهای در نظر گرفته شده، الگوی ما را تولید می‌کند. مراحل در شکل زیر به نمایش گذاشته شده‌اند:

سنسورهای مورد استفاده در روش شناسایی با استفاده از اثر انگشت:

۱-سنسور نوری

در این تکنولوژی کاربر انگشت خود را بر روی یک سطح پلاستیکی یا شیشه‌ای تمییز قرار می‌دهد، سپس یک اسکنر) CCD (شروع به اسکن کردن و تصویر برداری از انگشت می‌کند. این اسکنرها دارای تعدادی گیرنده نوری هستند که بصورت سطری در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند، که نوسانات و تغییرات شدت نور دریافتی را اندازه‌گیری می‌کنند. با تابش یک دسته شعاع نوری با شدت ثابت به انگشت، بازتاب این شعاع نوری توسط این دوربینهای CCD اندازه‌گیری می‌شود. این آرایه‌های CCD تصویری با رزولوشن ۷۲–۶۰۰dpi را نمایش می‌دهند؛ که البته قابلیت تصویر برداری تا ۱۰۰۰dpi را دارا می‌باشند. تصویر اثر انگشت تولیدی بصورت یکسری لبه‌های تاریک و شیارهای روشن نشان داده می‌شود که در ابتدا نامفهومند و با عملیات پردازش تصویر، تصویر واضحی از اثر انگشت تولید می‌شود

۲-سنسور خازنی

عملیات این سری از سنسورها بصورت جوشن خازنی است (یک ماتریس از خازنهای کنار هم). با تماس انگشت بر سطح سنسور، بین لبه‌های اثر انگشت و سنسور، یک ظرفیت خازنی مطابق با شکل ایجاد می‌شود که با اندازه‌گیری این سطوح خازنی و پردازش این سیگنالها، یک تصویر دیجیتالی بصورت ترکیبی از رنگهای مشکی، سفید و خاکستری (روشن و تیره) ۸بیتی بدست می‌آید. شکل زیر بیانگر این موضوع است. همان‌طور که در شکل مشاهده می‌کنید، انگشت باعث برقراری ارتباط بین دو الکترود می‌شود که این امر باعث بوجود آمدن فضای خازنی در بین این دو الکترود شده است. تغییرات فاصله‌ای که بین لبه‌ها و شیارهای انگشت وجود دارد، باعث پیدایش یک سیگنال ولتاژی در فضای خازنی می‌شود که در شکل دوم نشان داده شده است.

با توجه به اینکه فاصله بین پیک لبه و شیار از یک نقطه به یک نقطه دیگر تغییر می‌کند، داده خام برگردانده شده توسط سنسور به یک تصویر درهم که دارای یکسری سایه‌های خاکستری است، تبدیل می‌شود؛ که از یک الگوریتم دیگر جهت تکمیل و تصحیح این تصویر استفاده می‌شود رزولوشن این تصویر توسط اندازه و تقسیم‌بندی سلولهای سنسور تعیین می‌گردد. بعنوان مثال برای یک رزولوشن ۵۰۰dpi به یک سنسور با اندازه سلول ۵۰۰ میکرون نیاز است. عموماً این سری سنسورها رزولوشن ۲۵۰–۵۰۰dpi را تولید می‌کنند. دقت این سنسورها تا اندازه‌ای پایین است و نیاز به بازسازی تصویر بیشتری دارند.

۳-سنسور آلتراسوند

این سنسورها از یکسری فرستنده- گیرنده‌های صوتی استفاده می‌کنند. آنها امواج آلتراسوند را به شئ ساطع می‌کنند، سپس به حالت گیرنده رفته و امواج بازگشتی را ذخیره می‌کنند. (مطابق شکل) این امواج توسط تکنیکهای ویژه تصور صوتی پردازش می‌شوند. نحوه الگو برداری از یک سطح کثیف توسط سنسورهای آلتراسوند فرکانس ارسالی و دریافتی این سنسورها قابل تنظیم است. این ویژگی باعث می‌شود که فرکانسهای ناهمگن دریافتی را حذف کند. فرکانسهای این سنسورها را می‌توان طوری تنظیم نمود که از سلولهای بیجان عبور کنند که این یک مزیت بزرگ سنسورهای آلتراسوند است. مزایای سیستم‌های اندازه‌گیری اثر انگشت:

  1. هر شخص دارای اثر انگشت منحصربه‌فردی است
  2. اثر انگشت در برابر گذشت زمان مقاوم است
  3. این تکنولوژی به بلوغ خود رسیده است
  4. استفاده از آن بسیار راحت است
  5. دارای نرخ خطای مساوی پایینی می‌باشد
  6. ارزان است
  7. عامه پسند است

شناسایی از طریق چهره

فرم هندسی یک چهره نیز از پارامترهای مورد اندازه‌گیری در سیستمهای بیومتریک است ولی نمی‌توان گفت که جزء خصیصه‌های منحصربه‌فرد افراد است لذا این سیستمها در جاهایی که تعداد کاربران کم است و نیز زمانهای الگوبرداری درازمدت نیست، این سیستمها مناسبند. از دیگر کاربردهای این سیستمها، استفاده در سیستمهای مالتی بیومتریک جهت افزایش دقت است. تصویر چهره یک کاربر می‌تواند توسط یک دوربین سیاه و سفید با استاندارد که یک رزولوشن ۲۴۰*۳۲۰ و اقلاً ۳ تا ۴ فریم را تولید کند، گرفته می‌شود. دو روند اصلی برای تشخیص چهره انجام می‌شود

  • روند کلی یا کل چهره
  • خصوصیات پایه‌ای چهره

بر شناسایی و تشخیص نقاط ثابت و معین در چهره که با مرور زمان کمترین حساسیت و تغییری را از خود نشان می‌دهند شامل: قسمتهایی از چشم، اطراف بینی و دهان و بخشهایی که استخوان گونه را احاطه کرده‌اند تکیه دارد.

یا روند کلی یا کل چهره

در این روش یک تصویر کامل و یکجا از چهره، بدون لوکالیزه کردن نقاط ویژه مورد پردازش قرار می‌گیرد. این متد از تکنولوژیهای زیرجهت پردازش چهره بهره می‌گیرد:

  • تحلیل آماری
  • شبکه‌های عصبی

در کل سیستمهای این چنینی دارای دقت بالایی نیستند به دلیل اینکه چهرها کاملاً منحصربه‌فرد نیستند و گاه اتفاق می‌افتد که دو نفر (مخصوصا دوقلوها) از نظر چهره با هم مشابهند؛ لذا از اینگونه سیستمها فقط در مکانهایی استفاده می‌شوند که امنیت تا حد بسیار زیاد مورد نظر نباشد.

تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۱
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۲
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۳
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۴
تشخیص هویت زیست سنجی و بیومتریک قسمت ۵

ویژگیهای یک روبات

یک روبات دارای سه مشخصه زیر است
۱-داری حرکت وپویایی است
۲-قابلیت برنامه ریزی جهت انجام کارهای مختلف را دارد
۳-بعد از اینکه برنامه ریزی شد.قابلیت انجام وظایفش را به صورت خودکار دارد.
ممکن است روزی فرا برسد که روباتها جای انسانها را در انجام کارها بگیرند.
حتی بعضی از آنها ممکن است به صورت
محافظ شخصی از جان انسانهادر مقابل خطرات احتمالی حفاظت کنند.

آناتومی اندام روبات های شبیه انسان

در سال ۱۹۵۰ دانشمندان تصمیم گرفتند.شکلی از رباتهای دو پارا درست کنند.که از لحاظ فیزیکی شبیه انسان باشند.این گونه روباتها متشکل از دو بازو دو پا هستند.که دستها و پاها به صورت متقارن وشبیه بدن انسان در سمت راست وچپ ربات قرار گرفته اند.برای انجام چنین کاری آنها می بایست در ابتدا آناتومی بدن خود را می شناختند.آنها معتقد بودن که انسانها طی میلیونها سال تکامل یافته اند.،تا اینکه امروزه قادرند انواع مختلفی از کارها را انجام دهند.اگر از مردم راجع به روباتهای شبیه انسان سوال کنید.آنها در اولین وهله به یاد فیلم پلیس آهنی می افتند.شما نیز می توانید با استفاده از کاغذهای استوانه ای و تک های چوب وچسب شکلی مانند زیر درست کنید.

حرکت در روبات

هنگامیکه شما راجع به مطلبی فکر می کنید و برای آن دنبال پاسخ می گردید.می توانید جواب خود را در طبیعت بگیرید.به حیواناتی که اطراف ما هستند.،و مانند ما می توانند در چهار جهت حرکت کنند.دقت کنید.به طور مثال به حرکت فیل توجه کنید.مفاصلی که در پاها وجود دارند.سبب حرکت پاها به سمت عقب،جلو، چپ و راست می شوند
هنگامکه این حیوان حرکت می کند وزن خود را بر روی پا هایش تقسیم میکند.بنابراین این امکان را دارد که تعادلش را حفظ کند و بر روی زمین نیافتد.در روباتها نیز همین مسئله وجود دارد اگر یکی از پاهای آن در هوا قرار بگیرد روبات متوقف می شود.واین امکان وجود دارد بر روی زمین بیافتد.به حرکت مورجه ها دقت کنید.این موجود ۶ پا دارد. در هنگام حرکت به سمت جلو سه پایش را به سمت جلو وسه پای دیگرش را در همان موقعیت به سمت عقب فشار میدهد .دو پا از یک طرف ویک پا از طرف دیگرهمواره کار مشترکی را انجام می دهند. واین کار سبب حرکت مورچه به سمت جلو می شود.
حشرات بدلیل داشتن پاهای بیشتر وفرم پاها راحتر از حیوانات چهار پا می توانند تعادل خود را در حرکت حفظ کنند.بهمین دلیل رباتهای شبیه حشرات بیشتر از روباتهایی شبیه سگ و گربه ساخته شده اند.

لگو روبات(lego robot)

برای شروع به ساخت روبات بهتر است .،که با لگو ها ونحوه اسمبل کردن آنها آشنا شوید.لگوها ایده های خوبی در ساخت روبات به شما می دهند.بسیاری از روباتهایی که ساخته شده اند.حشره،حیوان،انسان نیستند.بلکه آنها لگو هستند.شما می توانید بدنه روبات خود را بوسیله لگوها بسازید.و مدارات الکترونیک را در آن جا سازی کنید.
بیشتر ماشینهایی که وجود دارند از چهار چرخ تشکیل شده اند.دو چرخ جلویی دارای چرخش زاویه ای هستند.،و دو چرخ عقبی در جای خود ثابت هستند.،وتنها میچرخند،حرکت به سمت راست،جلو و عقب را چرخهای جلویی تعیین می کنند.در برخی از ماشینها هر چهار چرخ دارای این وضعیت هستند.از این موارد در ساخت لگو روباتها شبیه ماشین استفاده می شود.برخی از ماشینهای پیشرفته از راه دور کنترل می شوند(remote control) که این مسئله را براحتی می توان در روباتها بست وتوسعه داد.
برای ساخت یک لگو ماشین احتیاج به چهار چرخ پلاستیکی و دو میله تحت عنوان محور احتیاج دارید.شاید بتوانید این قطعات را براحتی در یک ماشین اسباب بازی پیدا کنید.برخی از طراحان روبات به جای چهار چرخ از سه چرخ استفاده می کنند.در این حالت عموما دو چرخ ثابت وتنها در جای خود می چرخند و تنها یک چرخ دارای حرکت آزاد است.نوع دو چرخ آن نیز وجود دارد.در این حالت هر دوچرخ دارای حرکت آزاد زاویه ای هستند.
برای حل مشکل تعادل روباتها در هنگام چرخش از چهار چرخ استفاده می شود. در هر طرف دوچرخ وجود دارد.که چرخهای در هر سمت بوسیله تسمه یا نواری پلاستیکی بهم متصل می شوند.
کلمه ربات توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R (روبات‌های جهانی روسیه) در سال ۱۹۲۱ ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.

ربات‌ها چه کارهایی انجام می‌دهند؟

بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ربات‌ها از چه ساخته می‌شوند؟

ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:
* مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
* محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و …
* سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.
با این سه قسمت، یک ربات می‌تواند با اثرپذیری و اثرگذاری در محیط کاربردی‌تر شود.

تأثیر رباتیک در جامعه:

علم رباتیک در اصل در صنعت به‌کار می‌رود و ما تأثیر آن را در محصولاتی که هر روزه استفاده می‌کنیم، می‌بینیم. که این تأثیرات معمولاً در محصولات ارزان‌تر دیده می‌‌شود.
ربات‌ها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که بتوانند کاری را بهتر از یک انسان انجام دهند یا در محیط پر خط فعالیت نمایند مثل اکتشافات در مکان‌های خطرناک مانند آتش‌فشان‌ها که می‌توان بدون به خطر انداختن انسان‌ها انجام داد.

مشکلات رباتیک:

البته مشکلاتی هم هست. یک ربات مانند هر ماشین دیگری، می‌تواند بشکند یا به هر علتی خراب شود. ضمناً آن‌ها ماشین‌های قدرتمندی هستند که به ما اجازه می‌دهند کارهای معینی را کنترل کنیم.
خوشبختانه خرابی ربات‌ها بسیار نادر است زیرا سیستم رباتیک با مشخصه‌های امنیتی زیادی طراحی می‌شود که می‌تواند آسیب‌ آن‌ها را محدود ‌کند.
در این حوزه نیز مشکلاتی در رابطه با انسان‌های شرور و استفاده از ربات‌ها برای مقاصد شیطانی داریم. مطمئناً ربات‌ها می‌توانند در جنگ‌های آینده استفاده شوند. این می‌تواند هم خوب و هم بد باشد. اگر انسان‌ها اعمال خشونت آمیز را با فرستادن ماشین‌ها به جنگ یکدیگر نمایش دهند، ممکن است بهتر از فرستادن انسان‌ها به جنگ با یکدیگر باشد. ربات‌ها می‌توانند برای دفاع از یک کشور در مقابل حملات استفاده می‌شوند تا تلفات انسانی را کاهش دهد. آیا جنگ‌های آینده می‌تواند فقط یک بازی ویدئویی باشد که ربات‌ها را کنترل می‌کند؟

مزایای رباتیک:

مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک ربات می‌تواند کارهایی که ما انسان‌ها می‌خواهیم انجام دهیم را ارزان‌تر انجام‌ دهد. علاوه بر این ربات‌ها می‌توانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تأسیسات انرژی هسته‌ای یا کاوش یک آتش‌فشان را انجام دهند. ربات‌ها می‌توانند کارها را دقیقتر از انسان‌ها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت ‌بخشند. ربات‌ها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند.

تاثیرات شغلی:

بسیاری از مردم از اینکه ربات‌ها تعداد شغل‌ها را کاهش دهد و افراد زیادی شغل خود را از دست دهند، نگرانند. این تقریباً هرگز قضیه‌ای بر خلاف تکنولوژی جدید نیست. در حقیقت اثر پیشرفت‌ تکنولوژی مانند ربات‌ها (اتومبیل و دستگاه کپی و…) بر جوامع ، آن است که انسان بهره‌ورتر می‌شود.

قوانین سه‌گانه رباتیک:

ایزاک آسیموف نویسنده داستان‌های علمی تخیلی قوانین سه‌گانه رباتیک را به صورت زیر تعریف‌کرده است:
۱ـ یک ربات نباید به هستی انسان آسیب برساند یا به واسطه بی‌تحرکی، زندگی یک انسان را به مخاطره بیاندازد.
۲ـ یک ربات باید از دستوراتی که توسط انسان به او داده می‌شود، اطاعت کند؛ جز در مواردی که با قانون یکم در تضاد هستند.
۳ـ یک ربات باید تا جایی‌که با قوانین یکم و سوم در تضاد نباشد از خود محافظت کند.

آینده رباتیک:

جمعیت ربات‌ها به سرعت در حال افزایش است. این رشد توسط ژاپنی‌ها که ربات‌های آن‌ها تقریباً دو برابر تعداد ربات‌های آمریکا است، هدایت شده است.
همه ارزیابی‌ها بر این نکته تأکید دارد که ربات‌ها نقش فزاینده‌ای در جوامع مدرن ایفا خواهند کرد. آن ها به انجام کارهای خطرناک، تکراری، پر هزینه و دقیق ادامه می‌دهند تا انسان‌ها را از انجام آن‌ها باز دارند.

ربات امدادگر

یکی از راهکارهایی که برای نجات مصدومین زلزله استفاده می شود، به کاربستن رباتیک و علوم کامپیوتر در عملیات امداد و نجات است. از طریق این فناوری‌ها می‌توان به مصدومین گرفتار در زیر آوار دسترسی پیدا کرده و جان آن‌ها را نجات داد
این ربوتها به گونه‌ای طراحی شده است که بتوان مسیر خود را در شکاف‌های باریک و از میان آوار به‌جا مانده از ساختمان بیابد و در لا‌به‌لای آن‌ها به جستجوی مصدومین حادثه بپردازد. پیکره‌ی این رباتها به یک دوربین و یک میکروفون برای دریافت داده‌هایی از میان ویرانی‌ها مجهز شده است. به علاوه یک حسگر حرارتی نیز به تجهیزات این ربوت ها افزوده شده، تا بتواند حرارت بدن مصدوم را دریافته و موقعیت او را بیابد. این حسگر، این امکان را نیز فراهم می‌سازد که حتی اگر در زیر آوار منبع نوری نیز وجود نداشت و مصدومین در تاریکی گرفتار شده بودند، باز هم فرصت یافته شدن آن‌ها وجود داشته باشد. طراحی منعطف این ربوتها برخی توانمندی‌های مختص محیط‌های دچار سانحه را به آن افزوده است، اگر در شرایطی این ربوتها با مانعی در زیر آوار برخورد کند و به سبب این برخورد تعادل خود را از دست بدهد و یا از ارتفاعی، فرو بیفتد، خواهد توانست با چرخش پیکره‌ی خود مجدداً به وضعیت متعادل و مناسب برای حرکت بازگردد.

مباني رباتيك

ربات ها ماشين هايي هستند كه به تقليد رفتار انسان ها يا حيوانات مي پردازند . انسان ها داراي جسم مي باشند و از ماهيچه براي حركت بدن ، حسگر براي دريافت اطلاعات محيط ، قدرت براي فعال كردن ماهيچه ها ، مغز براي پردازش اطلاعات حسگرها و دستور به ماهيچه ها و ويژگي هاي نامشهود ديگر مانند هوش و روحيه برخوردارند . به طور مشابه ربات ها نيز از ساختار قابل حركت ، موتورها ، حسگرهايي براي مشاهده محيط ، فعال ساز براي كنترل حركت ، منبع تغذيه و پردازنده / كامپيوتر براي كنترل رفتار و اجزاي خود برخوردار مي باشند . ربات هاي صنعتي بازوها يا ماشين هاي خودكار مكانيكي هستند كه توسط كامپيوتر كنترل شده و از آنها در خطوط مونتاژ كارخانه ها استفاده مي شود . وظايف آنها بازه وسيعي را از اتصال اجزاي بدنه اتومبيل تا قرار دادن يك قطعه بسيار كوچك در يك دستگاه الكترونيكي در بر مي گيرد .
يك ربات صنعتي كه از شش مفصل برخوردار است ، شباهت بسيار زيادي به بازوي انسان دارد . اين شش اتصال در واقع معادل شانه ، آرنج و مچ هستند . هر كدام از اين اتصالات توسط يك موتور DC/AC كنترل مي شوند . خود اين موتورها توسط سيگنال هايي كه توسط كابل منتقل مي شود ، كنترل مي گردند .
كامپيوتر كنترلي ربات شامل برنامه هايي است كه رفتار هر موتور را كنترل مي كند و بدين ترتيب ربات عمل مورد نياز را انجام مي دهد . براي حركت ربات ، اين رايانه ، موتورها و دريچه هاي مرتبط را فعال مي كند . ربات ها قابل برنامه ريزي جديد بوده و مي توان با برنامه ريزي جديد رفتار متفاوتي را از آنها انتظار داشت .
برنامه يك ربات جوشكاري حاوي دستورات لازم در زمينه ميزان جريان برق و اعمال جريان براي المان جوشكاري ربات است تا بدين ترتيب بعنوان قطعات فلزي با قطرهاي مختلف را به هم جوش داد . حسگرهاي موجود ، اطلاعات محيطي را به صورت پسخورد در اختيار كامپيوتر كنترلي قرار مي دهند و آنها را قادر مي سازند تا عمليات ربات را مطابق با شرايط محيطي تنظيم كنند . كامپيوترها سيگنال هاي فرمان را به ابزار رباتيك ارسال مي نمايند و بدين ترتيب عمليات كارخانه كنترل مي گردد .
مي توان ماشين هاي رباتيك را به گونه اي برنامه ريزي كرد كه وظايف مختلفي را انجام دهند و در نتيجه ربات ها مي توانند به منظور توليد محصولات مختلف ، مورد استفاده قرار گيرند . ربات هاي فوق در كارخانه هايي مورد استفاده قرار مي گيرند كه محصولات متنوعي را در دسته هاي كوچك توليد مي كنند و محصولات هر دسته با دسته ديگر فرق مي كند . ربات ها با سخت افزار فرآيند توليد ادغام مي شوند . پس از اينكه كار جاري خط توليد به پايان رسيد ، مي توان از اين ربات ها براي كار ديگر دوباره استفاده كرد .
خط توليدي كه در آن از ربات استفاده مي شود ، ممكن است فقط شش ماه دوام داشته باشد . پس از آن ، كارخانه به دليل تغيير محصول توليدي خود بايد خط توليد فوق را جمع آوري كند . از آنجايي كه مي توان ربات ها را براي انجام كارهاي مختلف برنامه ريزي كرد ، مي توان آنها را به راحتي از يك خط توليد جدا كرده و در جاي ديگر مورد استفاده قرار داد.
كارخانه موتورولا از دو ربات به طور همزمان براي مونتاژ قطعات الكترونيكي در دستگاه هاي راديويي خود استفاده مي كند . اين دو ربات دوازده كار پايه اي مانند قرار دادن قطعات الكترونيكي بر روي بوردهاي چاپي را بطور مشترك با هم انجام مي دهند . اين دو ربات به صورت جفت و دقيقا مانند دو بازوي يك انسان در خط مونتاژ كار مي كنند و كامپيوتر كنترل كننده با ارسال سيگنال هاي مناسب مانع از برخورد آنها باهم مي شود .

حواس انسان براي ربات ها :

تمركز طراحان بر شبيه سازي حواس انسان براي ربات ها است . ربات ها بايد بتوانند حسي از محيط پيرامون خود داشته باشند ( مشابه حواس انسان ) . آنها بايد بتوانند ببينند ، احساس كنند ، بشنوند ، بو بكشند و با انسان ها به زبان طبيعي صحبت كنند .رادارها ، دستگاههاي كاشف ، ميكروفن هاي جهت دار ، اسكنر هاي بدن و موارد مشابه قادر ند بهتر از اعضا ي بدن انسان عمل كنند ، ببينند و يا اشياء را شناسايي كنند . مشكل اصلي ، گردآوري اطلاعات نيست ، بلكه تفسير و درك آنهاست .
ساخت رباتي كه بتواند به سطح يك چاه نفت در دريا برود يا رباتي كه بتواند به يك راكتور هسته اي وارد شود ، بسيار متفاوت از رباتي است كه در آن لوله است . تصوير لوله تنها نشان دهنده جلبك هايي است كه به دور اتصالات جمع شده اند . اگر قرار است ربات تشخيص دهد كه مي تواند مشكل را حل كند يا نه ، بايد از هوش لازم براي رفع ابهام از تصوير و ايجاد يك تصوير واضح و روشن برخوردار باشد . ربات ها بايد اطلاعات مورد نياز را براي پاسخگويي به مسائل پيش آمده در جهان واقعي فراهم سازند . ربات ها بايد قادر به درك حوادث پيرامون خود باشند تا بتوانند بر آنها كنترل داشته باشند و گرنه ، داشتن حواس صرف براي گردآوري اطلاعات ، ارزشي نخواهد داشت . حواس آنها بايد پسخوري از اثرات رفتار انها بر جهان ، به آنها بدهد .

ربات هاي بيولوژيكي :

محققان به دنبال هوش هستند ، گرچه اين هوش لزوما به پيچيدگي مغز انسان كه از ميليارها نورون و تريليون ها اتصال برخوردار است نخواهد بود . گرچه بسياري از مناطق مغز انسان از ساختار يكنواختي برخوردارند ، ولي صدها منطقه در مغز وجود دارد كه از نظر معماري متمايز هستند . اين مساله سبب پيچيدگي شبيه سازي مغز انسان در ربات ها مي شود .
در مقايسه ، حشرات و موجودات دريايي از نورون هاي كمتري برخوردارند . مهندسان با استفاده از داده هاي رفتاري مي دانند كه چگونه بخش هاي مغز اين موجودات با هم در ارتباط هستند و همچنين از نحوه تعامل نورون هاي آنها به منظور انجام يك كار خاص مطلع هستند .
هوش مغز سوسك براي توسعه ربات هاي بيولوژيكي بكار گرفته شده است . حشرات در زمان حركت بالا ، زير با پيرامون موانع شش بازوي خود را كنترل مي كنند . ربات هاي شش بازويي مانند Lemur (مخففLimbed Excursion Mobile Utility Robot ) ” ربات با قدرت حركت عضوي ” از خصوصيات سيستم عصبي حشرات براي حركت در سطوح سخت و ناهموار به منظور گردآوري ، نمونه برداري و تحليل داده ها استفاده مي كنند .
ماهيچه ها مسبب حركت و دستكاري در مخلوقات هستند . فعال سازي هاي ربات ها در واقع شبيه ساز ماهيچه ها به شمار مي روند . فعال سازي هايي كه از پليمرهاي فعال شونده با جريان برق (EAP) استفاده مي كنند ، بيشترين شباهت را به ماهيچه هاي بيولوژيكي دارند . EAP ها در پاسخ به تحريك هاي الكتريكي تغيير شكل مي دهند .در صورتي كه به سيال هاي الكترورئولوژيك (ERF) مبتني بر EAP تحريك الكتريكي وارد شود ، چسبناك مي شوند . از ERF ها براي توسعه فعال سازي هاي مينياتوري كنترل شونده توسط جريان برق استفاده مي شود . نيروهايي كه در محيط هاي دور اعمال مي شوند ، سبب تغيير در ويسكوزيته ERF شده و بدين شكل خود را در اجزاي مكانيكي ربات نشان مي دهند .
از ربات هاي مبتني بر EAP در كاربردهاي پزشكي و فضايي استفاده مي شود . ربات ماهي اولين محصول تجاري است كه در آن از EAP استفاده شده است . اين ربات مي تواند بدون استفاده از موتور يا باتري و با استفاده القاء گرهاي موجود شنا كند .
EAP ها را ميتوان به شكل هاي مختلفي ساخت . از تركيب آنها با حسگرهاي MEMS ( سيستم ميكروالكترومكانيكي ) مي توان به فعال سازهاي هوشمند دست يافت . EAP واسطي است بين انسان و ماشين در واقع جايگزيني است براي حواس انسان . بعنوان مثال ، مي توان از EAP بعنوان واسط بين ربات و مغز انسان استفاده كرد . كلاوس پيترزانر از دانشگاه ساوت همپتون در انگلستان رباتي ساخته است كه توسط يك نمونه پرورش يافته و خاص از موجودات زنده ” كپك مانند” كنترل ميشود . اين سلول ها از نور دوري مي كنند .
يك نمونه ستاره اي شكل از اين سلول ها به يك ربات شش بازويي ربات متصل گرديده اند . تابش نور سفيد بر بخشي از ارگانيسم سلول سبب مرتعش شدن آن مي گردد . اين ارتعاشات به رايانه منتقل شده و بر اساس آن سيگنال هاي كنترلي براي حركت بازوها ارسال مي گردد . با تابش نور برروي بخش هاي مختلف ستاره ، بازوهاي متفاوتي را ميتوان حركت داد . با انجام اين كار به صورتي منظم و با قاعده ، ميتوان ربات را به راه انداخت .

منبع

ربات چیست؟ قسمت ۱
ربات چیست؟ قسمت ۲
ربات چیست؟ قسمت ۳
ربات چیست؟ قسمت ۴
ربات چیست؟ قسمت ۵
ربات چیست؟ قسمت ۶
ربات چیست؟ قسمت ۷
ربات چیست؟ قسمت ۸

منطق فازی (fuzzy logic) چیست؟

منطق فازی (Fuzzy Logic) قسمت ۱
منطق فازی (Fuzzy Logic) قسمت ۲

فشرده سازی تصویر (Image Compression)، کاربردی از فشرده سازی اطلاعات در تصاویر دیجیتال است. هدف از آن کاهش افزونگی (redundancy) محتویات تصویر است برای ذخیره کردن یاانتقال اطلاعات به شکل بهینه.

فشرده سازی تصویر می‌تواند به صورت بی اتلاف (Lossless) و با اتلاف (Lossy) صورت گیرد. فشرده سازی بی اتلاف برای بعضی تصاویر مثل نقشه‌ های فنی و آیکون‌ها ترجیح داده می‌شود، به این دلیل که فشرده سازی با اتلاف خصوصاً وقتی برای نرخ بیت‌های پایین استفاده شود به کیفیت تصویر لطمه می‌زند. روش‌های فشرده سازی بی اتلاف همچنین ممکن است برای محتویات پر ارزش مثل تصاویر پزشکی یا تصاویر اسکن شده برای بایگانی شدن نیز ترجیح داده شوند. روش با اتلاف مخصوصاً برای تصاویر طبیعی مناسب است که از دست رفتن کیفیت برای دست یافتن به کاهش نرخ بیتقابل توجه باشد.

روش‌های فشرده سازی بدون اتلاف عکس‌ها عبارتند از

– کدگذاری بر اساس طولِ ران (run-length encoding)، استفاده شده در روش‌های پیش‌فرض در dcx و یکی از امکانات TIFF ,TGA ,BMP

– entropy coding

– الگوریتم‌های مطابق واژه‌نامه مثل lzw استفاده شده در GIF,TIFF

– کاهش اعتبار (deflation) استفاده شده در TIFF ,MNG ,PNG

روش‌های فشرده سازی پراتلاف عبارتند از

کاهش فضای رنگی

کاهش فضای رنگی برای رنگهایی که بیشتر در عکس استفاده شده‌اند. رنگی که انتخاب شده در پالت رنگ در بالای عکس فشرده شده مشخص می‌شود. هرپیکسل فقط به شاخص رنگ در پالت رنگ اشاره داده می‌شود.

chroma subsampling

این روش براساس این واقعیت است که چون چشم انسان تغییرات مکانی روشنایی را سخت تر از رنگ درک می‌کند به وسیلهٔ میانگین‌گیری یا حذف کردن برخی از اطلاعات رنگ تابی یک عکس عمل فشرده سازی صورت گیرد.

تغییر شکل دادن کدگذاری (transform coding)

این روش بطور عادی بیشترین استفاده را دارد.

fractal compression

بهترین کیفیت عکس در یک نرخ بیت (یا نرخ فشرده سازی) معین هدف اصلی از فشرده سازی عکس است.

به هر حال ویژگی‌های مهم دیگری از رویه‌های فشرده سازی عکس وجود دارد که عبارتند از: ‘

مقیاس پذیری (scability)

به‌طور کلی به کاهش کیفیت حاصل شده در اثر دستکاری گروه بیتی یا فایل گفته می‌شود. (بدون بازیابی). نام‌های دیگر برای مقیاس پذیری،progressive coding یا embedded biststream است. با وجود خلاف واقعی بودنش مقیاس‌پذیری نیز می‌تواند در رمز گذارهای (codec) بدون اتلاف یافت شود. مقیاس‌پذیری خصوصاَ برای پیش نمایش عکس‌ها در حال دریافت کردن آن‌ها یا برای تهیه کیفیت دستیابی متغیر در پایگاه‌های داده مفید است.

انواع مختلف مقیاس پذیری عبارتند از :

 کیفیت مترقی(progressive quality)

یا لایه مترقی (layer progressive) گروه بیتی پی در پی عکس را از نو می‌سازد.

وضوح مترقی (progressive resoloution)

ابتدا یک عکس وضوح پایین را کدگذاری می کند سپس تفاوت‌های وضوح بالاتر را کدگذاری می‌کند.

مؤلفه مترقی (progressive component)

ابتدا رنگ را کدگذاری می‌کند.

ناحیه

جذاب کدگذاری (region of interest coding) نواحی خاصی از عکس باکیفیت بالاتری نسبت به سایر نقاط کد گذاری می‌شوند و می‌تواند با مقیاس‌پذیری (کدگذاری ابتدایی یک بخش و دیگران بعداً) ترکیب شود.

اطلاعات

غیر نمادین(meta information) داده‌های فشرده شده می‌توانند شامل اطلاعاتی در رابطه با عکس باشد که می‌توان برای طبقه‌بندی کردن، جستجو یا بررسی عمومی عکس از آن‌ها استفاده کرد. مانند اطلاعاتی که می‌توانند شامل رنگ و الگو و پیش نمایش کوچکتر عکس‌ها و اطلاعات خالق و کپی رایت باشد.

قدرت

پردازش(processing power) الگوریتم‌های فشرده سازی اندازه‌های متفاوتی از قدرت پردازش را برای کدگذاری و کدگشایی درخواست می‌کنند. بعضی از الگوریتم‌های فشرده‌سازی عالی قدرت پردازش بالا می‌خواهند.

کیفیت

روش فشرده سازی اغلب به وسیلهٔ سیگنال ماکزیمم به نسبت پارازیت (peak signal-to-noise ratio) اندازه‌گیری می شونداندازه پارازیت‌ها نشان دهند؟ فشرده سازی پراتلاف عکس است به هر حال قضاوت موضوع گرایانه بیننده همیشه بیان کنند؟ اهمیت اندازه‌گیری است.

Jpeg2000

Jpeg2000 یک استاندارد فشرده سازی عکس براساس wavelet (wavelet-basedاست؛ و در سال ۲۰۰۰ به‌وسیله کمیته Joint Photographic Experts Group با نیت جایگزین کردن با استاندارد اصلیJpegکه براساس تغییر گسسته(discrete cosine transform-based) است (محصول سال۱۹۹۱) تولید شده‌است. jpeg2000 زمان بیشتری را برای عملیات باز کردن فشردگی نسبت به JPEG طلب می‌کند.

اثبات از بالا به پایین محصولات فشرده سازی JPEG 2000: شماره‌ها نشان‌دهنده ضریب تراکم استفاده شده‌است.برای مقایسه بهتر شکل بدون مقیاس را نگاه کنید. محصولات JPEG 2000 به فرم JPEG متفاوت به نظر می‌رسند و یک جلوه صیقلی روی عکس وجود دارد و برای نمایان شدن سطوح فشرده سازی بالاتری اختیار می کنند. اغلب یک عکس گرفته شده می‌تواند به اندازه اندازه فایل اصلی خود(bitmapفشرده نشده) بدون متحمل شدن اثر نمایان شدن فشرده شوند

منبع


فشرده سازی با اتلاف داده و بدون اتلاف داده

بسیاری از افراد احساس می‌کنند که تنها باید از فرمت‌های تصاویری استفاده شود که از تکنولوژی فشرده سازی بدون اتلاف داده بهره می‌برند. این نوع فشرده سازی برای بسیاری از تصاویر مناسب است اما در بسیاری از موارد نیازی به آن نیست. استفاده از این نوع فشرده سازی به این معناست که همه داده‌ها از فایل اولیه حفظ شوند اما فشرده سازی با اتلاف داده برخی داده‌ها را از فایل اولیه حذف می‌کند و تصویر را با حجم کم ذخیره می‌کند. در فشرده سازی با اتلاف داده شما می‌توانید بگویید نرخ فشرده سازی تصاویر چقدر باشد و چه میزان از داده‌ها در نظر گرفته نشود.

فشرده سازی بدون اتلاف داده

روش‌های کمی برای فشرده سازی بدون اتلاف داده وجود دارد. روش اولکدگذاری طول اجرا (run-length encoding) است که برای فایل‌های BMP استفاده می‌شود. این روش داده‌های متوالی با مقادیر یکسان را می‌گیرد و آن‌ها را با یک متغیر count که بیانگر طول داده‌های یکسان است، ذخیره می‌کند. این روش برای فایل‌های گرافیکی مناسب است زیرا مقادیر داده یکسان بسیاری دارند.

فشرده سازی بدون اتلاف

روش دیگر فشرده سازی بدون اتلاف داده، DEFLATE نام دارد که برای تصاویر PNG نیز استفاده می‌شود. این روش از ترکیب الگوریتم کدینگ هافمن و LZ77 ساخته شده است. از این روش در فشرده سازی gzip و ZIP نیز استفاده می‌شود. الگوریتم Lempel-Ziv-Welch یا LZW هم یکی دیگر از روش‌های فشرده سازی است بدون اتلاف داده است که روی داده‌ها یک آنالیز ساده و محدود انجام می‌دهد. از این روش در فرمت‌های TIFF و GIF استفاده می‌شود.

فشرده سازی با اتلاف داده

روش‌های فشرده سازی با اتلاف داده محدود هستند، برخی از آن‌ها با روش‌های بدون اتلاف داده هم ترکیب می‌شوند تا فایل‌هایی با اندازه کوچک‌تر ایجاد کنند. یکی از این روش‌ها، کاهش فضای رنگ تصویر به متداول‌ترین رنگ‌های داخل تصویر است. از این روش برخی اوقات در فرمت تصاویر PNG و GIF استفاده می‌شود.

فشرده سازی با اتلاف

یک روش دیگر، تبدیل رمزگذاری (Transform encoding) است که برای تصاویر JPEG استفاده می‌شود. در این روش تصاویر با روش DCT یا تبدیل کسینوس گسسته به بلوک‌هایی تقسیم می‌شوند و در نهایت تصویری ایجاد می‌کنند که رنگ‌هایی کمتر از تصویر اولیه داشته باشد.

نمونه‌برداری کروما (Chroma subsampling) نام روش دیگری است که بر مبنای این اصل عمل می‌کند: «چشم انسان تغییرات در روشنایی را سخت‌تر از تغییر رنگ متوجه می‌شود.» نمونه‌برداری کروما اطلاعات روشنایی را نگه‌می‌دارد و برخی از اطلاعات رنگ را حذف می‌کند. از این روش در تصاویر JPEG و برخی الگوریتم‌های کاهش حجم ویدئو استفاده می‌شود.

انواع مختلف فایل‌ها

در این مقاله سه فرمت مشترک در طراحی وب یعنی PNG ،JPEG و GIF را معرفی می‌کنیم. غیر از این سه، تعداد زیادی فرمت دیگر هم وجود دارند که از روش‌های فشرده سازی استفاده می‌کنند، مثل: TIFF ،PCX ،TGA و غیره.

فرمت GIF

GIF یا فرمت تبادل گرافیکی (Graphics Interchange Format) در سال ۱۹۸۷ به‌وسیله CompuServe معرفی شد و یک فرمت تصویربرداری است. این فرمت تا ۸ بیت در هر پیکسل را پشتیبانی می‌کند، یعنی یک تصویر می‌تواند تا ۲۵۶ رنگ RGB مختلف داشته باشد. یکی از بزرگ‌ترین ویژگی‌های این فرمت توانایی ایجاد تصاویر متحرک است.

انواع فایل

فرمت JPEG

JPEG یا Joint Photographic Experts Group فرمتی برای تصاویر است که از فشرده سازی با اتلاف داده استفاده می‌کند. یکی از بزرگ‌ترین مزیت‌های JPEG این است که به طراح اجازه می‌دهد مقدار فشرده سازی را به میزان لازم تنظیم کند. این کار نتیجه بهتری درباره کیفیت و اندازه مناسب به دست می‌دهد. چون JPEG از فشرده سازی با اتلاف داده استفاده می‌کند، تصاویری که با این فرمت ذخیره می‌شوند مصنوعی به نظر می‌رسند و می‌توان هاله نور عجیبی در قسمت‌های خاصی از آن‌ها دید. همچنین در بسیاری از قسمت‌های یک تصویر می‌توان کنتراست شدیدی بین رنگ‌ها مشاهده کرد.

انواع فایل

فرمت PNG

PNG یا Portable Network Graphics یک فرمت تصویر است که از فشرده سازی بدون اتلاف داده استفاده می‌کند و برای جایگزین شدن فرمت GIF ایجاد شده است. این فرمت برای مدت طولانی در اینترنت اکسپلورر پشتیبانی نمی‌شد که به همین دلیل فرمت‌های JPEG و GIF متداول‌تر شدند؛ اگرچه در حال حاضر PNG در همه مرورگرها پشتیبانی می‌شود. یکی از بزرگ‌ترین مزیت‌های PNG این است که از تنظیمات متفاوت شفافیت (transparency)، مانند شفافیت کانال آلفا (alpha channel transparency)، پشتیبانی می‌کند.

انواع فایل

 انتخاب یک فرمت فایل مناسب

هر کدام از فرمت‌هایی که در بالا ذکر شد، برای انواع متفاوتی از تصاویر مناسب هستند. انتخاب فرمت مناسب منجر به کیفیت بالاتر و اندازه فایل کوچک‌تر می‌شود. انتخاب یک فرمت اشتباه به این معناست که تصاویر شما کیفیت متناسبی با حجمشان ندارند.

برای تصاویر گرافیکی ساده مانند لوگوها یا ترسیم خطوط، فرمت GIF بهتر کار می‌کند زیرا GIF پالت رنگ محدودی دارد. اگر پیچیدگی بیشتر باشد بهتر است از فرمت دیگری استفاده شود.

فرمت مناسب

برای تصاویر با گرادیان، فرمت GIF مناسب نیست. در این موارد فرمت JPEG هنگامی مفید است که تصویر کنتراست شدیدی نداشته باشد. برای تصاویری با کنتراست بالا یا تصاویر شفاف، فرمت PNG بهترین فرمت است. در اغلب موارد اندازه تصاویر PNG از JPEG بزرگ‌تر است. توجه کنید که فایل‌های PNG از روش بدون اتلاف داده استفاده می‌کنند و کیفیت تصویر اولیه حفظ می‌شود.

فرمت مناسب

در زیر به طور خلاصه، فرمت مناسب برای انواع تصویر را مرور می‌کنیم:

فرمت GIF

اگر در تصویری، انیمیشن، رسم خط یا تصویر گرافیکی ساده نیاز باشد، GIF بهترین گزینه است اما برای تصاویر گرادیان این فرمت مناسب نیست.

فرمت JPEG

برای اغلب تصاویر دوربین که کنتراست بالا ندارند یا برای بازی‌ها و فیلم‌ها این فرمت مناسب است. فرمت JPEG برای تصاویر دارای کنتراست بالا یا جزئیات بالا مناسب نیست، به طور مثال برای دیاگرام یا اینفوگرافیک. همچنین برای تصاویر گرافیکی ساده (به دلیل حجم بالا) بهتر است از فرمت GIF استفاده شود.

فرمت PNG

برای تصاویر حاوی خطوط، تصاویر دارای کنتراست شدید، تصاویر دارای شفافیت (transparency)، دیاگرام‌ها، اینفوگرافیک‌ها و اسکرین‌شات‌ها، فرمت PNG مناسب است. این فرمت برای تصاویر با کنتراست پایین، به دلیل افزایش حجم فایل، توصیه نمی‌شود.

فشرده سازی در پرینت تصاویر

آنچه در بالا گفته شد مربوط به انتخاب فرمت مناسب برای فشرده سازی تصاویر در طراحی وب بود ولی هنگام پرینت گرفتن داستان متفاوت است. الگوریتم فشرده سازی با اتلاف داده برای پرینت گرفتن مناسب نیست و در صورت استفاده، کیفیت افت فاحشی خواهد کرد. برای مثال یک تصویر JPEG ممکن است در مانیتور خوب نمایش داده شود اما هنگام چاپ افت کیفیتش نامطلوب باشد.

به منظور پرینت تصاویر فرمت TIFF یا Tagged Image File Format اغلب بهترین گزینه است. در این حالت باید از فرمت‌هایی (مانند LZW) استفاده کرد که فشرده سازی بدون اتلاف داده به حساب می‌آیند.

منبع

فشرده سازی تصویر قسمت ۱
فشرده سازی تصویر قسمت ۲

سیستم های چندعاملی (Multi Agent Systems)

سیستم های چندعاملی (Multi Agent Systems) یا به اختصار MAS روش نوینی برای حل مسائل و پیاده‌سازی پروژه‌های نرم‌افزاری رایانه‌ای می باشد.

با اینکه زمان زیادی از پیدایش این گونه سیستم‌ها نمی‌گذرد ولی استفاده از روش‌های طراحی بر اساس عامل یکی از موفق‌ترین راه‌حل‌های موجود بوده و حاصل این شیوه طراحی یعنی سیستم‌ حل مسائل به صورت توزیع‌شده از بهترین سیستم‌ها به شمار می‌آید و به عنوان ابزار جدیدی برای حل انواع فرآیندهای انسانی شناخته می‌شود.

این نوع سیستم‌ها نسبت به سیستم‌های معمولی و تک‌عاملی، مزایای زیادی دارند؛ از جمله اینکه در اکثر شرایط کار می‌کنند. به این معنا که چون مغز متفکر واحد ندارند و تصمیم‌گیری در آنها به صورت توزیع‌شده است، چنانچه حتی بخشی از آنها نیز از کار بیفتد باز هم به کار خود ادامه می‌دهند.

همچنین این نوع سیستم‌ها برای محیط‌هایی با مقیاس وسیع(Large Scale) و محیط‌های ناشناخته نیز گزینه مناسبی نسبت به سیستم‌های تک‌عاملی به شمار می‌آیند.

سیستم‌های مبتنی بر عامل، پردازش موازی را آسان کرده و به راحتی موازی می‌شوند. منظور از پردازش موازی این است که به جای انجام یک پروژه با محاسبات زیاد و پردازش‌های سنگین توسط یک پردازشگر، همان پروژه را به پردازش‌‌های کوچکتر با حجم محاسبات کمتر شکسته و آن را توسط چندین عامل انجام دهیم. مثلاً میزی را تصور کنید که برای بلند کردنش به ۱۰۰ نیوتن نیرو احتیاج داریم،

حال هم می‌توانیم آن را توسط یک نفر که توانایی اعمال ۱۰۰ نیوتن نیرو را دارد، بلند کنیم و هم این کار را به کمک چهار نفر که هر کدام ۲۵ نیوتن نیرو به اشتراک می‌گذارند، انجام دهیم. در نتیجه، هزینه‌ها در چنین سیستمی پایین می‌آید و نیازی به صرف هزینه کلان جهت ایجاد امکان پردازش سنگین برای یک عامل نیست.

در این صورت، چندین عامل با قدرت پردازشی کمتر همان کار را حتی سریع‌تر انجام می‌دهند. البته این نوع سیستم‌ها به نوبه خود معایبی نیز دارند که استفاده از آنها را محدود می‌کند. مهمترین عیب این سیستم‌ها، کندی اندک در کار طراحی آنها و موازی‌سازی است که به نتیجه رساندن پروژه را به تعویق می‌اندازد.

تعریف سیستم چندعاملی

قبل از تعریف سیستم مبتنی بر چندعامل، لازم است ابتدا خود عامل را معرفی کنیم. عامل یا agent یک سیستم کامپیوتری‌ است که قادر به انجام اعمال مستقل و خودکار از طرف کاربر یا صاحب خود است. نکته اصلی در مورد عامل‌ها، خودمختاری آنهاست، به این معنا که عامل‌ها قادرند به طور مستقل عمل کنند و کنترلی روی حالات داخلی خود داشته باشند.

بدین ترتیب تعریف دیگری که برای عامل می‌توان داشت این است که یک عامل یک برنامه کامپیوتری‌ است که در بعضی محیط‌ها قادر به انجام کارهای خودمختار یا به اصطلاح autonomous است.

در دسته‌بندی ساده‌ای از عامل‌ها می‌توان به دو نوع عامل اشاره کرد، یکی عامل‌های ساده و کم‌اهمیت‌تر (Trivial Agents) که مثال ساده آن، ترموستات‌ها هستند و دوم عامل‌های هوشمند (Intelligent Agents ) که در واقع همان برنامه کامپیوتری‌ است که در بعضی محیط‌ها قادر به انجام اعمال خودمختار و انعطاف‌پذیر است.
در اینجا منظور از انعطاف‌پذیر، انجام اعمال واکنش‌دار (دارای عکس‌العمل) و پیش‌بینی یک واکنش و انجام زودتر عمل مناسب است.

به عنوان اولین تعریف برای یک سیستم چندعاملی می‌توان گفت: سیستم چندعاملی به سیستمی گفته می‌شود که از تعدادی عامل (agent) تشکیل‌شده‌ است. این عامل‌ها هر کدام به نوبه خود فعل و انفعالات داخلی داشته و در محیط خارج نیز با یکدیگر ارتباط دارند.

در بیشتر موارد، عامل، با داشتن اطلاعات خاص و محرک‌های مختلف، از طرف کاربر عمل می‌کند و در واقع یک عامل، می‌تواند نماینده‌ای از طرف انسان باشد که در محیط‌های مجازی مانند او به تصمیم‌گیری و انجام کارهای مختلف می‌پردازد.

برای داشتن ارتباطات داخلی موفق بین عامل‌ها، آنها نیاز دارند که با یکدیگر همکاری کنند، هماهنگ باشند و مذاکره دوطرفه داشته باشند. درست به همان اندازه که انسان‌ها در ارتباطات روزانه خود با هم ارتباط دارند و به مذاکره و داد و ستد می‌پردازند.

دو مسئله کلیدی در طراحی سیستم های چندعاملی

دو مسئله کلیدی که در طراحی سیستم‌ های چندعاملی مطرح است: اول طراحی عامل و دوم طراحی محیطی برای عملکرد و ارتباط میان عامل‌ها. در طراحی عامل، چگونگی ساخت عاملی که قادر به انجام کارهای مستقل و اعمال خودمختار باشد مدنظر است.

به گونه‌ای که بتواند کارهایی که بر عمده‌اش گذاشته‌ایم را با موفقیت انجام دهد. در طراحی اجتماع یا محیط عامل‌ها، نکته اساسی این است که چگونه عامل‌هایی طراحی کنیم که قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر باشند.

منظور از این ارتباط همان همکاری، هماهنگی و مذاکره بین عامل‌هاست. این کار برای انجام موفقیت‌آمیز وظایفی که بر عهده آنها گذاشته‌ایم، ضروری است؛ چرا که همه عامل‌ها اهداف مشترک ندارند یا نمی‌توانند با علایق یکسان ساخته شوند.

مثالی از کاربرد عامل‌ها کنترل سفینه فضایی (Aircraft control) است. وقتی یک کاوشگر فضایی (سفینه فضایی) برای انجام کارهای تحقیقاتی به فضا یا به کرات دیگر عزیمت می‌کند، یک سفر طولانی‌مدت در پیش دارد.

از زمانی که این سفینه و گروه تحقیقاتی، پرواز خود را از سطح کره زمین آغاز می‌کند یک تیم زمینی با تعداد افراد زیاد لازم است تا به طور مدام مراحل پیشرفت و حرکت سفینه را دنبال و بررسی کنند و در مورد حوادث غیرمنتظره که ممکن است برای سفینه پیش‌آید تصمیم بگیرند.

این امر بسیار پرهزینه است و اگر نیاز به تصمیم‌گیری فوری و ضروری داشته ‌باشد کارایی چندانی ندارد. به همین دلیل سازمان‌های هوایی و فضایی مانند NASA به طور جدی مشغول تحقیق و بررسی روی امکان ساخت کاوشگری فضایی هستند که بیشتر خودکار باشد تا بتوانند تنها در مواقع ضروری تصمیمات فوری را به صورت بهینه بگیرند و به نظارت کنترلی و مراقبت ۲۴ساعته از روی زمین نیاز نداشته باشند.

این امر یک افسانه یا داستان نیست و مهندسین NASA مشغول بررسی و ساخت چنین سفینه‌ای بر اساس سیستم های چندعاملی هستند. طبق اطلاعات موجود و خواص سیستم‌ های چندعاملی، برای دستیابی به این هدف عامل‌ها ابزار بسیار مناسبی شناخته شده‌اند.

ارتباط بین عامل ها در سیستم های چند عاملی

دو مثال از کاربرد سیستم‌ های چندعاملی

مثال دیگری از کاربرد عامل‌ها، جست‌وجوی اینترنت است که توسط عامل‌های اینترنتی انجام می‌شود. جست‌وجو در اینترنت برای یافتن جواب یک سئوال خاص، می‌تواند پروسه طولانی و خسته‌کننده‌ای باشد. بنابراین چرا این اجازه را به برنامه‌های کامپیوتری- عامل- ندهیم که عمل جست‌وجو را برای ما انجام دهند.

به عنوان مثال، می‌توان سئوال یا مسئله‌ای را به یک عامل داد که پاسخ آن نیازمند ترکیبی از اطلاعات اینترنتی‌ است و لازم است که منابع مختلفی در وب جست‌وجو شود. این عمل به راحتی می‌تواند توسط برنامه تحت وبی که ما می‌نویسیم و عاملی که بر روی اینترنت ایجاد می‌کنیم، انجام شود.

سئوالی که مطرح می‌شود این است که آیا عامل‌ها همان سیستم خبره هستند ولی با نامی متفاوت؟ ابتدا ببینیم سیستم خبره چیست؟ سیستم خبره، یک برنامه کامپیوتری است که عملیات مربوط به تصمیم‌گیری و استدلال و اظهار نظر در رابطه با یک موضوع را با ترکیبی از اطلاعات، تعقل و دانش و همچنین با در دست داشتن دانش و تجربه یک متخصص انجام می‌دهد و بر این اساس، وظیفه حل مشکلات یا ارائه مشاوره را بر عهده دارد.

سیستم‌های خبره به طور معمول بدون بدنه و ساختاری بیرونی هستند که در یک زمینه خاصی متخصص و یا به اصطلاح خبره می‌شوند. برای مثال سیستم MYCIN نمونه‌ای از یک سیستم خبره است که مطالب زیادی درباره بیماری‌های خونی انسان‌ها می‌داند. در این سیستم، اطلاعات بسیار وسیعی در مورد بیماری‌ها و امراض خونی به فرم یک سری قاعده و دستورات ذخیره شده که می‌تواند با گرفتن مشخصات بیمار و شرایط موجود، نوع بیماری را تشخیص دهد. یک پزشک به راحتی می‌تواند با دادن واقعیت‌های موجود به سیستم، توصیه‌های تخصصی و در اکثر مواقع قابل‌اعتمادی را از این ماشین دریافت کند.
تفاوت اصلی سیستم‌های خبره با سیستم‌ های چندعاملی را می‌توان در دو مورد زیر بیان کرد:

۱- عامل‌ها در محیطی قرار می‌گیرند که می‌توانند روی آن تاثیرگذار باشند و از آن تاثیر بپذیرند؛ در حالی که عملکرد سیستم‌های خبره مانند MYCIN کاملاً مستقل از محیط بوده و از دنیای اطراف آگاه نیست و اطلاعات به دست آمده از سیستم خبره مبتنی بر پایگاه دانش‌اش و سئوالاتی است که از کاربر می‌پرسد.

۲- عامل به عنوان نماینده‌ای از طرف کاربر، عملی را انجام می‌دهد ولی سیستم خبره مانند MYCIN هیچ عملی در محیط یا روی بیمار انجام نمی‌دهد.

یک سیستم خبره به جای انجام عملیات ریاضی و استدلال، بر پایه دانش انسانی تعقل می‌کند. در این روش، دانش در لفاف یک زبان مخصوص، درون برنامه نگهداری می‌شود که به عنوان پایگاه دانش سیستم خبره شناخته می‌شود. پس به زبانی ساده، یک سیستم خبره را می‌توان به صورت زیر تعریف کرد:

سیستم خبره یک برنامه کامپیوتری است که با استفاده از پایگاه دانش و موتور استنتاج یا نتیجه‌گیری خود، دانش و تجربه لازم در مورد یک موضوع مشخص را در کنار دریافت اطلاعات در مورد مسئله یا موقعیت کنونی (که مربوط به دانش خودش است) به کار می‌گیرد و تصمیم‌گیری یا نتیجه‌گیری درستی را که از یک انسان خبره انتظار می‌رود، انجام می‌دهد.
در حالی که عامل یک سیستم کامپیوتری است که قادر به انجام اعمال مستقل و اتوماتیک از طرف کاربر یا صاحب خود است.
پس با مقایسه تعاریف و نحوه عمل و طراحی هر کدام متوجه می‌شویم که این دو سیستم متفاوت‌اند و نباید آنها را درهم آمیخت.

عامل‌های هوشمند و هوش مصنوعی (AI)

سئوالی که در مورد سیستم‌ های چندعاملی و هوش مصنوعی به ذهن می‌آید این است که آیا طراحی سیستم‌ های چندعاملی همان پروژه‌های مطرح در هوش مصنوعی است؟ آیا ساختن یک عامل تماماً همان موضوعات مورد بحث در هوش مصنوعی نیست؟

در جواب باید گفت، هدف هوش مصنوعی، ساختن سیستم‌های هوشمندی است که بتوانند به خوبی زبان طبیعی را بفهمند، احساس را درک کنند و قادر به استفاده از حواس پنج‌گانه انسانی بوده، دارای فکر خلاق باشند و غیره… که کار بسیار مشکلی است. پس آیا ساخت یک عامل توسط الگوریتم‌های هوش مصنوعی که بتواند همه این کارها را انجام دهد، نیازمند حل همه این الگوریتم‌ها نیست؟ مسلماً جواب مثبت است.

ولی ما در هنگام ساخت یک عامل، به طور ساده سیستمی می‌خواهیم که بتواند در یک محیط محدود عمل مناسب و درست را انتخاب کرده و انجام دهد. بنابراین برای ساخت یک عامل ما ملزم به حل همه مسائل موجود در هوش مصنوعی نیستیم.

همانطور که گفته شد با وجود عمر کم سیستم‌های مبتنی بر چندعامل، به دلیل قابلیت بالا در موازی‌سازی، روش طراحی براساس عامل و حل مسائل به صورت توزیع‌شده جزء موفق‌ترین روش‌های حل مسئله است و این سیستم‌ها ابزار بسیار بدیعی برای شبیه‌سازی کامپیوتری فراهم آورده‌اند که می‌تواند نور امیدی برای روشن شدن انواع مسائل مربوط به انسان و زندگی او باشد.
منبع


استاندارد Onvif چیست؟

استاندارد Onvif یا (فروم واسط تصویری بر اساس شبکه باز) یک استاندارد باز است، که به دوربین مدار بسته و دیگر دستگاه های شبکه IP امکان می دهد تا از طریق یک استاندارد پلت فرم باز یکپارچه، کنترل و مدیریت شوند.

هدف از ایجاد این استاندارد ، رسیدن به قابلیت کار کردن بین دوربین های IP و دیگر دستگاه های شبکه است صرف نظر از اینکه چه سازنده ویا تولید کننده آنها را تولید کرده باشد. اساس کار Onvif ، استاندارد نمودن کاربر و واسط شبکه بین دستگاه های شبکه ویدئویی است که یک چارچوب ارتباطی را بر اساس IETF و استانداردهای خدمات وب مربوطه از جمله ملزومات پیکربندی IP و امنیتی تعریف می کند.

مزیت اصلی  این استاندارد، آزادی عمل برای انتخاب سخت افزار از هر سازنده است که با این استاندارد کار می کند. با این استاندارد، دیگر کاربر به یک راه حل و تکنولوژی اختصاصی و منحصر به فرد وابسته نیست. پلت فرم Onvif اکثر مزایایی که دوربین هایIP ارائه می دهند را با خود به همراه دارد و همانطور که دستگاه های Onvif گسترش یافته و به عنوان یک جریان اصلی شناخته شدند ، تامین کنندگان نرم افزارها، وقت کم تری را صرف ادغام برنامه های راه اندازی اختصاصی می کنند و درمقابل قابلیت های جدید را توسعه می دهند.

معایب Onvif

Onvif استاندارد جدیدی می باشد که علاوه بر مزایای خود دارای معایبی نیز است. دو فاکتور مهم در انتخاب دستگاه هایی که با این استاندارد کار می کنند وجود دارد:

  • کیفیت و بهره وری اجرای پروتکل Onvif
  • رعایت کردن قوانینی در طراحی نرم افزار برای ارتباط دهی هرچه بهتر میان دستگاه ها با پروتکل Onvif

ممکن است هنگامی که از نرم افزار استفاده می کنید برخی از ویژگی ها و ارتقاسازی های دوربین IP موجود نباشد. برای استفاده بهینه از این ویژگی ها ممکن است نیاز باشد تا از نرم افزار اختصاصی خود سازندگان استفاده نمایید یا نرم افزاری را انتخاب کنید که این ارتقا سازی را پشتیبانی می کند.

ارتقا سازی انتقالی

ارتقا سازی در یک سیستم بر پایه Onvif می تواند در مراحل مختلف انجام شود. دوربین های آنالوگ می توانند با سیستم های نظارت تصویری Onvif با استفاده از یک رمزگشای مطابق با Onvif ادغام شوند ، یا اینکه شما می توانید دوربین های آنالوگ را با دوربین های مطابق با Onvif که خروجی های آنالوگ دارند جابه جا نمائید، سپس در مرحله بعد می توانید دی وی آر را با یک NVR جابه جا نمائید. اضافه کردن یک دوربین Onvif  به مثابه اضافه کردن یک کامپیوتر جدید محسوب می شود ، تنها نیاز دارید که آن را به یک پورت LAN وصل نمایید.