رشتهي مهندسي كامپيوتر در مقطع كارشناسي داراي دو گرايش سختافزار و نرمافزار است. البته اين دو گرايش در مقطع كارشناسي تفاوت قابل توجهي با يکديگر ندارند، به طوري كه تنها حدود 20 واحد درسي با يكديگر تفاوت دارند. يك مهندس سختافزار از تواناييهاي كلي يك مهندس نرمافزار برخوردار است و بالعكس. درسهايي مانند ساختمان دادهها، طراحي الگوريتم، مدارهاي منطقي و مدارهاي ديجيتال از درسهاي مشترك اين دو گرايشاند كه به دانشجويان هر دو گرايش، ديدي كلي نسبت به اصول كلي مهندسي كامپيوتر ميدهند.
1. گرايش سختافزار
هر كامپيوتر داراي دو جزء متفاوت سختافزار و نرمافزار است كه در اين ميان، سختافزار جزء فيزيكي كامپيوتر بوده و شامل صفحهكليد، صفحهي نمايش، چاپگر و ديسكها ميشود. اجزاي فيزيكي و قابل لمس كامپيوتر مانند مدارها و بردهاي الكترونيكي، ساختافزار ناميده ميشوند. براي مثال واحد پردازشگر مركزي يا CPU كه قلب هر كامپيوتر است و هرگونه عمليات و پردازش در آن انجام ميشود، مهمترين واحد سختافزاري يك كامپيوتر است. مهندسي سختافزار در مقطع ليسانس به مطالعه و بررسي طراحي سختافزاري، كنترل سختافزاري و شبكههاي كامپيوتري ميپردازد. براي مثال يك مهندس سختافزار به طراحي بخشهاي سختافزاري كامپيوتر، شامل پردازشگر مركزي، پورتهاي ورودي و خروجي و سيستمها و مدارهاي جانبي ميپردازد. مباحث درسي در رشتهي سختافزار به مطالب درسي در رشتهي مهندسي برق و الكترونيك نزديك است؛ خصوصاً تمام مطالب شاخهي ديجيتال شامل مدارهاي مختلف، معماري كامپيوتر و ميكروپروسسورهاي 1 و 2، الكترونيك ديجيتال و ... را شامل ميشود كه به اين بخش از سختافزار بيشتر در مقطع كارشناسي ارشد و دكترا پرداخته ميشود.
2. گرايش نرمافزار
نرمافزار جزء غير قابل لمس كامپيوتر است. برنامهها و دادههايي است كه به كامپيوتر فرمان ميدهند كه چه عملي را انجام دهد. نرمافزار در حقيقت، روح و جان كامپيوتر است كه به سختافزار هويت ميبخشد و اصولاً به برنامهاي گفته ميشود كه براي بهكارگيري سختافزار ساخته شده باشد. نرمافزارها را ميتوان به دو ردهي كلي دستهبندي كرد كه عبارتاند از: نرمافزارهاي سيستمي و نرمافزارهاي كاربردي. نرمافزارهاي سيستمي، برنامههايي هستند كه كامپيوتر براي فعال شدن يا سرويس دادن، به آنها نياز دارد و به اين دليل از سوي سازندگان سيستم كامپيوتري عرضه ميشوند و مهمترين آنها، سيستم عامل است. نرمافزارهاي كاربردي نيز برنامههايي هستند كه كاربر، يا خود آنها را مينويسد يا شركتهاي نرمافزاري آنها را تهيه كرده و براي فروش عرضه ميكنند. اينگونه برنامهها معمولاً عموميت برنامههاي سيستم را نداشته و براي زمينههاي مختلف مهندسي، علمي، تجاري، آموزشي، تفريحي يا طراحي نوشته ميشوند.
توانمنديها و ويژگيهاي لازم
يك مهندس كامپيوتر بايد سختكوش و با پشتكار باشد؛ چون رشتهي كامپيوتر، رشتهي پويايي است و دانشجو بايد هميشه اطلاعاتش بهروز بوده و به دنبال فراگرفتن مطالب جديد باشد؛ در نتيجه كساني كه ميخواهند فقط چهار سال درس بخوانند و بعد مطالعه را كنار گذاشته و وارد بازار كار شوند، در اين رشته موفق نخواهند شد؛ برعكس افرادي كه هميشه به دنبال مطالعه و فراگيري هستند، در اين رشته، موفق ميشوند. مهندس كامپيوتر بايد پايهي رياضي قوي داشته و توانايياش در زمينهي فيزيك خوب باشد. همچنين لازم است كه فردي خلاق باشد تا بتواند مسائل را از راه حلهاي ابتكاري حل كند؛ راه حلهايي كه كمترين هزينه و بهترين كارايي را داشته باشند. مهندسي كامپيوتر در مقطع كارشناسي ارشد و دكترا، در 4 گرايش معماري كامپيوتر، سختافزار، هوش مصنوعي و نرمافزار ارائه ميشود. (كنترل: مسعود تاجفرد)
روباتيك
امروزه كاربرد روباتيك و اتوماسيون در كارخانهها به عنوان يكي از محورهاي اساسي توسعهي صنعتي شناخته ميشود. روباتها به ويژه در محيطهاي خطرناك مانند فضا، اعماق زمين، ته دريا، محيطهاي شيميايي و راديواكتيو، نقش مؤثري در پيشبرد علم و تكنولوژي دارند. از همين رو رشتهي مهندسي روباتيك با بهرهگيري از امكانات و تواناييهاي مجموعههاي برق و مكانيك و تا حدودي كامپيوتر دانشگاهها تأسيس شده است.
تواناييهاي مكانيك، براي ايجاد اتصالات، طرح روبات و فيزيك آن، لازم است. آشنايي با رشتهي برق و به خصوص در زمينهي كنترل، براي ايجاد مدارها و كنترل روبات، حياتي است. بسياري از روباتها علاوه بر اينكه توسط انسان و فرمانهاي انساني قابل كنترل هستند، ميتوانند به طور هوشمند نيز خود را كنترل كنند و تصميم بگيرند. اين روباتها نيازمند برنامهنويسي هوشمند و دقيقي هستند كه مهندسان هوش مصنوعي (يكي از گرايشهاي رشتهي كامپيوتر) قابليت انجام اين كار را دارند.
دانشآموخته دکتري بيومکانيک دانشگاه صنعتي اميرکبير موفق به ساخت يک نمونه ابزار رباتيکي مجهز به حس لامسه مصنوعي (سيستم لامسهيي) شد که علاوه بر تشخيص وجود شريان داخل يک بافت نرم و تعيين مسير عبوري آن، ميتواند در جراحي باز عروق، محدوده شريان معيوب يا داراي گرفتگي (Stenosis) را مشخص کند.
به گزارش سرويس پژوهشي ايسنا، دکتر علي ابوئي مهريزي، مجري اين پروژه اظهار کرد: در ابتدا تحقيقات صورت گرفته در زمينه حس لامسه مصنوعي و روشهاي يافتن شريان مخفي داخل بافت مطالعه شد. سپس با حضور مستمر در اتاقهاي عملمربوط به جراحيهاي عروق، معضل عدم توانايي حس لامسه طبيعي جراح در تشخيص گرفتگي شريان در اکثر عملهاي جراحي باز عروق مشخص و ثابت شد. بعد از انجام مدلسازيهاي مختلف در رابطه با اين موضوع در راستاي بررسي علمي اهميت و کاربرد حس لامسه در تعيين محدوده گرفتگي، يک نمونه ابزار رباتيکي مجهز به حس لامسه مصنوعي در آزمايشگاه حس لامسه مصنوعي و جراحي رباتيک ساخته و بر روي نمونههاي شبيهسازي شده شريان و بافت نرم شامل شريان تست شد.
وي افزود: هم اکنون در اکثر جراحيهاي باز عروق به دليل عدم تشخيص محدوده دقيق گرفتگي يک شريان توسط جراح که ناشي از محدوديتهاي حس لامسه طبيعي جراح و پوشانده شدن دستان جراح با يک يا دو دستکش جراحي (کاهش دقت حس لامسه طبيعي انگشتان جراح) است، جراح در سطح شريان ايجاد برش ميکند تا دقيقا محدوده گرفتگي را به دست آورد. اين کار باعث خونريزي و طولاني شدن عمل ميشود.
ابوئي مهريزي ادامه داد: به کمک اين سيستم لامسهيي جراح ميتواند محدوده گرفتگي را به صورت دقيق تشخيص دهد و نياز به ايجاد برش در سطح شريان جهت تشخيص کامل را به طور چشمگيري کاهش ميدهد.
اين دانشآموخته دکتري بيومکانيک در بيان ويژگيهاي طرح تصريح کرد: تشخيص وجود شريان داخل بافت نرم از طريق ثبت نمودار نبض، تشخيص ميزان سفتي و نرمي بافتهاي بدن و سپس کمي سازي تشخيص، تشخيص وجود هر گونه ناهمگني در يک بافت نرم مثل وجود يک غده داخل بافت از جمله کارکردهاي اين پروژه است و در تشخيصهاي پزشکي و حين جراحي ميتواند حس لامسه پزشک و جراح را تقويت و دقيقتر کند يا اينکه حس لامسه از دست رفته جراح را در جراحيهاي با حداقل تهاجم به دليل عدم دسترسي مستقيم به بافت هدف به جراح به صورت مصنوعي برگرداند.
وي تصريح کرد: به صورت ويژه در اين پروژه تمرکز بر روي تشخيص گرفتگي شريان به کمک حس لامسه مصنوعي است. تا کنون از اين پروژه 11 مقاله در کنفرانسهاي داخلي و خارجي و مجلات علمي – پژوهشي و ISI به ثبت رسيده است.
اين پروژه در قالب رساله دکتري بيومکانيک دانشکده مهندسي پزشکي با راهنمايي دکتر سيامک نجاريان و مشاوره دکتر مجيد معيني انجام شده است.
اينجا ده اختراع برتر که تا به امروز انجام شده است را آورده ايم:
۱-کشاورزي قطعا اولين قدم است و چيزي است که منجر به توسعه شهرها و سرپناههاي ما شده است. از همه مهم تر به بشر اين قابليت را داده است که گياهان زراعي و محصولات دامي را توليد کند.
۲- دراين خط دومين مورد اختراع گاوآهن است. گرچه اين مورد زيرمجموعه کشاورزي است اما هنوز لياقت دارد که به عنوان اختراع شگفت انگيز جداگانه اي در نظر گرفته شود. اختراع گاوآهن زندگي را براي کارگران بسيار ساده تر کرده است و عمليات علف زني و خاکورزي خاک را آسان تر نموده است.
۳-اختراع چرخ دستاورد بزرگ ديگري براي بشريت است. چرخ به بشر امکان داد تا بارهاي سنگين را به سهولت حمل و جابجا کند. در حقيقت، يکي از ساده ترين شگفتي هايي است که مي توانيد فکر کنيد.
۴-اختراع برتر ديگر نوشتن کلمه است که به ما اين امکان را داد تا هر آموزه يا سخن گفته شده اي را يادداشت کنيم. بطورکلي بنيان و اساس همه ملل تا به امروز است.
۵-چاپ مطبوات! بله، چاپ مطبوعات يا کتاب به ما قدرت توليد انبوه واژگان نوشته شده را داد. اين مزيت را نيز داشت به تمام نقاط جهان برده شود.
۶-اختراع بزرگ ديگر کشتي است. نه تنها امکان رفتن به نقاط ديگر جهان را از طريق راه آبي در اختيار قرار داد بلکه باعث تقويت تجارت بين المللي شد. در حقيقت تا قرن بيستم کشتي ها ابزارهاي اساسي براي جابجايي و مسافرت شدند.
۷-البته موتور بخار اختراع مشهوري است و اين مزيت را داشت که امکان طي راههاي طولاني را به مدت نسبتا کوتاهي در اختيار گذاشت. همچنين به سرعت کشتي ها، ماشين آلات و وسايلي مانند قطارها افزود.
۸-اختراع هواپيماها گام بزرگتري در پيشرفت و تعالي بوده است. مهم تر از آن، مدخلي منحصربفرد براي تاريخ بشريت است. هواپيماها سريعترين ابزار براي حمل و نقل هستند که فاصله هاي طولاني تري را مي پيمايند.
۹-کامپيوتر اختراع ديگري است که دستاوردهاي فناوري بزرگتري را داشته است. اختراع کامپيوترها منجر به اختراع اينترنت شد که جهان را مکاني کوچکتر با شبکه اي جهاني کرده است. اين به ما امکان داده است که بطور مجازي به تمام جهان دسترسي داشته باشيم.
۱۰-آخرين و هنوز بزرگترين اختراعي که تاکنون انجام شده شاتل فضايي است. شاتل هاي فضايي افق هاي ديد بشريت را به فراتر از زمين و به فضا برده است.
رشد فزاينده تکنولوژي در سالهاي اخير باعث شد تا ديگر موادي که در دسترس بشر بود براي پوشاندن جامه حقيقت بر روياهاي مدرن کافي نباشد و از اين رو تلاش براي رسيدن به مواد جديد آغاز شد؛ مثلا در بيشتر کاربردهاي مهندسي، اغلب به تلفيق خواص مواد نياز داريم. مواد که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سايشي و UV خوبي داشته باشند و ....
اما از آنجا که نميتوان مادهاي يافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، بايد به دنبال چارهاي ديگر بود: ساخت و استفاده از کامپوزيتها.
سفر به فضا با شاتلهاي کامپوزيتي!
اگر مواد مهندسي را به سه دسته اصلي فلز، پليمر و سراميک طبقهبندي کنيم، کامپوزيت دسته چهارمي است که در واقع ترکيبي از 3 دسته ديگر است. موادي چند جزئي که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است. ضمن آنکه اجزاي مختلف، کارايي يکديگر را بهبود ميبخشند.
استفاده از اين مواد البته ايده جديدي نيست. چينيها و مصريان قديم از جمله تمدنهاي باستاني بودهاند که براي اولين بار از مخلوط کاهگل و شن براي بناسازي استفاده کردهاند تا استحکام گل افزايش پيدا کند.
مصريان با چسباندن لايههاي نازک چوب و پارچه به يکديگر و با استفاده از طناب، قايقهاي خود را در برابر متورم شدن دراثر نفوذ آب تقويت ميکردهاند.
اما استفاده از کامپوزيتهاي پيشرفته، از حدود نيمه دوم قرن بيستم آغاز شد.
چند نوع کامپوزيت داريم؟
وقتي در مورد انواع کامپوزيت صحبت ميکنيم، منظورمان کامپوزيتهاي مهندسي است و نه کامپوزيتهاي طبيعي مانند استخوانهاي بدن.
کامپوزيت شامل يک فاز زمينه (ماتريکس) و يک يا چند فاز تقويتکننده (پرکننده يا فيلر) است. البته ترکيب مواد در کامپوزيت يک ترکيب فيزيکي و ماکروسکوپي است؛ يعني اجزاي تشکيلدهنده يک کامپوزيت با هم به صورت شيميايي ترکيب نميشوند به طوري که اجزاي تشکيل دهنده ماهيت شيميايي و طبيعي خود را کاملا حفظ مي کنند و سطح مشترک مشخصي بين اجزا وجود دارد.
کامپوزيتهاي مهندسي را ميتوان از نظر فاز زمينه به 3 دسته CMC (کامپوزيتهاي با زمينهٔ سراميکي)، PMC (کامپوزيتهاي با زمينه پليمري) و MMC (کامپوزيتهاي با زمينه فلزي) تقسيمبندي کرد.
اما از نظر فاز تقويتکننده کامپوزيتها به 2 دسته کامپوزيتهاي تقويتشده با فيبر (FRC) و کامپوزيتهاي تقويت شده توسط ذرات (PRC) دستهبندي ميشوند.
به عنوان مثال فايبرگلاس که يکي از پرکاربردترين کامپوزيتهاست، يک کامپوزيت با زمينه پليمري است که توسط فيبرهاي شيشه تقويت شدهاست. سيمان و بتن هم نمونههايي از يک کامپوزيت سراميکي هستند.
کامپوزيت چه مزايايي دارد؟
مهمترين مزيت مواد کامپوزيتي آن است که با توجه به نيازهايي که داريم، ميتوانيم خواص آنها را کنترل کنيم. به طور کلي مواد کامپوزيتي داراي مزاياي زير هستند:
• نسبت به وزن خود مقاومت مکانيکي بالايي دارند.
• مقاومت در برابر خوردگي آنها بالاست.
• نسبت به فلزات خصوصيات مکانيکي بهتري دارند.
• به عنوان يک عايق حرارتي خواص خوبي دارند.
مجموعه اين خصوصيات است که باعث کاربردهاي گسترده کامپوزيتها در صنايع نوين ميشود. در ساخت بدنه جنگندههاي رادارگريز از کامپوزيتها استفاده ميشود. همچنين در ساخت قطعات هواپيما و پره نيروگاه بادي و پره هليکوپتر از کامپوزيتها استفاده ميشود. بهطور کلي مواد کامپوزيتي به دليل جرم بسيار کم و مقاومت بالا نسبت به فلزات، در صنعت هوا و فضا کاربرد وسيعي دارند.
خواص کامپوزيتها به عوامل مختلفي از قبيل نوع مواد تشکيل دهنده و ترکيب درصد آنها، شکل و آرايش تقويتکننده و اتصال ماتريکس و تقويتکننده به يکديگر بستگي دارد.
اصل سوم
در درسهایی مانند ریاضی و عربی و زبان، ابتدا مثالهای کتاب را حل کرده و سپس تمرینات دیگر را حل کنید.
تابستان نیز به انتهای خود رسید و یک فصل از چهار فصل مهم کنکوریها، پشت سر گذاشته شد. طبیعی است کسانی خوشحالتر خواهند بود که نهایت استفاده را از این فرصت سه ماهه برده باشند.
کار های مهم و برسی تابستان
1. تحلیل و بررسی محتوای علمی تمامی آزمونهای برگزار شده به صورت فشرده و مفید، میتواند یک نمای کلی از عملکرد آزمونی شما ترسیم کند، زیرا از اینکه شما در دروس عمومی یا اختصاصی بیشتر ضعف داشتید و یا اینکه در درس یا درسهایی خاص از دروس عمومی و اختصاصی ضعف دارید؛ موجب میشود که از مهرماه به بعد در برنامهی مطالعاتی هفتگی خود، تغییراتی در ساعت مطالعهئ ی درسهای موردنظر اعمال کنید.
2. تحلیل و بررسی نحوهی برگزاری آزمونهای تابستان نیز مفید خواهد بود زیرا اینکه اگر شب آزمون تا دیر وقت بیدار ماندید، به نفع شما شد یا نه؟ اینکه در روزهای نزدیک به آزمون، مرور مهمتر است یا مطالعهی مباحث جدیدتر؟ در کنار سایر موارد دیگر میتواند پیش روی شما یک خطمشی جدیدی را ترسیم کند تا در آزمونهای آینده، به دور از احساسات و با توجه به توصیهی مشاوران و تجربهی قبلی خود عمل کنید تا نتایج بهتری را کسب کنید.
3. هر دوطلبی، روشهای خاص خود را در روند برنامهریزی درسی هفتگی دنبال میکند. با توجه به حجم بالای مباحث کنکور، لزوم داشتن یک برنامهریزی منسجم، ضروری است تا اتلاف وقت کمتری به دنبال داشته باشید؛ پس بهتر است با وسواس ویژهای، دفتر برنامهریزی خود را بررسی کرده و اگر هم چنین دفتری ندارید، با توجه به ذهنیتی که دارید، عمل کنید. روی نقاط ضعف و قوت برنامهریزی خود متمرکز شده و سعی کنید با کمک گرفتن از دیگران نیز بهترین راهحلها را برای ادامهی کار خود در مهرماه به کار گیرید.
4. با توجه به مرور مجدد تمامی مباحث سه سالهی دبیرستان در طول سه ماههی تابستان، حال شما بهتر میتوانید به نقاط ضعف و قوت خود پی ببرید. پس به راحتی میتوانید تصمیم بگیرید که در کدام درسها نیاز به گرفتن دبیر یا رفتن به آموزشگاه دارید و در کدام درسها میتوان با خرید کتابهای خاصی، به نتیجهی موردنظر خود برسید. بنابراین تا دیر نشده، تصمیمهای مهم زندگی خود را با توجه به امکانات فردی و خانوادگی خود بگیرید.
5. تکمیل خلاصهنویسیهای باقیمانده هم میتواند برای کسانی که این کار را به طور جدی دنبال میکنند، مفید باشد. از این خلاصهها، میتوان برای مرور سریعتر مباحث در شبهای قبل از آزمون استفاده کرد.
6. بازنگری منابع کمک درسی و جزواتی که برای کنکور میخوانید، از اهمیت زیادی برخوردار است. در صورت مناسب نبودن آنها، ممکن است شما دچار اتلاف وقت شوید، لذا با توجه به تجربهی تابستان، تجربهی سایر دوستانی که کنکور را پشتسر گذاشتهاند، مشاوران و دبیران مورد اعتماد، کتابهای تستی و آموزشی خوب کنکور را شناسایی کرده و از آنها نهایت استفاده را ببرید.
7. آخرین و شاید مهمترین نکته این باشد که یک استراحت یا مسافرت کوتاهمدت در این یک هفتهی باقیمانده میتواند از شما یک فرد کاملاً پرانرژی بسازد که حاضر است که از مهرماه، ساعتها در طول روز مطالعه کرده و احساس خستگی نکند. توصیه میشود به هیچ عنوان خود را از این استراحت کوتاه محروم نکنید.
اصل دوم
شبیهسازی کنکور و رفع اشکالات موضوعی هر درس
اصل اول
استفاده از بودجهبندی سؤالات کنکوری در سالهای گذشته جهت مطالعهی مطالب پرتکرار.