هندسة المعلومات

هندسة المعلومات هي فرع من فروع الهندسة يهتم بتوليد المعلومات والبيانات والمعرفة وتوزيعها وتحليلها واستخدامها في الأنظمة الكهربائية. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] وقد برز هذا المجال لأول مرة في أوائل القرن الحادي والعشرين.

مثال على اكتشاف الأجسام (علامة توقف) في مجال رؤية الحاسوب.
اكتشاف الأجسام لإشارة التوقف

تشمل مكونات هندسة المعلومات مجالات نظرية مثل الكهرومغناطيسية ، والتعلم الآلي ، والذكاء الاصطناعي ، ونظرية التحكم ، ومعالجة الإشارات ، والإلكترونيات الدقيقة ، ومجالات تطبيقية مثل رؤية الحاسوب ، ومعالجة اللغات الطبيعية ، والمعلوماتية الحيوية ، وحوسبة الصور الطبية ، والمعلوماتية الكيميائية ، والروبوتات المستقلة ، والروبوتات المتنقلة ، والاتصالات . [ 1 ] [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] وينبثق العديد من هذه المجالات من هندسة الحاسوب ، بالإضافة إلى فروع هندسية أخرى مثل الهندسة الكهربائية ، وعلوم الحاسوب، والهندسة الحيوية .

مثال على التجميع في التعلم الآلي.
مثال على التجميع في التعلم الآلي

يعتمد مجال هندسة المعلومات بشكل كبير على الهندسة والرياضيات، وخاصة الاحتمالات والإحصاء والتفاضل والتكامل والجبر الخطي والتحسين والمعادلات التفاضلية وحساب التفاضل والتكامل المتغير والتحليل المركب .

يحمل مهندسو المعلومات عادةً شهادة في هندسة المعلومات أو مجال ذي صلة، وغالبًا ما يكونون أعضاءً في هيئة مهنية مثل معهد الهندسة والتكنولوجيا أو معهد القياس والتحكم . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] ويتم توظيفهم في جميع الصناعات تقريبًا نظرًا للاستخدام الواسع النطاق لهندسة المعلومات.

تاريخ

في ثمانينيات وتسعينيات القرن العشرين، كان مصطلح هندسة المعلومات يشير إلى مجال من هندسة البرمجيات والذي أصبح يُعرف باسم هندسة البيانات في العقدين 10 و20. [ 11 ]

عناصر

التعلم الآلي والإحصاء

التعلم الآلي هو المجال الذي يستخدم الأساليب الإحصائية والاحتمالية لتمكين أجهزة الكمبيوتر من "التعلم" من البيانات دون الحاجة إلى برمجتها بشكل صريح. [ 12 ] أما علم البيانات فيتضمن تطبيق التعلم الآلي لاستخلاص المعرفة من البيانات.

تشمل المجالات الفرعية للتعلم الآلي التعلم العميق ، والتعلم الخاضع للإشراف ، والتعلم غير الخاضع للإشراف ، والتعلم المعزز ، والتعلم شبه الخاضع للإشراف ، والتعلم النشط .

الاستدلال السببي هو عنصر آخر ذو صلة بهندسة المعلومات.

نظرية التحكم

تشير نظرية التحكم إلى التحكم في الأنظمة الديناميكية ( المستمرة ) ، بهدف تجنب التأخيرات أو التجاوزات أو عدم الاستقرار . [ 13 ] يميل مهندسو المعلومات إلى التركيز بشكل أكبر على نظرية التحكم بدلاً من التصميم المادي لأنظمة ودوائر التحكم (الذي يندرج عادةً تحت الهندسة الكهربائية).

تشمل المجالات الفرعية لنظرية التحكم التحكم الكلاسيكي ، والتحكم الأمثل ، والتحكم غير الخطي .

معالجة الإشارات

تشير معالجة الإشارات إلى توليد الإشارات وتحليلها واستخدامها ، والتي يمكن أن تتخذ أشكالاً عديدة مثل الصور أو الصوت أو الإشارات الكهربائية أو البيولوجية. [ 14 ]

مثال على كيفية تطبيق معالجة الصور على التصوير الشعاعي.
مثال على كيفية استخدام تحويل فورييه ثنائي الأبعاد لإزالة المعلومات غير المرغوب فيها من صورة الأشعة السينية

نظرية المعلومات

تدرس نظرية المعلومات تحليل المعلومات ونقلها وتخزينها. وتشمل المجالات الفرعية الرئيسية لنظرية المعلومات الترميز وضغط البيانات . [ 15 ]

رؤية الحاسوب

رؤية الحاسوب هي المجال الذي يتعامل مع جعل أجهزة الكمبيوتر تفهم بيانات الصور والفيديو على مستوى عالٍ. [ 16 ]

معالجة اللغة الطبيعية

تُعنى معالجة اللغة الطبيعية بجعل أجهزة الكمبيوتر تفهم اللغات البشرية (الطبيعية) على مستوى عالٍ. وهذا يعني عادةً النصوص ، ولكنه يشمل أيضاً في كثير من الأحيان معالجة الكلام والتعرف عليه . [ 17 ]

المعلوماتية الحيوية

علم المعلوماتية الحيوية هو المجال الذي يتعامل مع تحليل ومعالجة واستخدام البيانات البيولوجية . [ 18 ] وهذا يعني عادةً مواضيع مثل علم الجينوم وعلم البروتينات ، ويشمل أحيانًا أيضًا الحوسبة الطبية للصور .

المعلوماتية الكيميائية

علم المعلومات الكيميائية هو المجال الذي يتعامل مع تحليل ومعالجة واستخدام البيانات الكيميائية . [ 19 ]

الروبوتات

يركز علم الروبوتات في هندسة المعلومات بشكل أساسي على الخوارزميات وبرامج الحاسوب المستخدمة للتحكم في الروبوتات . ولذلك، تميل هندسة المعلومات إلى التركيز أكثر على الروبوتات المستقلة أو المتنقلة أو الاحتمالية. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] تشمل المجالات الفرعية الرئيسية التي يدرسها مهندسو المعلومات التحكم ، والإدراك ، وتقنية SLAM ، وتخطيط الحركة . [ 20 ] [ 21 ]

أدوات

في الماضي، كانت بعض مجالات هندسة المعلومات، مثل معالجة الإشارات، تستخدم الإلكترونيات التناظرية ، ولكن في الوقت الحاضر، تُنفذ معظم عمليات هندسة المعلومات باستخدام الحواسيب الرقمية . ويمكن تنفيذ العديد من مهام هندسة المعلومات بالتوازي ، ولذا تُنفذ هذه العمليات حاليًا باستخدام وحدات المعالجة المركزية (CPU) ووحدات معالجة الرسومات (GPU) ومسرعات الذكاء الاصطناعي . [ 23 ] [ 24 ] كما ظهر اهتمام باستخدام الحواسيب الكمومية في بعض المجالات الفرعية لهندسة المعلومات ، مثل التعلم الآلي والروبوتات . [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ "محاضرة ٢٠٠٩ | محاضرات سابقة | محاضرة تورينج من BCS/IET | فعاليات | BCS - المعهد المعتمد لتقنية المعلومات" . www.bcs.org . تاريخ الاطلاع: ١١ أكتوبر ٢٠١٨ .
  2. 1 2 برادي، مايكل (2009). "هندسة المعلومات ومستقبلها" . معهد الهندسة والتكنولوجيا، محاضرة تورينج . تم الاطلاع عليه في 4 أكتوبر 2018 .
  3. روبرتس، ستيفن. "مقدمة في هندسة المعلومات" (ملف PDF) . هندسة المعلومات بجامعة أكسفورد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2018 .
  4. "قسم هندسة المعلومات، الجامعة الصينية في هونغ كونغ" . www.ie.cuhk.edu.hk. مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 مايو 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أكتوبر 2018 .
  5. 1 2 "هندسة المعلومات | قسم الهندسة" . www.eng.cam.ac.uk. 5 أغسطس 2013. تم الاطلاع عليه في 3 أكتوبر 2018 .
  6. "الصفحة الرئيسية لهندسة المعلومات" . www.robots.ox.ac.uk . تاريخ الوصول: 3 أكتوبر 2018 .
  7. "هندسة المعلومات" . warwick.ac.uk . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أكتوبر 2018 .
  8. "الشركاء الأكاديميون والمنتسبون 2017/2018 - معهد الهندسة والتكنولوجيا" . www.theiet.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 4 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أكتوبر 2018 .
  9. "الهندسة الإلكترونية والمعلوماتية - إمبريال كوليدج لندن" . تايمز للتعليم العالي (THE) . مؤرشف من الأصل في 3 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه في 3 أكتوبر 2018 .
  10. "اعتماد تدريس طلاب البكالوريوس في برنامج ماجستير الهندسة | كلية كامبريدج للهندسة والتصميم" . teaching.eng.cam.ac.uk . تاريخ الاطلاع: 3 أكتوبر 2018 .
  11. بلاك، ناثان (15 يناير 2020). "ما هي هندسة البيانات ولماذا هي مهمة للغاية؟" . كوانت هب . تم الاطلاع عليه في 31 يوليو 2022 .
  12. بيشوب، كريستوفر (2007). التعرف على الأنماط والتعلم الآلي . نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ نيويورك إنك. ISBN 978-0387310732.
  13. نايس، نورمان (2015). هندسة أنظمة التحكم . وايلي. ISBN 978-1118170519.
  14. ليونز، ريتشارد (2010). فهم معالجة الإشارات الرقمية . برنتيس هول. ISBN 978-0137027415.
  15. كوفير، توماس (2006). عناصر نظرية المعلومات . وايلي-إنترساينس. ISBN 978-0471241959.
  16. ديفيز، إملين (2017). رؤية الحاسوب: المبادئ، والخوارزميات، والتطبيقات، والتعلم . دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0128092842.
  17. جورافسكي، دانيال (2008). معالجة الكلام واللغة . برنتيس هول. ISBN 978-0131873216.
  18. ليسك، آرثر (2014). مقدمة في المعلوماتية الحيوية . مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0199651566.
  19. ليتش، أندرو (2007). مقدمة في المعلوماتية الكيميائية . سبرينغر. ISBN 978-1402062902.
  20. 1 2 سيغوارت، رولاند (2011). مقدمة في الروبوتات المتنقلة ذاتية التشغيل . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0262015356.
  21. 1 2 كيلي، ألونسو (2013). الروبوتات المتنقلة . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-1107031159.
  22. ثرون، سيباستيان (2005). الروبوتات الاحتمالية . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0262201629.
  23. باركر، كولين. "كيف أصبحت وحدة معالجة الرسومات (GPU) قلب الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي" . ZDNet . تم الاطلاع عليه في 3 أكتوبر 2018 .
  24. كوبيلوس، جيمس. "تمكين الذكاء الاصطناعي: انفجار مسرعات أجهزة الذكاء الاصطناعي الجديدة" . إنفوورلد . تم الاطلاع عليه في 3 أكتوبر 2018 .
  25. ويتيك، بيتر (2014). التعلم الآلي الكمي . دار النشر الأكاديمية. رقم ISBN 978-0128100400.
  26. شولد، ماريا (2018). التعلم الخاضع للإشراف باستخدام الحواسيب الكمومية . سبرينغر. ISBN 978-3319964232.
  27. تاندون، براتيك (2017). الروبوتات الكمومية . دار مورغان وكلايبول للنشر. رقم ISBN 978-1627059138.