آموزش مهندسی ایران

علم کنترل یکی از لایه های پنهان کیفیت و کارایی محصولات دنیای فناوری و دستاورد های عالم مهندسی است. اگر بتوان گفت که مهندسی استفاده از ریاضیات در جهان واقع است، آن گاه کنترل یکی از پلهای ارتباط بین دنیای مهندسی و عالم ریاضیات خواهد بود. هر اندازه استفاده از علم کنترل در زمینه های مختلف کاربردی گسترش یابد، نیاز به ابزار ها و روشهای جدید از ریاضیات افزایش می یابد. اگر بخواهیم افقی برای مهندسی کنترل ترسیم کنیم، هم باید به کاربردهای جدید در زمان حال و کاربردهای متصور در آینده توجه کنیم و هم به ابزارهای ریاضی برای حل مسائل حال و آینده. در این مقاله پس از معرفی برخی از کاربردهای جدید در حوزه​ مهندسی کنترل، چند مسئله با تأمل بیشتری بررسی شده اند: مسئله ناحیه جذب در سیستم​های دینامیکی غیرخطی علی رغم سابقه زیاد همچنان دارای چالشهای زیاد نظری و کاربردهای فراوان عملی است و ابزارهای مختلفی برای حل آن به کار گرفته شده است. برخی تقریبهای کارا برای حل این مسئله به اختصار بررسی شده است.  مدلهای بیولوژیکی از دیدگاه سیستم دینامیکی خصوصیاتی دارند که آنها را از مدلهای مرسوم در نظریه کنترل متمایز می کند. با استفاده از نظریه سیستم های یکنوا می​توان رفتار یک سیستم پیچیده را با توجه به مشخصه کیفی اتصالات مؤلفه های سیستم به همراه مقدار اندکی اطلاعات کمّی تحلیل کرد. توصیف بسیاری از پدیده های بیولوژیکی از کاربردهای این دسته از سیستم هاست. نوسانگرهای نرونی به منظور تولید اطلاعات زیستی و تولید فعالیتهای منظم و ریتم دار نیاز به همزمان شدن دارند. در مقابل، گاهی همزمان شدن می تواند نقش مخربی داشته باشد. در بیماریهایی مانند پارکینسون راهبرد درمانی مبتنی بر فرو نشاندن همزمانی نامطلوب است. در دیدگاه مهندسی، کنترل کننده فعالیت جمعیت نورون را به عنوان ورودی می گیرد و فرمان کنترلی مناسب را برای ناهمزمانی تولید می کند. در نهایت، این فرمان به جمعیت نرونها اعمال می شود. دانش کنترل می​تواند برای درمان اختلالات مرتبط با روحیه و رفتار انسان مد نظر قرار گیرد. در خصوص بررسی مدلهای دینامیکی توصیف کننده روحیات انسان مدلهای تعمیم​یافته مبتنی بر حسابان مرتبه ناصحیح عملکرد بهتری برای مطالعه سامانمند روحیات انسان دارد. این تعمیم به نوعی مدلسازی حافظه را امکان پذیر می سازد. با استفاده از روشهای کنترل بهینه برای سیستم​های دینامیکی مرتبه ناصحیح می توان الگویی برای درمان ارائه کرد.

تحلیل و طراحی سیستم های کنترل از دیرباز مورد توجه پژوهشگران و مهندسان بوده است. با توسعه علم، تکامل فناوریها و پیچیده تر شدن صنایع نقش کلیدی تحلیل و طراحی سیستم های کنترل در طول زمان پر رنگ تر شده است. امروزه، سیستم های کنترل نقش انکارناپذیری در فراهم آوردن راحتی و آسایش عمومی، سلامت، امنیت و محافظت از محیط زیست دارند. در این مقاله به اجمال روشهای تحلیل و طراحی سیستم های کنترل و کاربردهای آنها در دهه اول قرن بیست و یکم و روند آینده آن ارائه و تلاش شده است تا اثرگذارترین دستاورد مهندسان و پژوهشگران سیستم های کنترل در قرن گذشته معرفی و وضعیت کنونی کاربرد و پژوهشِ مهندسی کنترل به تصویر کشیده شود. سرانجام، کاربردهای آینده و زمینه های پژوهشی در آینده بررسی شده است.  

در دو دهه اخیر با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژی الکتریکی و محدودیت منابع دولتی، موضوع خصوصی سازی و تجدید ساختار صنعت برق مورد توجه قرار گرفته است. فرسودگی تجهیزات شبکه های موجود از یک سو و ظهور فناوریهای نوین از سوی دیگر، صنعت برق را با چالشهای جدیدی رو به رو کرده است در نگاه کلی، شبکه راهکاری برای حل جالشهای شبکه کنونی شامل چالشهای قابلیت اطمینان، شبکه هوشمند با پایش وضعیت المانها، تعمیر و نگداری مبتنی بر وضعیت و ارائه راهکارهایی نوین تعداد و مدت زمان خاموشیها را کاهش می دهد. از منظر محیط زیست، شبکه هوشمند به دنبال حل موانع موجود در مسیر استفاده گسترده از منابع تولید پاک و تجدید پذیر است. از نظر اقتصادی و بهر هوری انرژی، شبکه هوشمند با ایجاد قابلیت پایش بی درنگ مصرف و مدلسازی دقیق تر منابع تولید، موجب بهره برداری اقتصادی تر از شبکه می شود. بنا بر اهمیت هوشمند سازی شبکه و همچنین، توجه بسیاری از مراکز تحقبقاتی و صنعتی به این زمینه، در این مقاله به شبکه هوشمند به عنوان نظامی نوین برای حل این چالشها پرداخته شده است . منابع تولید پراکنده، خودروهای الکتریکی هیبرید و منابع سمت تقاضا از جمله مهم ترین فناوریها و مفاهیمی هستند که در قالب شبکه توزیع هوشمند در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است. در انتها، به نقش سیستم های خابراتی در هوشمند سازی شبکه و چالش امنیت اطلاعات پرداخته شده است.

بیش از نیم قرن پیش ریچارد فاینمن، به نمایندگی از زیست شناسان، در یک سخنرانی مشهور از فیزیکدانان و مهندسان خواست تا میکروسکوپی بسازند که صد برابر بهتر از میکروسکوپ های موجود باشد. متأسفانه، بنیادی ترین و اصلی ترین سؤالات زیست شناسی هنوز بدون پاسخ باقی مانده اند؛ همان طور که فاینمن سخنورانه بیان کرد، هنوز نتوانسته ایم نگاهی به موضوع پرسش بیندازیم.  هدف این مقاله برجسته کردن نقش چشمگیری است که فوتونیک در هزاره جدید بازی می کند تا تصویری خوب از دنیای سلولی و درون سلولی برای ما بسازد. ابتدا در خصوص آخرین رهکارهای ارائه شده برای از پیش رو برداشتن چالشهای مشاهده شده در دنیای مینیاتوری سلولی و درون سلولی بحث شده است. سپس، بر روش تصویربرداری انتگرالی تأکید شده است، از آن رو که برای مشاهده دنیای سلولی از طریق تحریک سیستم بینایی انسان و فرآهم آوردن تصویری سه بعدی با کیفیت خوب بهترین کاندید است؛ دو رویکرد: یکی مبتنی بر نور هندسی و دیگری بر نور موجی ارائه شده اند تا اساس این روش به درستی شرح داده شود. این رویکردها در دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف ارائه شده اند. از آنجایی که قدرت تفکیک این روش محدود است و اساساً تحریک سیستم بینایی انسان در سطح زیرمولکولی اعتبار لازم را ندارد، بخش پایانی این مقاله به برخی از آخرین دستاوردهای نوین نانوفوتونیک اختصاص دارد که می توانند به زیست شناسان در مشاهده دنیای زیر سلولی و در دستیابی به سطح تک مولکولی یاری رسانند.

اهمیت و تأثیر صنعت الکترونیک بر زندگی بشر در قرن گذشته و در دوران کنونی بر کسی پوشیده نیست. این صنعت، در قرن بیست و یکم، همچنان با روندی پرشتاب و مطمئن می رود تا با استفاده از فناوری نانو با رشد تکاملی و انقلابی خود با استفاده از نوآوریها و اختراعها طلایه دار بهبود زندگی بشر در بسیاری از زمینه ها از جمله فناوری رایانه، فناوری اطلاعات، فناوری زیستی، صنعت حمل و نقل، سامانه های دفاعی و وسایل الکترونیکی روزمره باشد. هم اکنون فناوری ساخت مدارهای مجتمع ادوات نیمه هادی (ICs)، به تنهایی، درآمدی بیش از 300 میلیارد دلار در سال را ایجاد می کند و از این مقدار بیش از یک پنجم آن به صنعت ساخت مدارهای مجتمع حافظه های نیمه هادی تعلق دارد که متأسفانه، از این بازار عظیم جهانی کشور عزیزمان در میان تولیدکنندگان حتی سهم اندکی نیز ندارد. در این مقاله پس از بررسی کوتاه در باره دسته بندی، تاریخچه و خاستگاه حافظه های مختلف، به زمینه های کاربرد، مزیتها و کاستیهای حافظه های فرّار و گلوگاههای توسعه فناوری آنها در دهه گذشته و چگونگی رفع آن گلوگاهها پرداخته و در نهایت، چند نمونه از جدیدترین فناوریهای حافظه های پویا ارائه شده است.    <br clear="all" />

زبانهای توصیف سخت افزار اولین بار با معرفی زبان اِی پی اِل، که شرکت آی بی ام برای مدل کردن و شبیه سازی مدارهای دیجیتال این شرکت ارائه کرده بود، به وجود آمدند. پس از آن در اوایل دهه 1970زبانهای توصیف سخت افزار دیگری مانند اِی اچ پی ال که از اِی پی اِل سرچشمه گرفته بود و دیگر زبانهای توصیف در سطح انتقال ثبات به عرصه ظهور رسیدند. زبانهای سطح ثبات با به وجود آمدن وی اچ دی اِل در دهه 1980 به رسمیت رسیدند و معنای جدیدی در اتوماسیون طراحیهای الکترونیک به وجود آوردند. در این تعریف جدید طراحیهای الکترونیک شامل شبیه سازی، سنتز و مدلسازی فیزیکی و همچنین، ابزاری برای آزمون قبل و بعد از ساخت سیستم شد. در حال حاضر، با تغییرات به وجود آمده در روند طراحی سیستم های دیجیتال، یکپارچه سازی آنها و شبیه سازی ترکیبی سیستم های آنالوگ و دیجیتال، زبانهای توصیف سخت افزار به سمت مرحله جدیدی در حرکت هستند. زبانهای توصیف سخت افزار امروزی محیطی برای پیاده سازی سیستم های ترکیبی مکانیکی و الکترونیکی آنالوگ / دیجیتال ارائه می دهند و در سیر تکاملی طراحیهای سطح سیستم تأثیر بسزایی دارند. در این مقاله روند تغییر طراحی سیستم های الکترونیکی ارائه و نقش زبانهای توصیف در این روند نشان داده شده است. همچنین، با ارائه راهکارهایی در این خصوص به همراه شدن کشور با این سیر تکاملی طراحی و پیشرفت با آن پرداخته شده است.

به تصویر کشیدن ساختارهای داخلی بدن انسان و استخراج اطلاعات کمّی از آنها در تشخیص بسیاری از بیماریها و ارزیابی نتایج درمان نقش کلیدی دارد. در این مقاله ابتدا به اختصار مهم ترین روشهای تصویرنگاری پزشکی معرفی و سپس، کاربردهای آنها به همراه مزایا و معایبشان بیان شده است. همچنین، نمونه هایی از پژوهشهای اخیر در زمینه پردازش کامپیوتری و تحلیل کمّی تصاویر پزشکی مطرح و در این خصوص، جداسازی بافتهای مختلف، بخش بندی ساختارهای مغزی، استخراج و ارزیابی فیبرهای عصبی، تخمین میزان مواد شیمیایی در بافتها و در کنار هم گذاشتن اطلاعات استخراج شده از تصاویر مختلف ارائه شده است. نتایج به دست آمده از پژوهشهای اخیر بیانگر آن است که سیستم های تصویرنگاری پزشکی و تحلیل تلفیقی آنها می توانند در شناسایی بیماریها و ارزیابی نتایج درمان به پزشکان بسیار کمک کنند. انتظار می رود پژوهشهایی که در زمینه ارتقای کیفیت و تواناییهای سیستم های موجود، ارائه سیستم های جدید و استخراج اطلاعات کمّی از تصاویر در حال اجرا هستند، در کاهش نیاز به روشهای تهاجمی و افزایش دقت در روشهای غیر تهاجمی نقش اساسی داشته باشند.