المحاكاة الهندسية
تأسست شركة ماث ووركس عام ١٩٨٤، وهي مبتكرة برنامج MATLAB®، بيئة البرمجة للحسابات العددية، وتصور البيانات، وتطوير الخوارزميات، وبرنامج Simulink®، بيئة تصميم المخططات الهيكلية للتصميم القائم على النماذج للأنظمة الهندسية. يعتمد المهندسون والعلماء حول العالم على هذه الأدوات لتطوير واختبار وتحسين تصاميم التقنيات التي نعتمد عليها يوميًا في قطاعات مثل السيارات، والفضاء، والاتصالات، والطاقة، والرعاية الصحية. يستخدم أكثر من ٦٥٠٠ مؤسسة تعليمية وتدريبية برنامجي MATLAB وSimulink كأدوات أساسية لتدريس مبادئ الهندسة وتسريع وتيرة الاكتشاف العلمي. تتعاون مبادرة IEEE TryEngineering مع شركة ماث ووركس لتعزيز الوعي بالهندسة من خلال الترويج لدروس وتطويرها، والتي تُبرز قوة المحاكاة في حل تحديات العالم الحقيقي.
ما هي المحاكاة؟
المحاكاة هي عملية استخدام النماذج الرياضية لإنشاء نسخة رقمية من شيء ما يمكن استخدامه في العالم الحقيقي، وتحليل كيفية عمل النظام في ظل ظروف مختلفة. تُمكّن المحاكاة المهندسين والعلماء من تصميم الأفكار واختبارها وتحسينها افتراضيًا قبل بناء نماذج أولية مادية. من خلال المحاكاة، يستطيع المهندسون التنبؤ بالأداء، واستكشاف البدائل للوصول إلى حلول إبداعية، واتخاذ قرارات مدروسة لتوفير الوقت والموارد. على سبيل المثال، يمكن للمهندسين محاكاة نموذج رقمي لسيارة كهربائية جديدة قادرة على رصد المشاة على الطريق. من خلال اختبار كيفية عمل برنامج السيارة في بيئة افتراضية، يستطيع المهندسون التحقق بسرعة وأمان من كيفية عمل السيارة في سيناريوهات مختلفة، مثل الظروف الجوية المختلفة، وتحسين التصميم قبل اعتماد نموذج أولي مادي. عندما يتمكن المهندسون من تجربة أفكار جديدة بسرعة ومعرفة ما ينجح، يمكنهم ابتكار أشياء جديدة تُحسّن العالم بشكل أسرع، مثل سيارات أكثر أمانًا، وطاقة أنظف، وروبوتات أكثر ذكاءً.
موارد MATLAB
الوصول إلى MATLAB
- الخطوة 1: أنشئ حسابًا في MathWorks.
- الخطوة الثانية: انتقل إلى matlab.mathworks.com ثم انقر على "فتح MATLAB عبر الإنترنت".
يفتح برنامج MATLAB Online (الإصدار الأساسي) في متصفحك، ويُتيح لك ما يصل إلى 20 ساعة استخدام مجانية شهريًا، بالإضافة إلى 5 جيجابايت من مساحة التخزين على MATLAB Drive لتحميل الملفات. استكشف خيارات الوصول الإضافية للمدارس وبرامج التوعية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات عبر موارد ماث ووركس للمدارس الابتدائية والثانوية.
ابدأ باستخدام MATLAB
- تعلم البرمجة هو عبارة عن دورة تفاعلية عبر الإنترنت مدتها ساعة واحدة برنامج تعليمي يشرح أساسيات البرمجة باستخدام برنامج MATLAB. مناسب للأعمار من 12 سنة فما فوق.
- مدخل MATLAB و Simulink Onramp هي عبارة عن دروس تعليمية عبر الإنترنت مدتها ساعتان تقدم ميزات وعمليات شائعة الاستخدام.
- تفضل بزيارة قناة MATLAB على يوتيوب و صفحة الطالب على GitHub للمزيد من الدروس والأمثلة حول كيفية استخدام الطلاب حول العالم لبرنامجي MATLAB و Simulink.
الدرس المميز: تحدي الإيقاعات الساطعة
الدرس المميز: تحدي الإيقاعات الساطعة
تخيل تحويل الضوء إلى صوت! في هذا النشاط، ستبني جهاز توليف موسيقي حساس للضوء باستخدام micro:bit، يحوّل التغيرات في الإضاءة المحيطة إلى نغمات موسيقية، مما يساعد المستخدمين على "سماع" الضوء بطريقة جديدة كلياً. بعد ذلك، ستستخدم MATLAB لبناء خوارزمية تحوّل وحدات البكسل في صورة رقمية إلى أصوات، مما يتيح لك استكشاف عالم معالجة الإشارات والتعرف على كيفية تمثيل البيانات المرئية والصوتية بواسطة أجهزة الكمبيوتر.
محاكاة MATLAB المميزة
أقامت شركة MathWorks شراكات مع منظمات تعليمية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، مثل Youth Engineering Solutions (YES) و Engineering for US All (e4usa)، لإنشاء التفكير الحسابي والمحاكاة أنشطة باستخدام برنامج MATLAB لدعم مناهجهم الدراسية. تُبرز هذه الدروس المميزة قوة المحاكاة والنمذجة من خلال مشاريع عملية تُجسد مفاهيم التصميم الهندسي.
بالإضافة إلى ذلك، تمتلك MathWorks مجموعة من الأنشطة التعليمية لتعزيز تدريس مواضيع تشمل الرياضيات والفيزياء والروبوتات والبرمجة والعلوم. اطلع على مجموعة الأنشطة للمدارس الابتدائية والثانوية. اضغط هنا.
تقنيات هندسية لتوسيع نطاق الرؤية لاكتشاف الكواكب الخارجية
يحاكي الطلاب كيفية اكتشاف العلماء للكواكب الخارجية من خلال تحليل منحنيات الضوء (رسوم بيانية توضح سطوع النجم بمرور الوقت) باستخدام برنامج MATLAB. يُجسد هذا النشاط كيف تُسهم الحواسيب في استكشاف الفضاء من خلال التعرف على الأنماط والتفكير الخوارزمي.
هندسة أجهزة تنبيه قابلة للارتداء لمراقبة الصحة
يستخدم الطلاب برنامج MATLAB لتصميم وتحسين خوارزميات الأجهزة القابلة للارتداء التي تكشف عن وضعيات الجسم السيئة (مثل "رقبة الرسائل النصية"). ويقومون بمحاكاة سيناريوهات المستخدم لاختبار كيفية تأثير الإعدادات المختلفة على وقت إطلاق التنبيه، مما يساعدهم على تحسين دقة النظام وفائدته.
نموذج ترشيح المياه: اختبار أداء المواد
يستخدم الطلاب نموذجًا رياضيًا قويًا في MATLAB لمحاكاة كيفية تأثير مواد الترشيح المختلفة وأحجام الوسائط وأطوال طبقة الترشيح على إزالة الشوائب من الماء، مما يساعدهم على اتخاذ قرارات تصميم مدروسة قبل بناء نموذج أولي.
نموذج توربينات الرياح: اختبار تصميم الشفرات
يستخدم الطلاب برنامج MATLAB لمحاكاة كيفية تأثير معايير تصميم الشفرات، مثل القطر وسرعة الرياح، على الطاقة الداخلة والخارجة لتوربينات الرياح. تُمكّنهم هذه المحاكاة من تقييم كفاءة تصاميم الشفرات المختلفة قبل بناء النماذج الأولية واختبارها.
