مسیریابی با اعداد
نویسنده: اندرو فازکاس/مترجم: مرتضی اسماعیلی
بازگشت به شاخص ویژگی ها
آینده ای را تصور کنید که در آن جنگنده های جت می توانند به صورت مستقل مسیریابی کرده و بر ناوهای هواپیمابر فرود آیند و تیم های جستجو و نجات می توانند موقعیت مکانی دقیق فرد را حتی در دورترین نقاط رو یا زیر زمین با دقت نشان دهند. پژوهش ها و تحولات حوزۀ ژئوماتیک، یعنی علم تولید و مدیریت اطلاعات فضایی، به زودی این اتفاق را به واقعیت تبدیل می کنند. تقریباً سه دهه است که ژئوماتیک در حال توسعه است. این علم دامنۀ گسترده ای از پژوهش ها، از نقشه برداری سنتی تر تا حوزه های جدیدتر سامانه های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سامانه های موقعیت یابی جهانی (GPS) را پوشش می دهد.
نرم افزار کامپیوتری در منطقی کردن این سیل داده ها نقش مهمی دارد. نرم افزار برای جذب، دست کاری و ارائه داده ها برای ایجاد تصویری از خصوصیات زیست محیطی و جغرافیایی منطقه به کار برده می شود. همان طور که الیزابت کنون از دانشگاه کلگری در پژوهش خود نشان داده، فعالیت شغلی در زمینه GPS، به شدت بر توانایی طراحی نرم افزاری متکی است که فناوری را بهبود می بخشد.
کنون، پروفسور مهندسی ژئوماتیک دانشگاه کلگری و کارشناس پژوهش و توسعه ابزارهای مسیریابی ماهواره مورداستفاده وسایل نقلیه زمینی، دریایی و هوایی میگوید: «نرم افزار میتواند با شکل های بسیاری ارائه شود؛ می تواند داده ها را همانندسازی کند، الگوریتم های شما را ترکیب کند یا برای تحلیل آماری نتایجتان مورد استفاده قرار گیرد – نرم افزار واقعاً ابزار ژئوماتیکی است که همواره قابل استفاده است». او توضیح می دهد: «هر چیزی بر روی زمین دارای موقعیتی است و مهندسین ژئوماتیک آن موقعیت را سنجیده و بر روی نقشه می آورند. نرم افزار ابزار انتخابی موجود در جعبه ابزار ماست که ما را قادر می کند روش های جدیدتر و بهتری را آزمون کرده و توسعه دهیم.»
نقش نرم افزار
طبق نظر کنون، نرم افزار بخشی جدانشدنی از ژئوماتیک و اساس همه کارهای GPS کنونی است. یکی از مؤلفه های بزرگ پژوهش تیم او بر طراحی نرم افزار مبتنی است؛ باوجوداین، وی ادعا می کند که هیچ یک از دانشجویان او مهندس نرم افزار نیستند بلکه مهندسین ژئومتریکی هستند که بر قدرت تحلیلی ای که کامپیوترها در اختیار آنها می گذارند سرمایه گذاری می کنند.
کنون اشاره می کند «ساخت نرم افزار به خودی خود هدف پژوهش های دانشجو نیست. نرم افزار ابزاری است که آنها را قادر میکند الگوریتم های جدید خود را آزمون کنند، تا تعیین کنند که آنچه ساخته اند منطقی بوده و با داده های آنها هماهنگ است یا خیر.»
یکی از برنامه های اصلی ای که گروه کنون در حال کار بر آن است با ناوهای هواپیمابر نیروی دریایی ایالات متحده در ارتباط است. دریاهای متلاطم و باندهای کوتاه برای خلبانانی که در صدد فرود آوردن هواپیماهای چند میلیون دلاری هستند خطرناک اند. نیروی دریایی به دنبال این است که بتواند حتی در موقعیت های خطرناک جت های خود را در حالت خلبان اتوماتیک، بدون خطر بر ناو هواپیمابر فرود آورد.
کنون میگوید «این سایت بسیار کوچک است و دقت هواپیما نسبت به ناو باید در حدود ۳۰ سانتیمتر باشد. نقش ما این است که الگوریتم هایی را طراحی کنیم که با استفاده از GPS و سایر حسگرها آن نوع دقت موقعیت یابی را فراهم آورند.»
کنون میگوید کاربران به دنبال سطوح بالاتر دقت و عملکرد بهتر در موقعیت های زیر سطح بهینه هستند. این امر به ویژه در مورد کاربران تلفن همراه صدق می کند. یکی از داغترین حوزه های توسعه فناوری های GPS در تلفن های همراه جای گرفته است. چالش امروز این است که بتوانیم در محیطهای بسته و در محیط هایی که سیگنال ضعیفی دارند از GPS استفاده کنیم. کنون ادامه میدهد «هرگز قرار نبوده GPS در محیط های بسته مورد استفاده قرار گیرد. GPS فناوری دید مستقیم است، بنابراین اگر خط سایت مستقیمی با ماهواره خود ندارید، دچار مشکل میشوید.» تلفن های دارای GPS فعال موج آینده خواهند بود و کنون به سختی کار می کند تا این اتفاق زودتر روی دهد.
ثروت دانشجوی کارشناسی ارشد
کار کانون با GPS به سال ۱۹۸۴، زمانی که او دانشجوی کارشناسی ارشد بود و تنها در حدود شش ماهوارۀ موقعیت یابی جهانی، در مقایسه با دو دوجین ماهوارۀ موجود کنونی، در مدار وجود داشت باز می گردد. تمرکز کنون در طول دوران حرفه ای خود بر توسعه ی الگوریتم ها و روشهای جدید برای بهبود دقت مسیریابی تا سطح سانتیمتر بوده است. او می گوید «می خواهیم بگوییم دقت اعتیادآور است».
او به زودی متوجه شد که پژوهش و نرم افزایش هم در محیط های آکادمیک و هم در محیط های صنعتی کاربرد دارند. او می گوید «ما به عنوان دانشجویان کارشناسی ارشد اغلب نمی دانیم که آنچه انجام می دهیم ممکن است ارزش تجاری داشته باشد». وی پس از ارائۀ پژوهش رسالۀ خود و نرم افزاری که در کنفرانسی خارجی ساخته بود، از نامه ای که شرکتی که میخواست نرم افزار او را خریداری کند شگفت زده شد. کنون واکنش اولیۀ خود را نسبت به این پیشنهاد این گونه به خاطر می آورد: «هرگز حتی فکر نکرده بودم کسی واقعاً به آنچه انجام می دهم علاقه داشته باشد و آنها می خواستند برای آن پول بدهند!»
انجام فروش
فناوری GPS که زمانی در قلمرو نهادهای دولتی قرار داشت از سرمنشأهای نظامی خود بسیار فراتر رفته است. این فناوری از کارکردهای غیرنظامی، علمی و تجاری پشتیبانی کرده و بازار پررونقی برای محصولات و خدمات GPS فراهم کرده است.
تیم کنون، که همسر و همکار عضو هیئت علمی او، جرارد لاچاپل را شامل می شود، در صف جلویی توسعۀ الگوریتم GPS قرار دارد. با توجه به تقاضاهای زیاد سراسر جهان برای روش های جدیدی که دقت بالاتر و درستی بیشتری از گیرنده های GPS را ارائه دهند، سازمان هایی نظیر تولیدکنندگان خودرو و هواپیما متزلزل شده اند. کنون و شرکای دانشگاهی وی با این پتانسیل موفقیت تجاری در سال ۱۹۸۹ صدور پروانه برای نرم افزار خود را آغاز کردند. امروزه خط محصول جهانی آنها رشد کرده و هفت بستۀ نرم افزار GPS مختلف را در برمی گیرد که از طریق رایانۀ دانشگاهی دانشگاه بین المللی فناوری، جنبۀ تجاری می یابند. این محصولات مدرن که به بیش از ۲۰۰ نهاد بین المللی فروخته شده اند درآمدی تا سقف هفت میلیون دلار در سال را در برداشته اند.
یکی از مزایای این رابطه برای شرکای صنعتی کنون این است که شرکت مجبور نیست نرم افزار خود را بسازد و آن را به روز نگاه دارد. شرکت ها می توانند با خرید مجوز نرم افزار بر ساخت حواشی موتور نرم افزار اصلی تمرکز کنند. کنون توضیح می دهد «این کار آنها را قادر می سازد در جریان باقی بمانند، زیرا رهبری در دست ماست. از آن جا که همۀ پژوهش های ما در جدیدترین بسته های نرم افزاری ادغام می شوند، شرکتها می دانند که آخرین و بهترین ها به دست می آورند.»
کنون تأکید می کند که اگرچه پیمودن این راه به تنهایی و باز کردن تجارتی جداگانه وسوسه انگیز بود، با توجه به سبک زندگی او کار با دانشگاه منطقی بوده است. کنون به جنبۀ فنی رسیدگی کرده و همه تله های اداره تجارت را به مدیران دانشگاه سپرده است.
این قرار از نظر آکادمیک نیز مزیتی دارد: دانشجویان کارشناسی ارشد کنون که بر روی نرم افزار کار می کنند به عنوان مخترع شناخته می شوند، بنابراین نه تنها از طریق کار بر روی رزومه خود بلکه به لحاظ مالی نیز از طریق هزینه های صدور پروانه سود می برند. کنون می گوید «واقعاً موقعیت برد-برد است».
دریچه ای به شرکت های بزرگ
برای کارشناسان ارشد برنامه ژئوماتیک، دانش نرم افزار عموماً در نهایت زمانی که به دنیای شرکت های بزرگ داخل یا خارج حوزه ژئوماتیک وارد می شوند، به دارایی مهمی تبدیل می شود. اما برای کار حرفه ای به چیزی بیشتر از مهارت های نرم افزار نیاز است.
رابرت هاروی، مهندس نرم افزار GPS «فناوری سرف (Sirf)» و دانشجوی کارشناسی ارشد سابق کنون می گوید «باید بفهمید که کدام قسمت چرخ هستید و باید آن چرخ دنده–چرخ دندۀ خودتان—را تا حد ممکن کارآ کنید. آن گاه در نهایت کل چرخ را تا حد ممکن کارآ می کنید و این مهارت باارزشی است.»
هاروی احساس می کرد مدرک کارشناسی او در مهندسی فیزیک به خودی خود شغلی برایش دست و پا نخواهد کرد، بنابراین به دنبال تجربۀ عملی مناسبی که راه او را به سوی صنعت باز کند در برنامۀ ژئوماتیک دانشگاه کلگری ثبت نام کرد. او با در دست داشتن مدرک ژئوماتیک متوجه شد که احتمال استخدام شدندش بسیار گسترش یافته و توسعۀ نرم افزار و نقشه برداری از زمین در انتخاب هایش قرار دارند. هاروی می گوید «وقتی مدرک ژئوماتیک داشته باشید، دارای موقعیت زمینه ای لازم برای تبدیل شدن به توسعه دهندهی سیستم عامل در سطح طراحی هستید.»
کار در زمینه نرم افزار ژئوماتیک شما را به کار در آن حوزه محدود نمی کند. مهارت های برنامه نویسی ای که می توانند در ژئوماتیک به کار آیند جهانی بوده و تقریباً در تمام صنایع به کار می روند. هاروی می گوید «اگر از GPS خسته شده اید، می توانید با مجموعه مهارت های برنامه نویسی نهفته به برنامه نویسی های دیگر، نظیر تلفن های همراه و بلوتوث، شبکه بی سیم، یا هر چیزی از این قبیل مشغول شوید.»
هاروی برای مجموعه تراشه های لوازم الکترونیکی مینیاتوری نرم افزار نهفته طراحی می کند. برنامه نویسی نهفته به طور ویژه برای پردازنده هایی طراحی می شود که حافظه و قدرت باتری کمی داشته و در لوازم الکترونیکی مصرفی، نظیر PDAهای بی سیم و تلفن های همراهی که دارای سامانه های موقعیت یابی هستند کاربرد زیادی دارند. او که در سیلیکون ولی کار می کند آن را سریع الرشدترین بخش کل بخش ژئوماتیک می داند.
هاروی که پنج سال است از تیم کنون بیرون آمده خوشحال است که در صنعت مشغول به کار است و احساس می کند به خاطر مهارت های برنامه نویسی ای که در طول مطالعات خود کسب کرده فرصت هایی زیادی پیش رویش قرار دارند.
او می گوید «داشتن دانش نرم افزاری خوب خوب است، اما داشتن این دانش و دانش قابل اطمینان درباره فناوری ای که در تلاش است توسعه یابد – این ترکیب بسیار قدرتمندی است.»
منبع: sciencemag
