ما هي الهواتف الذكية ؟ وما هي أنظمة تشغيلها ؟ ما هي كيمياء الهواتف الذكية ؟ - Smartphone ~ Amical de logement al Ahram ودادية الأهرام للسكن بالناظور

ما هي الهواتف الذكية ؟ وما هي أنظمة تشغيلها ؟ ما هي كيمياء الهواتف الذكية ؟ - Smartphone
الزيارات:

AHRAMNADOR | 10:39 ص | ما ينفع الناس يمكث في الأرض

الهاتف الذكي

(بالإنجليزية: Smartphone)، هو مصطلح يطلق على فئة من الهواتف المحمولة الحديثة التي تستخدم نظام تشغيل متطور، ومعظمها يستخدم شاشة اللمس كواجهة

مستخدم ويقوم بتشغيل تطبيقات المحمول. وإن لم يتم الاتفاق بين الشركات المصنعة للجوالات على تعريف موحد للهاتف الذكي، فمنهم من يعتبر الهاتف الذكي هو الهاتف الذي يوفر مزايا تصفح الإنترنت ومزامنة البريد الإلكتروني وفتح ملفات الأوفيس ويحتوي على لوحة مفاتيح كاملة QWERTY، إلا أن التعريف الأصح والأكثر قبولاً اليوم أنه الجوال الذي يعمل على أحد أنظمة التشغيل التالية: ويندوز فون، سيمبيان أو مشتقاته، لينوكس أو مشتقاته وبلاك بيري.

حيث يعتبر الإس 60 ويو آي كيو أنظمة تشغيل مطورة عن السيمبيان، بينما يعتبر نظام تشغيل آبل آي أو إس (أي فون) وغوغل آندرويد ونوكيا مايمو أنظمة مطورة عن اللينوكس، وقد اعتبرت الجوالات العاملة على أحد هذه الأنظمة جوالات ذكية لأنها في الغالب تتوفر فيها جميع الشروط السابقة (باستثناء عدم وجود لوحة المفاتيح الكاملة في أغلب الأجهزة).

ومن بين أنظمة التشغيل التي لا تصنف جوالاتها على أنها جوالات ذكية نوكيا إس 40 والأنظمة الحصرية (Proprietary) التي تعمل عليها معظم جوالات سامسونغ وإل جي وموتورولا.

لنتخيل أنك تريد أن تقوم بالمهام التي يؤديها هاتفك الذكي الآن ولكن في خمسينيات القرن الماضي! ستحتاج حينئذ إلى عدد كبير من الكمبيوترات والتي ستحتل مساحة كبيرة في مبنى كبير، بل إنّ الهواتف الذكية ذات المواصفات العادية في يومنا هذا أفضل من الحاسوب الذي استخدمته وكالة ناسا لإرسال الإنسان إلى القمر. أما أنت فبمقدورك الاتصال بالانترنت والاستماع إلى الموسيقى وإرسال رسالة بالبريد الإلكتروني إلى الطرف الآخر من الكرة الأرضية باستخدام جهاز لا يتجاوز حجمه راحة يدك، ولكن، لا يمكن لأي من هذا أن يحصل لولا الكيمياء!

تذكر إذن في المرة القادمة وعند استخدامك لهاتفك النقال، أنّ الكيمياء هي التي تعمل.

كيمياء الهواتف الذكية

من المؤكد أنك تتسائل الآن: ماعلاقة الكيمياء بهاتفي الذكي؟ الجواب: ألق نظرة على الجدول الدوري! من أصل 83 عنصراً مستقراً (غير مشع) 70 منها يمكن إيجاده في الهواتف الذكية! أي ما نسبته 84% من العناصر المستقرة.

إنّ “ذكاء” الهواتف الذكية منشأه الفلزات، فالهاتف الذكي العادي قد يحتوي على ما يصل إلى 62 نوعاً مختلفاً من الفلزات، وتتضمن الفلزات الترابية النادرة (Rare Earth Metals) مثل السكانديوم (Sc) والإتيريوم (Y)، والعناصر ذات العدد الذري 57 إلى 71 والتي تعرف باللانثانات، لأنها تبدأ بعنصر اللانثانيوم (La).

يحتوي الآيفون على ثمانية فلزات ترابية نادرة مختلفة، وإذا تفحصت عدداً من الهواتف الذكية من شركات مختلفة، ستجد ما يقارب 16 من أصل 17 فلز ترابي نادر.

الألوان التي تراها على شاشة هاتفك الذكي، مثل الأحمر المشرق والأزرق والأخضر، ناتجة من الفلزات الترابية النادرة، والتي تستخدم في الدوائر الكهربائية للهاتف، وكذلك في السماعات، يكفي أن نقول أنه لولا عنصري النيوديميوم (Nd) والديسبروسيوم (Dy)، لن يتمكن هاتفك الذكي من الاهتزاز!

لا يقتصر استخدام الفلزات الترابية النادرة على الهواتف الذكية، بل يتسع النطاق ليشمل أجهزة أخرى مثل التلفاز، والكومبيوتر، والليزر، والأسلحة، وحساسات الكاميرات، ومصابيح الفلورة، والعوامل المحفزة. هذه الفلزات مهمة للغاية في الإلكترونيات والاتصالات والصناعات الدفاعية، لذا يطلق عليها تسمية (فلزات التكنولوجيا).

ليس من الضروري أن تكون الفلزات الترابية النادرة “نادرة”، ولكنها غالباً ما تكون مبعثرة على سطح الأرض، أي أنك لن تجد تراكيز عالية من هذه الفلزات في مكان واحد، وهذا يجعل استخراج هذه الفلزات أمراً صعباً ومكلفاً، وتعد هذه الفلزات مصدراً محدوداً، ولا وجود لأي بدائل معروفة للعديد من هذه العناصر، وأحد أكبر التحديات التي تواجه صناعة الهواتف الذكية هو إيجاد بدائل ملائمة للكثير من هذه العناصر.

شاشة الهاتف الذكي

إنّ أول وأكثر المزايا أهمية والتي يبحث عنها الناس عند شراء الهاتف الذكي هي الشاشة، فهي منفذك الوحيد إلى استخدام الجهاز ورؤية محتوياته، وإذا سقط جهازك من يدك بدون أن تتأذى شاشته، فمن المؤكد أنك قد خرجت من صدمة قلبية ونفسية كبيرة بأمان!

يراعى في صناعة شاشات الهواتف الذكية أن تكون صلبة للغاية، وهذه الصلابة في الواقع هي نتيجة لحادثة وقعت عن طريق الصدفة، ففي سنة 1952 كان كيميائي في معامل (Corning Glass Works) يعمل على تسخين عينة من الزجاج في الفرن إلى درجة 600 مئوية، ولكن أصيب جهاز قياس الحرارة بخلل ما أدى إلى ترك الزجاج في الفرن في درجة حرارة 900 مئوية. بعد أن تنبه الكيميائي لذلك، فتح باب الفرن، وانتابه السرور ـ والدهشة ـ لأنّ عينة الزجاج لم تذب وتتحول إلى مادة لزجة ولم تفسد الفرن، وبعد أن أخرجها من الفرن أسقطها أرضاً (عن طريق الصدفة أيضاً) ولكن بدلاً من أن تنكسر، ارتدت الزجاجة عن الأرض، كان هذا ميلاد أول زجاج سيراميكي اصطناعي في العالم، مادة تمتلك خواص الزجاج والسيراميك معاً.

الزجاج عبارة عن مادة صلبة غير متبلورة لأنها تفتقر إلى البنية البلورية، حيث تترتب الجزيئات بشكل شبيه بالسوائل، إلا أنها متجمدة في مكانها، ولعدم امتلاك الزجاج لسطوح من الذرات التي يمكن أن تنزلق على بعضها البعض، فإنه غير قادر على تحمل الضغط، حيث يؤدي الضغط الزائد لتكون الشقوق، وتنفصل الجزيئات على سطح الشق عن بعض البعض، وكلما اتسع الشق، زادت شدة الضغط، وتكسرت المزيد من الأواصر، ويتسع الشق أكثر فأكثر إلى أن يتحطم الزجاج.

(a) مادة صلبة غير متبلورة مصنوعة من ثنائي أكسيد السيليكون (الزجاج) (b) بلورة من أكسيد السيليكون (السيراميك)

أما السيراميك فيميل لأن يكون بلورياً، ويمتاز بوجود أواصر أيونية بين الأيونات الموجبة والسالبة، وقد يحتوي أيضاً على أواصر تساهمية، وعند تكوين البلورات، تجعل قوى التجاذب القوية بين الأيونات ذات الشحنة المتعاكسة في سطح الأيونات عملية انزلاق سطح على آخر أمراً صعباً، لذا يكون السيراميك هشاً، حيث يقاوم الضغط، ولكنه ينكسر عند ثنيه.

عند مزج خواص كل من الزجاج والسيراميك نحصل على مادة أقوى وأصلب من كليهما، ويمكن الحصول على الزجاج السيراميكي عن طريق التسخين الشديد للزجاج لكي يتحول جزء من بنيته إلى الشكل البلوري، وتكون نسبة الجزء البلوري 50% على الأقل، وقد تصل في بعض الأحيان إلى 95%.

دعت هذه الخواص الفريدة للزجاج السيراميكي شركة Corning Glass للقيام ببحوث مكثفة لغرض تطوير هذه المادة، ولإنتاج زجاج سيراميكي شفاف وصلب في نفس الوقت، وفي سنة 1962 طورت هذه الشركة نوعاً من قوياً جداً من الزجاج المقوى كيميائياً، لم يكن له مثيل في ذلك الوقت. وقد أخذ هذا الزجاج طريقه إلى الهواتف النقالة في النهاية، وقد انعكست قوة هذا الزجاج على اسمه، فأطلق عليه اسم Gorilla Glass.

أظهرت الفحوصات المختبرية أن زجاج غوريلا يمكنه أن يتحمل ضغطاً يصل إلى 100,000 بوند في البوصة المربعة، أي ما يقارب 6800 ضعف الضغط الجوي الطبيعي على سطح الأرض.

يتألف زجاج غوريلا من أكسيد السيليكون والألمنيوم (يسمى أيضاً بزجاج Aluminosilicate) بالإضالة إلى أيونات الصوديوم (Na).

زجاج غوريلا، الذي يستخدم في شاشات الهواتف الذكية، وهو نوع من الزجاج المقوى بإضافة أيونات البوتاسيوم K والتي تحل محل أيونات الصوديوم Na الصغيرة (الرسم لغرض التوضيح فقط).

لكن زجاج غوريلا يكتسب قوته الهائلة من خطوة واحدة أخيرة، حيث يقوّى الزجاج كيميائياً، عن طريق وضع الزجاج في حوض من أملاح البوتاسيوم المصهورة، وعادة ما يستخدم نترات البوتاسيوم KNO₃ في درجة 300 مئوية. ونظراً لكون أيونات البوتاسيوم أكثر فعالية من أيونات الصوديوم، فإن الأولى تحل محل الأخيرة، ولما كانت ذرات البوتاسيوم أكبر حجماً من ذرات الصوديوم، فإنّ أيوناتهما تمتلك نفس الخاصية، أي أنّ أيونات البوتاسيوم أكبر من أيونات الصوديوم، لذا فإنّ الأولى ستشغل مساحة أكبر في الزجاج من أيونات الصوديوم.

ويؤدي حشر أيونات أكبر في مساحة كانت تشغلها أيونات أصغر، إلى ضغط الزجاج، ولتقريب الصورة نأخذ هذا المثال:

الرقم القياسي المسجل لأكثر عدد من الأشخاص داخل سيارة هو لسيارة البيتل من شركة فولكسواكن (وهي سيارة صغيرة جداً) وهو 25 شخصاً، ونظراً لحجم السيارة الصغير، فمن المحتمل أن يكون هؤلاء ذو أجسام صغيرة أيضاً، ولكن تخيل استبدال هؤلاء بـ 25 لاعب كرة قدم أمريكية كل منهم يزن ما يقارب 160 كغم، سنحتاج في هذه الحالة إلى كمية كبيرة من الضغط لحشر هؤلاء الرجال في هذه المساحة الصغيرة، وبنفس الطريقة، فإنّ أيونات البوتاسيوم الكبيرة تدفع بعضها بعضاً، ويؤدي هذا إلى ضغط الزجاج.

يمتلك الزجاج المضغوط قوة كبيرة، ونتيجة لهذه الضغط تخزن كمية كبيرة من الطاقة الكامنة المرنة في الزجاج، بشكل يشابه كثيراً للطاقة الكامنة المرنة التي يمكن أن نجدها في النابض المضغوط.

ماذا يوجد وراء شاشة اللمس

كما تعلم، فإنّ شاشة الهاتف ليست مجرد قطعة من الزجاج القوي، بل هي شاشة تستجيب للمستك أيضاً، أليست تسمى (شاشة اللمس)!؟

هنالك فئتان أساسيتان من شاشات اللمس، الأولى تسمى شاشات اللمس المقاومة Resistive Touchscreens وتستجيب لأي نوع من المواد، حيث تستجيب لقلم الرصاص كما تستجيب للإصبع، بل ويمكنك التفاعل مع الشاشة وأنت ترتدي القفازات في يديك. تستخدم هذه الشاشات في مكائن الصرف الآلي (ATM) وفي الأجهزة التي يستخدمها المحاسبون في المتاجر والمحلات.

يتألف هذا النوع من شاشات اللمس من طبقتين رقيقتين من مواد موصلة تحت سطح الزجاج. وعندما تقوم بالضغط على هذه الشاشة تتلامس الطبقتان، وتكتمل الدائرة الكهربائية، ويتغير التيار الكهربائي في نقطة التلامس. يتحسس البرنامج تغير التيار في تلك الإحداثيات، ويؤدي وظيفة ما ترتبط بذلك الموضع.

يعرف هذا النوع من الشاشات أيضاً بالشاشات الحساسة للضغط Pressure-Sensitive Screens، وتستجيب هذه الشاشات للضغط في مكان واحد، وإذا كان الضغط في مكانين مختلفين في نفس الوقت، فإنّ الشاشة لا تستجيب.

أما النوع الثاني من شاشات اللمس، والتي تستخدم اليوم في الهواتف الذكية، هي شاشات اللمس السعوية Capacitive Touchscreens، وهي ذات طبيعة كهربائية. (المتسعة هي أي أداة تقوم بخزن الكهرباء).

لا يمكن للزجاج أن يوصل الكهرباء، وعلى الرغم من احتواء الزجاج على الأيونات، إلا أنها محجوزة في مكانها، وهذا يمنع الكهرباء من التدفق خلال الزجاج. لذا يتوجب تغطية الزجاج بطبقة رقيقة شفافة من مادة موصلة للكهرباء، وعادة ما يستخدم أكسيد الإنديوم ـ القصدير (مزيج من الأكسجين O، الإنديوم In، والقصدير Sn بنسب معينة) والذي يوضع على شكل شرائط متقاطعة لتكون نمطاً شبكياً.

تعمل هذه الشبكة الموصلة عمل المتسعة، فتخزن شحنات كهربائية صغيرة جداً، وعندما تلمس الشاشة بإصبعك، تدخل كمية ضئيلة من هذه الشحنات إليه، كمية ضئيلة لا يمكنك أن تشعر بها، ولكنها كافية لتتحسسها الشاشة. عند دخول هذه الشحنات إلى إصبعك تسجل الشاشة انخفاضاً في الفولتية في ذلك الموضع ويتعامل البرنامج معه منتجاً الفعل المطلوب.

إنّ سبب دخول هذه الشحنات إلى إصبعك هو كون جلدك موصلاً للكهرباء، وذلك ناتج من المحلول الأيوني الذي يتكون على رؤوس أصابعك من الأملاح والرطوبة. إذن، يصبح جسدك جزءاً من الدائرة، حيث تتدفق كمية ضئيلة من الكهرباء إليه في كل مرة تستخدم في شاشة اللمس في هاتفك الذكي.

تتطور تكنولوجيا الهواتف الذكية بشكل مذهل، حيث يستخدم الهاتف الذكي اليوم لفحص سكر الدم، وضبط حرارة المنزل، وتشغيل السيارة. أما قبل عشرين عاماً، لم يكن أحد يتصور أنه وفي يوم من الأيام سنقوم بالتقاط صور أكثر باستخدام الهاتف الجوال من كاميرات التصوير.

بفضل الكيمياء والابتكار، أصبحت الإمكانات غير محدودة.

المصدر:

Brian Rohrig. (April/May 2015).

Smartphones: Smart Chemistry. American Chemical Society. Retrieved May 6, 2015,

..يمكن تشبيهها بكمبيوتر صغير .. حيث تمكنك من تصفح الانترنت و البريد و استعمال التطابيق و اضافتها و ما الى ذلك من تطبيقات الكمبيوتر بالاضافة االخدمات الهاتفية كالاتصال و الرسائل القصيرة و الكاميرا …

أهم الشركات المصنعة للهواتف الذكية و نوع انظمة تشغيله

هذا الرابط فيه كل المعلومات

أنواع أنظمة تشغيل الهواتف الذكية

سيمبيان SymbianOS

نظام سيمبيان SymbianOS تملكه شركة نوكيا، فهو موجود في أجهزة نوكيا، سوني اريكسون، سامسونج، إل جي وغيرها. ويعد أكثر أنظمة الهواتف انتشاراً بحكم حصة نوكيا الكبيرة في السوق, لكن سرعان مانخفضت نسبة الاستجواذبدخول الاندرويد و آيفون . وقد اشترت شركة نوكيا حقوق النظام عام 2008..اشترت نسبة 48 في المئة من الحقوق .. و الباقي مقسم بين اريكسون و سامسونج و باناسونيك . وأصبح النظام التشغيلي الرسمي في أغلب أجهزتها. يوجد عدد من الإصدارات للنظام بعضها مخصص لأجهزة اللمس وبعضها لأجهزة الكيبورد. تنوي الشركة عمل عدة تطويرات للنظام بإصدار نسخ جديدة ومطوّرة. سهولة استخدام النظام ووقوف نوكيا خلفه كداعم رئيسي جعلا نظام التشغيل في المركز الأول في الاعوام السابقة. نوكيا لها أنظمة أخرى مثل مايمو ولكنها متوفرة في عدد محدود جداً من أجهزتها.

في الاونة الأخير شركة نوكيا تعاقدت مع مايكروسوفت لاستعمال نظام 7 microsoft phone

و كذلك الغت خاصية مفتوح المصدر بالنسبة لحقوق سيمبيان

بلاك بيري Blackberry RIM

النظام تملكه شركة RIM، وهو متوفر على أجهزة البلاك بيري فقط، وهو منتشر في قطاع الأعمال والشركات والمراسلات والتواصل، البلاك بيري بدأ يتوفر بقوة للمستخدم الفردي في السنتين الأخيرة مما زاد نجاحه وزاد من حصته السوقية حيث أنه ترك قوقعة قطاع الشركات فقط وقفز على قطاع الأفراد الضخم.

ايفون Apple iPhone OS

النظام تملكه شركة ابل، وهو متوفر على أجهزة ابل فقط مثل الايفون، الايبود، الايباد، عندما صدر هذا النظام لأول مرة في 2007 وجد قبولاً لدى المستخدم العادي حيث أنه كان سهل الاستخدام وغير معقد كغيره من الهواتف الذكية الموجودة في ذلك الوقت. النظام تطوّر وحدث عدة نسخ وتوفر على عدد من الأجهزة الأخرى لدى الشركة مثل الايبود تتش والايباد. وما زال النظام يحقق نجاحاً وقبولاً.

ويندوز فون “ويندوز موبايل” Microsoft Windows Mobile

النظام تملكه شركة مايكروسوفت، يعد أحد أقدم أنظمة التشغيل للهواتف الذكية وكان مسيطراً على سوق الجوالات المتقدمة والمساعدات الكفية، ولكن حصة النظام بدأت في التراجع حتى وصلت لأقل درجاتها في 2011. ولهذا السبب أطلقت مايكروسوفت الإصدارة المطوّرة وهي ويندوز فون 7 وقامت بتطوير كامل وجذري للنظام وبالفعل قامت بإعادة برمجة وتطوير كاملة للنظام . من اهم مميزات هذا النظام الاستفادة من خدمات مايكروسوفت كالماسنجر و الأوفيس

اندرويد Google Android

النظام تملكه شركة جوجل، وهو مفتوح لأي شركة تطلب تصريحه، فهو موجود في عدد من الشركات مثل اتش تي سي، سامسونج، موتورولا، سوني اريكسون، ال جي، ايسر، وغيرهم و كذلك اجهزة pda. جوجل، قلقة من أن تصبح خارج لعبة الجوالات، أطلقت نظام تشغيلها “اندرويد”. وخلال فترة قصيرة نسبياً أصبحت قادرة على تحقيق نجاح وانتشار. فوجود جوجل كشركة داعمة ومسوّقة للنظام بالإضافة لأن النظام مجاني حيث أن الشركات المصنعة تحصل على النظام بشكل مجاني، جعل النظام منتشر في عدد من الأجهزة القوية والمتقدمة، مما ساعد اندرويد على أن يتقدم على نظام الايفون في الولايات المتحدةالى حدود 2011. نظام الاندرويد نظام مرن فهو لا يتوفر على الهواتف الذكية فقط وإنما يتوفر على عدد من الأجهزة والتطبيقات حيث أنه مفتوح المصدر وتستطيع أي شركة تعديله لمناسبة احتياجاتها و كذا كل تطبيقات غوغل موجودة فيه.

ويب أو إس Palm WebOS

النظام تملكه شركة بالم، وهو متوفر على أجهزة بالم فقط، وهو نظام تشغيل ناجح ولكن حصريته لشركة بالم وضعف الأجهزة التي تصدرها الشركة جعلت الشركة تنهار وقامت شركة اتش بي بشرائها في 2010، حتى الآن لا نعلم ما مستقبل نظام التشغيل ولكن أغلب التوقعات تقول بأنه سيتم استخدامه في أجهزة قادمة لـ اتش بي.

بادا Samsung bada

النظام تملكه شركة سامسونج، وهو متوفر على أجهزة سامسونج فقط، وسامسونج ثاني أكبر شركة جوالات في العالم قررت في 2010 أنها ترغب بحصة في سوق أنظمة التشغيل أيضاً، فأعلنت عن نظام تشغيلها الجديد “بادا”. النظام ما زال جديداً ومدى نجاحه وتقبل المستخدم له ما زال غير معلوم.

ملاحظة

أنظمة التشغيل الأنفة الذكر هي أنظمة تشغيل الهواتف الذكية الموجودة في السوق. لا تنسى أن كثير من الهواتف العادية تستخدم نظام تشغيل عادي مبرمج خصيصاً للهاتف ويكون عادة جافا أو غيره. ولا يكون نظام تشغيل متكامل.

Lima Yanfa3o Nnas--منقول ---