افتحي يا روبرتا

مشروع "أوبن روبرتا" هو أحد مشاريع مبادرة التعليم الألمانية "روبرتا - التعلم باستخدام الروبوتات"، التي أطلقها معهد فراونهوفر لأنظمة الذكاء الاصطناعي وهندسة البرمجيات (IAIS) ، التابع لجمعية فراونهوفر . يهدف مشروع "أوبن روبرتا" إلى تشجيع الأطفال على تعلم البرمجة باستخدام روبوتات مثل "ليغو مايندستورمز" ، وأنظمة أجهزة قابلة للبرمجة أخرى مثل "أردوينو" و "بي بي سي مايكرو-بت " و" كاليوبي ميني" . ويهدف نهج الحوسبة السحابية في مختبر "أوبن روبرتا" إلى تبسيط مفاهيم البرمجة وتسهيل عملية تعليمها للمعلمين والمدارس. ^{[ 1 ]} مشروع "أوبن روبرتا" مجاني ولا يتطلب أي تثبيت. وقد تم تمويله مبدئيًا بمبلغ مليون يورو من قِبل Google.org. ^{[ 2 ] [ 3 ]} ويستخدم المنصة حاليًا مستخدمون من 120 دولة.

Open Roberta Lab بيئة برمجة سحابية، وهي برنامج وسيط تفاعلي ضمن سلسلة من البرامج الثابتة والبرامج التي تُشغّل الروبوت في بيئة الفصل الدراسي. ^{[ 4 ]} تُمكّن هذه البيئة الأطفال والشباب، حتى بدون أي معرفة تقنية مسبقة، من برمجة روبوتات LEGO MINDSTORMS ^{[ 5 ]} وEV3 وNXT، بالإضافة إلى روبوت Bot'n Roll ONE A القائم على Arduino ، ^{[ 6 ]} و BBC micro:bit، ^{[ 7 ]} وCalliope mini. ^{[ 8 ]} بدءًا من الإصدار 2.3.0، يُمكن برمجة اللوحة المصغرة BOB-3، وبدءًا من الإصدار 3.0، يُمكن برمجة اللوحات المصغرة Arduino Uno وArduino Nano وArduino Mega باستخدام Open Roberta. تتوفر مجموعة متنوعة من كتل البرمجة المختلفة لبرمجة المحركات والمستشعرات ووحدة EV3. ^{[ 9 ]} يعتمد Open Roberta Lab على أسلوب البرمجة المرئية ، مما يُسهّل على المبتدئين، وخاصةً من ليس لديهم خبرة، تعلّم البرمجة. باعتبارها بيئة برمجة سحابية، لا تتطلب Open Roberta Lab أي تثبيت، ويمكن استخدامها مع أي نظام تشغيل (Mac OS، Windows، Linux) وأي جهاز حاسوب. ^{[ 10 ] [ 11 ]} من مزايا Open Roberta Lab إمكانية استخدامها مع أي جهاز (حاسوب، جهاز لوحي، هاتف ذكي)؛ كل ما يلزم هو متصفح ويب . يمكن استخدام Open Roberta Lab بدون تسجيل، ولا حاجة إلى حساب مستخدم. بدءًا من الإصدار 2.2.1، أصبح نظام التشغيل EV3dev المبني على Linux مدعومًا رسميًا لروبوت LEGO MINDSTORMS EV3. تتوفر Open Roberta Lab باللغات التالية: الكاتالونية، التشيكية، الدنماركية، الهولندية، الإنجليزية، الفنلندية، الفرنسية، الألمانية، الإيطالية، البولندية، البرتغالية، الروسية، الإسبانية، والتركية (متوفرة دائمًا لطلاب المدارس).

منصة البرمجة Open Roberta Lab مفتوحة المصدر . ^{[ 12 ]} يتوفر كل من البرنامج وأدوات التطوير مفتوحة المصدر على خادم تابع لجمعية فراونهوفر . يعمل فريق التطوير في فراونهوفر بالتعاون مع أساتذة وخبراء تربويين من شبكة روبرتا. ولذلك، تشارك الجامعات والطلاب أيضًا في عملية التطوير. وتهدف المنصة بشكل خاص إلى خدمة الطالبات، وهو المبدأ التوجيهي لمشروع روبرتا.

NEPO هي لغة برمجة وصفية مفتوحة المصدر ومجانية، يمكن استخدامها من قبل الطلاب والباحثين والمعلمين وغيرهم من المهتمين في مختبر Open Roberta. يُترجم اسم NEPO إلى "البرمجة السهلة الجديدة عبر الإنترنت" (أو ببساطة "مفتوح" معكوسة). NEPO هو اسم لغة البرمجة الرسومية وطبقة توصيل الأجهزة المرتبطة بها. تستخدم NEPO مكتبة Blockly المجانية . بالإضافة إلى ذلك، تتضمن NEPO وظائف وتحسينات إضافية تم تكييفها خصيصًا لمختبر Open Roberta. يستوحي نموذج برمجة NEPO من Scratch ، الذي طوره معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . يمثل كل بلوك في NEPO وظيفة معينة من وظائف الروبوت ويغلفها. يمكن التعرف بسهولة على مجموعة ميزات البلوك من خلال فئة البلوك المرتبطة به، على سبيل المثال "المستشعرات". تتبع البرمجة باستخدام NEPO مبدأً بسيطًا: البلوكات مترابطة، وسينفذها الروبوت وفقًا لترتيبها. يُطلق على هذا المبدأ اسم "التشغيل التسلسلي".

موصل إدخال/إخراج NEPO

يمكن تمرير قيم مختلفة إلى الكتلة، وذلك بحسب نوعها. ويمكن تحديد نوع القيمة من خلال المركبات الملونة (المسماة "الموصلات"). في قسم "فئة الكتلة"، يمكنك الاطلاع على القيم المختلفة التي قد تحتويها الكتلة. ولا يمكن توصيل هذه الكتل إلا إذا تطابقت ألوان موصلات الإدخال والإخراج.

يمكن للوحدة البرمجية، اختيارياً، تمرير قيمة إلى وحدة أخرى. تحتوي هذه الوحدات على موصلات إخراج ملونة. ولا يمكن توصيل هذه الوحدات إلا إذا كانت ألوان موصلات الإدخال والإخراج متطابقة.

يوجد في نظام NEPO ستة أنواع من المدخلات والمخرجات. ويمكن أن تأخذ هذه الأنواع القيم التالية:

• القيمة المنطقية (أزرق فاتح)
• رقم (أزرق داكن)
• نص (أخضر)
• اللون (أصفر)
• قائمة (بنفسجي)
• اتصال (وردي)

منذ أغسطس 2022، يوفر مختبر روبرتا المفتوح إمكانية برمجة الشبكات العصبية الاصطناعية. وبفضل هذا التكامل، أُدرج موضوع "الذكاء الاصطناعي" ضمن مناهج علوم الحاسوب في ولاية شمال الراين-وستفاليا. يُموّل المشروع من قِبل وزارة التعليم في الولاية. يتيح التكامل الرسومي سهولة الوصول إلى المختبر، مما يجعل خوارزميات الذكاء الاصطناعي قابلة للتجربة والفهم بشكل بديهي من خلال البرمجة الرسومية. يهدف المشروع إلى تمكين طلاب الصفين الخامس والسادس من فهم ماهية الشبكة العصبية الاصطناعية وكيفية عملها، بالإضافة إلى تعلم البرمجة بأنفسهم، على سبيل المثال، لتمكين روبوت من الحركة بشكل مستقل في بيئته.

يمكن فهم بنية ووظائف الشبكات العصبية البسيطة خطوة بخطوة. ويمكن اختبار الشبكات التي يبرمجها الطلاب مباشرةً في المحاكاة ثنائية الأبعاد المتوفرة في مختبر روبرتا المفتوح، ما يتيح لهم تلقي ملاحظات فورية. وبمجرد فهم الأساسيات، يستطيع الطلاب تدريب الشبكة العصبية الاصطناعية. وهكذا، يمكن "تعليم" الروبوت تجنب العوائق، كما تفعل روبوتات المكانس الكهربائية، على سبيل المثال.

منذ الإصدار التجريبي 1.3.0، يوفر مختبر Open Roberta بيئة محاكاة. تُحاكي هذه البيئة نموذج روبوت ثنائي الأبعاد مزود بعجلتين ( نظام دفع تفاضلي ). ويمكن استخدام لغة البرمجة NEPO لبرمجة الروبوت المُحاكى. يتضمن النموذج ثنائي الأبعاد المُحاكى محاكاة مستشعر الموجات فوق الصوتية، ومستشعر اللمس، ومستشعر الألوان، وشاشة عرض LED. بالإضافة إلى ذلك، يمكن اختيار بيئات مختلفة. منذ الإصدار التجريبي 1.4.0، يمكن استخدام كتل NEPO دون أي تعديلات في كلٍ من المحاكاة ثنائية الأبعاد والروبوت الحقيقي.

ابتداءً من الإصدار 2.3.0، أصبح "المعرض" متاحًا، مما يسمح للمستخدمين بمشاركة برامجهم مع الآخرين. يمكن للمستخدمين المسجلين الذين لديهم حساب موثق مشاركة برامجهم بالنقر على "تعديل" في شريط القوائم، ثم النقر على خيار "برامجي". في العرض التالي للبرامج المحفوظة عبر الإنترنت، ما عليهم سوى النقر على أيقونة المعرض على الجانب الأيمن.

لتحميل برنامج من المعرض، يقوم المستخدمون - سواء كانوا مسجلين الدخول أم لا - بالنقر المزدوج على البرنامج المختار، ثم يصبحون قادرين على عرض محتواه أو تغييره أو تنزيله.

يُعدّ برنامج "أوبن روبرتا" امتدادًا تقنيًا لمفهوم "روبرتا". روبرتا (اختصارًا لـ "روبرتا - التعلّم باستخدام الروبوتات") هي مبادرة تعليمية من معهد فراونهوفر، أُسست عام 2002 من قِبل وزارة التعليم والبحث العلمي الألمانية . ومنذ ذلك الحين، شارك أكثر من 350,000 طالب في دورات روبرتا.

حصلت منصة Open Roberta على جائزة "Bundessieger 2015" في مسابقة "ألمانيا أرض الأفكار" ضمن فئة التعليم. ^{[ 13 ]} وفي عام 2016، فازت Open Roberta بجائزة bitkom "d-elina" في الفئة المهنية. ^{[ 14 ]}

• مشروع - موقع إلكتروني مفتوح - روبرتا
• موقع ويب مفتوح لمختبر روبرتا