پژوهشگران در فعالیت های علمی یا فنی خود تلاش می کنند که با انتخاب یک متدلوژی خاص مسئله ای را حل و کاری انجام دهند و بعد از انجام کار ، گزارش آن را به صورت مکتوب بنویسند. هر یک از این دو مرحله ؛انجام یک امر پژوهشی و مکتوب کردن نتایج آن نیاز به ابزار ها و تجهیزات خاص خود را دارد .
مقدمه
همانطوریکه قبلا مطرح گردید هر روش علمی در امور پژوهشی دارای مراحل مشاهده ،جمع آوری اطلاعات ، انجام پیش داوری با استفاده از فرضیه سازی ، انجام آزمایش های منظم و دقیق با استفاده از داده های مناسب و نهایتا عمل استنتاج و تعمیم نتایج بدست آمده و جامعیت بخشیدن به تحقیق مورد نظر است .
البته هریک از این مراحل از اهمیت خاصی برخوردار هستند ؛ ولی شاید بتوان گفت که مرحله ی سوم تجربه کردن و انجام آزمایش های دقیق و منظم و ثبت نتایج درست و تفسیر آنها مهمترین مرحله در جهت تایید یا رد فرضیه های مورد نظر باشد .
پژوهشگر برای انجام این کار بسته به نوع مسئله نیاز به ابزارهای مختلف سخت افزاری و نرم افزاری جهت پیاده سازی یا شبیه سازی دارد تا بتواند کار پژوهشی خود را ادامه و نتایج مورد نظر را محاسبه یا بدست آورد.
بعد از اتمام کار پژوهش و به دست آوردن نتایج و تفسیر آن ها پژوهشگر باید حاصل کار پژوهشی انجام شده ی خود را با انواع شیوه های نوشتار دانشگاهی ، به صورت ساختاری مشخص برای ارائه به رشته ی تحریر در آورد .
در این مرحله نیز نیاز به ابزار های خاصی مانند نرم افزار های متنی مانند از جمله Word , Latex , EndNote و انواع نرم افزار های چند رسانه ای است .
در این مقاله برخی از ابزارهای مرحله ی اول مورد بحث و بررسی قرار می گیرند و در مقالات بعدی سایت، برخی از نرم افزارهای آماده سازی انواع نوشتار های دانشگاهی معرفی می شوند.
سخت افزارها :
برای انجام پژوهش بسته به رشته و موضوع ابزارها و تجهیزات سخت افزاری خاصی نیاز است .
مثلا محقق برای انجام آزمایش مورد نظر و بدست آوردن نتایج مورد نیاز به آزمایشگاه و وسایل سخت افزاری مربوط به آن آزمایش را دارد.
مثلا اگر پژوهشگری بخواهد داده های مختلف متنی ، صوتی و تصویری را جمع آوری و مورد پردازش قرار دهد نیاز به سنسورهای مختلف ، دوربین های دیجیتالی ، و کامپیوتر دارد.
اگر بخواهد سرعت و کارایی برنامه و کاربرد خاصی را با استفاده از سخت افزار بالا ببرد نیاز به بورد ها و آی سی های FPGA , ASIC , GPU دارد .
یا اگر بخواهد حملات مختلف را در شبکه ها بررسی کند نیاز به شبکه های کامپیوتری جهت تست و بررسی دارد .
یا اگر پژوهشگر بخواهد سیگنال های مغزی یا قلبی را مورد آنالیز قرار دهد باید با انواع دستگاه های مانیتورینگ که در اغلب بیمارستان ها کاربرد فراوان دارند از جمله ، دستگاه نوار قلب (الکتروکاردیوگراف ) ، پالس اکسی متر ، دستگاه نوار مغز (الکتروانسفالوگراف ) ، دستگاه ثبت الکترومایوگرام و دستگاه مانیتورینگ پارمترهای حیاتی آشنایی کامل داشته و آن ها را جهت تست و بررسی در اختیار داشته باشد یا به نحوی داده های مربوطه را از مراکز معتبر به دست آورد .
نرم افزارهای کاربردی :
بسیاری از نظرات ، الگوریتم ها ، راه حل ها و ایده های جدیدی که در متدلوژی تحقیق مطرح می گردد را می توان با برخی از نرم افزارهای کاربردی موجود در آن زمینه مورد پردازش و پیاده سازی قرار داد و نتایج آنها را استخراج کرد.
به عنوان مثال اگر الگوریتم و ایده ی جدیدی برای بهتر کردن کیفیت تصاویر داده شود ، می توان به راحتی با استفاده از نرم افزار MATLAB که یک نرم افزار کاربردی در زمینه ی پردازش سیگنال دیجیتال است مورد پیاده سازی و مقایسه با دیگر الگوریتم های موجود قرار داد.
در این نرم افزار انواع توابع ریاضی ،ازقبیل انواع تبدیلات مهندسی ، سری فوریه ، ویولت ، شبکه ها عصبی و غیره برای پردازش سیگنال های یک بعدی ، دو بعدی و چند بعدی وجود دارد.
اگر بخواهید پژوهش در زمینه استخراج دانش از داده ها و متون را انجام دهید انواع نرم افزار های داده کاوی و متن کاوی وجود دارد که این نرم افزار ها در جدول 5 – 1 نشان داده شده اند .
همچنین نرم افزارهای کاربردی در زمینه ی تحلیل های آماری و حل معادلات ریاضی وجود دارد که برخی از این نرم افزارها SPSS , Mathematical, MAPLE و غیره که شرح مختصری از آن ها در جدول 5 – 2 آورده شده است.
معرفی برخی از نرم افزار های مهندسی و ریاضی:
معرفی محیط های شبیه سازی :
در برخی موارد با توجه به موضوع پژوهش ، ایده ارائه شده ،مسائل مربوط به هزینه ، زمان وغیره امکان پیاده سازی راه حل های مطرح شده وجود ندارد ؛ برای همین از محیط های شبیه سازی جهت ارزیابی و مقایسه ی روش ها و الگوریتم ها استفاده می شود .
محیط های شبیه سازی این امکان را فراهم می کنند که پژوهشگر مسائل خود را همراه با راه حل های موجود همراه با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف آن مسئله که به راحتی با نرم افزار قابل تغییر هستند را مورد ارزیابی و بازبینی قرار دهد .
مسائل و مشکلات احتمالی که امکان رخ دادن آن ها در عمل وجود دارد را به راحتی در محیط های شبیه سازی تجزیه و تحلیل نمایند تا بهترین شرایط پیاده سازی واقعی االگوریتم ها را پیدا نمایند.
برای مثال اگر بخواهیم الگوریتم های زمان بندی وظایف را در محاسبات توری یا ابری مورد ارزیابی قرار دهیم ، ابتدا بسیار بهتر و مقرون به صرفه تر است که از نرم افزار های شبیه ساز CloudSIM,GridSIM استفاده نمائیم یا قبل از اینکه یک مدار سخت افزاری در آزمایشگاه مورد پیاده سازی قرار گیرد ، بهتر است که طراحی و تجزیه و تحلیل رفتار آن مدار در نرم افزارهای شبیه ساز که در زمینه های تحقیقاتی رشته ی مهندسی کامپیوتر و برق مورد استفاده قرار گیرد.
جدول 5 -3 لیست برخی از نرم افزار های شبیه ساز که در زمینه های تحقیقاتی رشته ی مهندسی کامپیوتر و برق مورد استفاده قرار می گیرد را نشان می دهد.
برای مثال اگر بخواهید نحوه ی عملکرد یک سری دستورات زبان ماشین را در یک پردازنده و یا اینکه قابلیت پردازنده را با اضافه کردن دستورات جدید بالاببرید می توان از نرم افزار شبیه ساز Simple Scalar استفاده کرد،که برای این هدف طراحی و نوشته شده است .
معرفی زبان های برنامه نویسی : اگر پژوهشگری بخواهد یک سیستم عامل جدید و یا اینکه قابلیتی جدید به یک سیستم عامل موجود اضافه نماید و یا اینکه بخواهد کامپایلر جدیدی یا اینکه شبیه ساز خاصی را طراحی و پیاده سازی نماید ؛یا اینکه مجموعه نرم افزارها و سخت افزار های موجود نیازهای اورا برطرف نکند ، باید از یکی از زبان های برنامه نویسی کامپیوتری مانند C# , Pascal , Java , C++ , C و یا PHP, HTML در جهت پیاده سازی ایده ها و الگوریتم پژوهش مورد نظر خود استفاده کند .
داده های محک زنی :
فرض کنید پردازنده ی خاصی طراحی و پیاده سازی شده است ، چگونه می توان نشان داد که این پردازنده جدید از نظر کارایی از پردازنده های دیگر سریع تر است .
یا اینکه ویژگی های خاصی را از تصویر چهره انسان برای شناسایی او استخراج کرده اید و می خواهید این ویژگی ها و الگوریتم ها را با کارهای قبلی مقایسه کنید ؛چه نوع تصاویر چهره ای را استفاده می کنید ؟
یا اینکه بخواهید با استفاده از تصاویر چهره سن افراد را برآورد نمایید .
در تحقیقاتی از این قبیل ، داده های محک زنی استفاده می شوند .
این مجموعه داده ها تقریبا داده های استانداردی برای انجام این چنین پژوهش هایی جهت تست سیستم ها ،نرم افزارها و سخت افزارها مورد استفاده قرار می گیرند .
جدول 5 – 4 برخی از محک زن ها و کاربرد های آن را نشان می دهد که توسط محققین برای پژوهش در آن زمینه خاص مورد استفاده قرار می گیرد که این مجموعه داده ها ، مجموعه ای شناخته شده برای پژوهشگران در آن زمینه ی خاص هستند و اگر پژوهشگری در آن زمینه ایده ،راه حل ، یا الگوریتم جدیدی را ارائه نمایند باید با آن مجنوعه داده ها مورد تست و ارزیابی قرار دهد.
نرم افزارهای چند رسانه ای:
به کارگیری رسانه های متن ، صدا ، تصویر ، انیمیشن و ویدئو انتقال بهتر پیام را چند رسانه ای گویند .از کاربردها و ویژگی های محیط های چند رسانه ای می توان به موارد زیر اشاره نمود : پیاده سازی کتاب های الکترونیکی ،ساخت لوح های آموزشی چند رسانه ای ،کارت ویزیت الکترونیکی، ساخت لوح های فشرده کاتالوگ تبلیغاتی ، تولید نرم افزارهای چند رسانه ای برای معرفی کالاها ، خدمات و تولیدات شرکت ها ، پیاده سازی سه بعدی محصولات و طراحی پویانمایی های سه بعدی از کارکرد آن ها ، طراحی محیط های محاوره ای برای نمایش محیط های مختلف ، کارکرد دستگاه های تولیدی شرکت ، آموزش ، ساخت همایش های ویژه ی همایش ها و سمینار های گوناگون و طراحی سه بعدی انواع سالن ها و ساختمان ها و پویانمایی آنها.
در بسیاری از کارهای پژوهشی چه در مراحل انجام پژوهش و چه در مراحل تهیه و مکتوب کردن مطالب ممکن است از نرم افزارهای مختلف تصویری ، ویدئو و غیره جهت پردازش و ویرایش مورد استفاده قرار گیرند .
که در ادامه برخی از این نرم افزارهای تصویر که امکان باز کردن ، ویرایش کردن و تا حدودی پردازش کردن تصاویر را فراهم می کنند در جدول 5 – 5 نوشته شده است.
در جدول 5 -6 لیست برخی از نرم افزارهایی که امکان کارکردن را با رسانه صدا فراهم می کنند نوشته شده اند.
در جداول 5 – 7 و 5 – 8 نیز لیست نرم افزارهای کار با ویدئو و انیمیشن ذکر شده اند .
لیست چندتا از نرم افزارهای چندرسانه ای جهت کار با فایل های صوتی و ویدئویی و همچنین جهت ضبط صدا وفیلم برداری به ترتیب در جدول 5 -9 و 5 – 10 آورده شده اند.
