چکیده

      در جامعه کنونی مباحث پیرامون دین و اعتقاد و عدم اعتقاد به دین بسیار مطرح و مورد بحث قرار می گیرد، تا آنجا که برخی دین را طرد و برخی کاملاً بدان اعتقاد دارند،در ذیل دو عنوان پساساختارگرایی و سنت گرایی مورد نظر ما قرار گرفته اند. این مسئله مطرح می گردد که امکان و ماهیت علم دینی در تلقی سنت گرایی و پساساختارگرایی چگونه است و با مطالعه تطبیقی به این موضوع پرداخته شد. نظریات سنت گرایانی چون رنه گنون، فریتیوف شوان و سید حسین نصر مورد بررسی قرار گرفت که سنت را پیوند الهی می دانند و تمام امور را به سنت الهی ارتباط می دهند و مباحثی چون علم مقدس، حکمت خالده، وحدت متعالی ادیان، کثرت گرایی دینی و گرایش به عرفان و تصوف به عنوان مهمترین مسائل سنت گرایان به شمار می روند. با توجه به این مباحث سنت گرایان علم دینی را مورد تأیید و پذیرش قرار می دهند. پساساختارگرایانی چون ژیل دلوز، میشل فوکو، ژان فرانسوا لیوتار و ژاک دریدا با طرح مسائلی چون نفی فراروایت ها، نام گرایی، بازی های زبانی، کثرت گرایی و ساختارشکنی به نفی هرگونه ساختار ثابت و معین می پردازند و با ساختارهای ثابت که دین هم یکی از آنان به شمار می رود مخالفت نموده اند.

فهرست

تقدیم. ‌أ

سپاسگزاری. ‌ب

چکیده ‌ج

فصل اول کلیات پژوهش.. 1

مقدمه 2

طرح مسئله 2

ضرورت و اهداف تحقیق. 7

هدف اصلی و اهداف جزئی. 9

هدف اصلی. 9

اهداف جزئی. 9

سؤالات تحقیق. 9

سؤال اصلی. 9

سؤالات جزئی. 9

روش تحقیق. 9

روش تجزیه و تحلیل اطلاعات.. 10

نتیجه گیری/تأیید. 10

سابقه تحقیق. 10

فصل دوم معناشناسی.. 13

مقدمه 14

مفهوم علم دینی. 14

تعاریف مختلف علم و دین. 19

. 19

. 21

علم دینی. 23

. 25

. 25

. 25

2-  مؤلفه های علم در فرهنگ دینی. 25

3- محورهای اساسی علم دینی. 27

4- معیار صحت علم دینی. 28

4-1-  حقیقت گرایی. 28

4-2-  حقانیت و کارایی در جهت الهی. 28

نظریه های علم دینی. 31

1-  اخذ نظریه های جهان شمول از دین و جهت دهی دین به علم. 31

2-  نظریه قبض و بسط تئوریک شریعت.. 32

3- توجه به مراتب طولی عقل در درک حقایق عالم و تلازم همه جانبه عقل و نقل. 32

4- نظریه گزیده گویی دین. 32

. 33

. 35

فصل سوم امکان علم دینی از دیدگاه  سنت گرایان. 39

مقدمه 40

فیلسوفان سنت گرا 41

1 – رنه گنون. 41

2 – فریتیوف شوآن. 42

2-1- حکمت خالده از نظرشوآن. 42

2-3- وحدت باطنی و کثرت ظاهری ادیان. 43

2-4-  حکمت جاویدان اصیل. 43

3-  سید حسین نصر 45

3-1-  سنت گرایی علم دینی سیدحسین نصر 45

3-2- نقدتجددگرایی نصر 48

امکان علم دینی از نظر سنت گرایان. 49

اصول سنت گرایان. 51

 

1- علم مقدس.. 51

1-1- تقسیم بندی علوم سنتی. 52

1-1-1- علم قدسی. 52

1-1-2- علم مقدس.. 52

1-2-ابعاد  علم قدسی. 52

1-2-1- بعد ثبوتی. 52

1-2-2- بعد اثباتی. 52

2 – حکمت خالده 57

3-  وحدت متعالی ادیان. 60

فصل چهارم امکان علم دینی  از دیدگاه پساساختارگرایان. 62

63

66

66

67

. 68

3 – ژان فرانسوا لیوتار 70

3-1- بازی های زبانی لیوتار 72

3-2- پایان فراروایت ها افول پروژه های رهایی و نظم لیوتار 73

3-3- سیاست، نظریه سیاسی و ایدئولوژی. 74

3-4-  نام گرایی لیوتار 74

4 – ژاک دریدا 76

4-1- ساختارشکنی. 77

.. 79

اصول پساساختارگرایی. 80

1 – نفی فرا روایت ها 80

2 – نام گرایی. 84

3 – بازی های زبانی. 86

4 – کثرت گرایی. 89

5-  ساختارشکنی. 93

فصل پنجم  مطالعه تطبیقی امکان علم دینی از نظر سنتگرایان و پساساختارگرایان. 96

مقدمه 97

1 – معنای علم در علوم سنتی و علوم پست مدرن. 104

2-  تفاوت دیدگاه های سنتی و پست مدرن در علوم 106

2-1-  تفاوت در جایگاه امر مقدس.. 106

2-2-  تفاوت در نحوه نگرش به سلسله مراتب هستی. 106

2-3-  تفاوت در هدف.. 107

2-4-  تفاوت در زبان. 107

3 – تفاوت های جهان بینی سنت گرایی وجهان بینی علمی پست مدرن. 108

3-1- محورهای عمده تعارض جهان بینی سنتی و پست مدرن. 108

3-1-1-  تفاوت در جایگاه روح و ماده 108

3-1-2-  تفاوت در نحوه نگرش نسبت به انسان. 108

3-1-3-  تفاوت در تصویر پایان عالم. 109

3-1-4-  تفاوت در معناداری جهان. 109

3-1-5-  تفاوت در تعلق انسان به جهان. 109

4-  اخلاق علمی در نظر سنت گرایان و پساساختارگرایان. 110

نقد های سنت گرایان به علم جدید. 114

فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات.. 116

مقدمه 117

پیشنهادات پژوهشی. 123

محدودیت های پژوهش.. 123

فهرست منابع. 124

منابع لاتین. 132

مقدمه

وقتی سخن از معنا و امکان علم دینی به میان می آید، اولین مطلب این است که مقصود از علم در تعبیر علم دینی چیست. وقتی نگاهی به تاریخ تحولاتی که پیرامون مفهوم علم رخ داده، می افکنیم، با طیفی از آراء و اندیشه ها و کاربردهای مختلف این واژه مواجه می شویم، به طوری که گاه تنوع کاربردی واژه به حدی است که گویا این واژه یک مشترک لفظی است. برای اینکه گرفتار این تشتت نشویم، دو تلقی در باب امکان علم دینی را در نظر می گیریم و به مطالعه تطبیقی آنها می پردازیم، دو تلقی سنت گرایی و پساساختارگرایی در باب امکان علم دینی را مورد بررسی قرار می دهیم. سنت گرایی یکی از جریانات اساسی روزگار ماست که نه تنها نمی توان آن را نادیده گرفت چرا که سنت گرایان چیزی را خارج از چارچوب سنت نمی دانند و همه تأملات خود را در این راستا تبیین می کنند. پساساختارگرایی به مجموعه‌ای از افکار روشنفکرانه فیلسوفان اروپای غربی و جامعه‌شناسانی گفته می‌شود که با گرایش فرانسوی، مطلب نوشته‌اند. تعریف دقیق این حرکت و تلخیص آن کار دشواری است ولی به شکل عمومی می‌توان گفت که افکار این دانشمندان، توسعه و پاسخ به ساختارگرایی بوده‌ است و به همین دلیل پیشوند «پسا» را به آن اضافه کرده‌اند.

طرح مسئله

اگر چه در طول تاریخ بین یافته های علمی بشر آموزه های دینی- اعم از ادیان الهی و غیر الهی – گاه اختلافات و تعارضاتی مشاهده می شده، اما تا پیش از دوره تمده جدید غربی، هیچگاه جریان علم و جریان دین به عنوان دو جریان رقیب و متعارض شناخته نمی شد. با تحولاتی که از دوره رنسانس شروع شد و به شکل گیری تمدن جدید و مدرنیته انجامید. بسیاری از پیشگامان علم نوین- همچون رابت بویل، نیوتن و لایب نیتس نه تنها بین علم و دین تعارضی نمی دیدند بلکه اساساً نظریان جدید علمی خود را به گونه ای مطرح می کردند که لااقل از نظر خود به تقویت نگاه دینی به عالم منجر شود، اما از طرفی ضعف نگاه فلسفی که از ابتدای رنسانس دامن گیر تفکر جدید شده بود و نیز ضعف کلیسا در مواجهه معقول و عمیق با پیشرفت های علمی، و از طرف دیگر نقش آفرینی علوم جدید در دستیابی روز افزون به تکنولوژی هایی که روال زندگی دنیوی را تسهیل می نمود، به شکل گیری جریان «علم زدگی» انجامید. با این حال از آنجا که از سویی دینداری و پرستش در فطرت آدمیان نهاده شده و اعراض کامل از آن ممکن نیست، و از سوی دیگر، علم جدید از عهده پاسخگویی به پاره ای از نیازهای مهم انسان بر نیامده و بلکه خود مشکلات جدیدی را در عرصه حیات انسانی پدید آورد، امروزه شاهد نوعی بازگشت دوباره به دین هستیم. (سوزنچی،1389، صص.1-2).

در مورد علم و منظور از آن در این بیان و بر اساس برآیند تعاریف ارائه شده، مراد از علم معرفت و یا شیوه علمی نیست  بلکه مراد از آن، دانشی است که به صورت گزاره های منطقی در خصوص موضوع معینی سامان یافته است. البته این مفهوم می تواند شامل علومی از نوع تجربی- طبیعی و انسانی و فراتجربی باشد. مراد از دین در مفهوم علم دینی، مجموعه آموزه های فرابشری مقدسی است که در قالب باورها، اعمال و اخلاقیات درآمده و مجموعه آن، سنت های دینی متعارف را پدید آورده است. البته در این پژوهش و بر مبنای نظر سنت گرایان دین شامل تمام ادیان موجود چه ادیان ابراهیمی و چه ادیان غیرآسمانی می شود.

در مورد مفهوم علم، اختلاف نظر های بسیار وجود دارد. کسانی که طبع و مزاج فلسفی ندارند به ماهیت علم نمی پردازند، یعنی میان ماهیت و وجود علم تفاوت نمی گذارند و علم را عین چیزی می انگارند که در کتاب های علمی موجود است. البته آنچه در کتب و مقالات علمی وجود دارد علم است، مطالب این کتاب ها را ظاهراً می توان آموخت و فراگرفت. ولی صاحب نظرانی هستند که می گویند حوزه نشر آموزش و پژوهش این علوم، عالم خاصی است. به نظر این محققان، تحول از مرحله تاریخ علم به مرحله دیگر با «انقلاب» صورت می گیرد. در دوره رنسانس این انقلاب بسیار اساسی و عمیق بود، زیرا علم صرفاً متحول نمی شد، بلکه مقامی پیدا می کرد که قبلاً نداشت. نکته این نیست که در گذشته علم عزیز و محترم نبود و مردمان در پرتو آن راه نمی جستند، بلکه نکته اینجاست که اتفاقاً در دوره جدید، علم حرمت بیشتر پیدا نکرد، بلکه با تبدیل شدن به پژوهش، عین قدرت و منشائیت اثر شد. (داوری اردکانی،1378 ، ص. 106).

هر مکتب فلسفی، روش خاص خود را در باب امکان علم دینی در پیش می گیرد که متناسب با ویژگی های منحصر به فرد همان مکتب است. جریان سنت گرایی را رنه گنون[1] فیلسوف فرانسوی تاسیس کرد و با مطالعات فریتیوف شوآن[2] توسعه یافت و به گفتمان و جریان فکری خاصی بدل شد. در حال حاضر سید حسین نصر شاخص ترین چهره این جریان است. در این دیدگاه سنت وسیله رسیدن انسان به خدا و شامل مبانی مابعدالطبیعه و یا وجود شناسی، انسان شناسی، اخلاق و خداشناسی است. در قلب تمام سنن، حکمت خالده وجود دارد، بر خلاف نظرشوآن که حکمت خالده را با مابعدالطبیعه مترادف و مابعدالطبیعه را علم به حقیقت الحقایقی می داند که تنها از طریق تعقل قابل حصول است، نه از راه عقل جزیی. (امامی جمعه،طالبی،1391، ص. 37).

در سنت گرایی دو امر بیشتر نمود دارد: 1- علم مقدس  2- حکمت خالده

علم مقدس یا علم قدسی یکی از محوری ترین اصول سنت گرایی است که با دیگر مبانی و دیدگاه های سنت گرایی در ارتباط و پیوند عمیق است. در دیدگاه سنت گرایان، علم اعلی یا مابعدالطبیعه به مفهوم سنتی آن به رسمیت شناخته می شود که به مبدأ الهی و تجلیات آن می پردازد. این همان علمی است که به بالاترین معنای آن می توان از آن به علم مقدس تعبیر کرد. به این علم – که در اعماق وجود انسان و نیز در قلب تمام ادیان راست آئین و اصیل نهفته است – می توان به مدد عقل رسید. این معرفت اصیل ذاتاً ریشه در امر مقدس دارد، چرا که از آن حقی صادر می شود که پدید آورنده این امر مقدس بما هو مقدس است. معرفتی که عین وجود و وحدت آفرین است، چون سرانجام از دوگانگی میان ذهن و عین در وحدت مطلق فراتر می رود. آن وحدت مطلقی که سرچشمه هر امر مقدسی است و تجربه امر مقدس است که کسانی را که شایستگی لازم را دارند، به ساحت آن وحدت هدایت می کند. (فکری ،1391، صص. 30-29).

نصر رد پای حکمت جاوید را در اندیشه حکیمان مسلمان به وضوح نشان می دهد. او منبع این حقیقت یگانه را که شکل های مختلفی متجلی می شود، همان «دین حق می داند» و معتقد است باید آن را در تعالیم پیامبران باستان که سلسله آن به حضرت آدم علیه السلام می رسد، جستجوکرد و هرمس همان ادریس نبی و پدر فیلسوفان است. سهروردی اصطلاح حکمت الهی یا حکمت اللدنیه را در همان معنایی که از صوفیا استفاده می شود، به کار می برد. ملاصدرا نیز معرفت حقیقی را عین حکمتی ازلی می دانسته که از آغاز تاریخ بشر موجود بوده است . (امامی جمعه،طالبی،1391،صص. 45-44).

در طول تاریخ تفکر بشری، همواره بین گونه های مختلف باورهای آدمی همانند دین و فلسفه و… نوعی رابطه و نسبت وجود داشته و این رابطه، مورد تأمل متفکران قرار گرفته است. یکی از مهمترین این تعاملات، برخورد میان باور ها و آموزه های علمی و باور های دینی است. مطالعه تاریخ تکوین علم نشان می دهد که علم جدید در یک بستر و زمینه دینی شکل گرفته است. اما به تدریج نگرش دینی به عالم و پدیده های آن از جمله انسان، از محیط های علمی رخت بر بست، به گونه ای که در نیمه اول قرن بیستم، طرح دیدگاه های دینی در محافل آکادمیک، خلاف عرف و مد تلقی می شد. با این همه از نیمه دوم قرن بیستم به بعد، به ویژه از اوایل دهه 1970 شماری از دانشمندان علوم فیزیکی و زیستی تمایلات و گرایشات دینی خود را آشکار ساخته اند و کنفرانس های مشترکی نیز بین دانشمندان، فلاسفه برگزار شده است. تا آنجا که به رابطه علم و دین و به خصوص نسبت علم و اندیشه اسلامی مربوط می شود. (لطیف پور،عروتی موفق، 1389، ص. 140 ).

در فلسفة علم دینی، از مباحثی نظیر ماهیت، هویت، معیار، امکان تصوری (معنا داری عنوان علم دینی) امکان تصدیقی، مبانی(هستی شناختی، معرفت شناختی، انسان شناختی، دین شناختی و…)، منابع (مصادر)، روش، موضوع، ساختار، قلمرو، انواع و مراتب، غایت، کارکرد، فرایند و عوامل دخیل در تکون و تکامل علم دینی، (نظریة تحول علم، علل و عوامل و انواع تحول واقع و متوقع در علم دینی)، تفاوت علم دینی و علم سکولار، انواع یا مراتب علم دینی، جایگاه آن در هندسة معرفت دینی و نسبت و مناسبات علم دینی با دیگر معرفت‌ها، سخن گفته می‌شود. (رشاد، 1387، ص. 9 ).

به تعبیر دیگر، لااقل در فضای بحث از علم دینی، دو تصور می تواند محل بحث باشد : یکی «علم دینی» به معنای «گزاره های معرفت بخش دینی» و دوم « علم دینی» به معنای « یک رشته علمی» و «یک مجموعه معرفتی مشخص که به نحوی «دینی» باشد»، مانند «روانشناسی دینی» یا «اقتصاداسلامی». (سوزنچی، 1389، ص. 16 ).

خسرو باقری درتعبیر «علم دینی» واژه علم را با دو قید به کار می برد؛ نخست اینکه علم تجربی مورد نظر است، نه علم به مفهوم اعم کلمه و دیگر اینکه از علوم تجربی، تنها علوم تجربی انسانی در کانون بحث قرار دارد. بنابراین، در به کارگیری تعبیر علم دینی، به مواردی چون «روانشناسی اسلامی» یا «جامعه شناسی اسلامی» نظر دارد. (باقری، 1390، ص. 180 ).

ضرورت و اهمیت بحث علم دینی از آن جهت است که امروزه بر همگان آشکار گردیده که علوم متجددانه و غیر دینی، دچار پاره ای محدودیت ها و کاستی های نظری و نیز پیامدهای منفی عملی اند و لذا چندی است که در جهان غرب در راستای رفع این نواقص، مسئله الهی کردن علم و یا علم خداباورانه مطرح شده است و به طور روز افزون دانشمندان و متخصصان علوم تجربی به سوی دین و معنویت، گرایش پیدا کرده اند. علاوه بر آن در جهان اسلام، افزون بر توجه به کاستی های علوم غیر دینی، عوامل دیگری در تسریع حرکت دینی سازی یا اسلامی کردن علوم مؤثر بوده است. ورود علوم متجددانه و غیر دینی به جوامع اسلامی، محیط های علمی این جوامع را با نوعی دوگانگی روبه رو ساخت. از یک سو میل به حفظ ارزش های دینی و اسلامی وجود داشت و از سوی دیگر، علومی آموزش داده می شد که مجال چندانی برای پایبندی به باورها و ارزش های دینی باقی نمی گذاشتند. از این گذشته، مشاهده رکود جوامع اسلامی به دلیل بی توجهی به علوم تجربی- اعم از طبیعی و انسانی- و پیشرفت جوامع غربی به دلیل استفاده از آن ها، اندیشمندان مسلمان را به بهره گیری از این علوم فرا می خواند، ضمن آنکه ناسازگاری بخشی از مبانی و نظریات علوم یاد شده

فصل اول… 1

1- مقدمه  2

1-1- مقدمه  2

1-2- دسته بندی صفحات لمسی   4

1-3- تاریخچه اجمالی از روند توسعه و ابداء انواع تکنولوژی های لمسی موجود: 8

1-4- انواع مختلف صفحات لمسی تا به امروز 9

1-5- تنیجه گیری و شرح روند کلی رساله  11

فصل دوم.. 12

2- تحقیقات اخیر در زمینه ساخت صفحات لمسی.. 13

2-1- مقدمه  13

2-2- شرح کامل روش Liu  16

2-3- شرح کامل روش Moeller 25

2-4- جمع بندی   29

فصل سوم.. 30

3- ارائه بستری نو، تحلیلی بر روش های موجود در این بستر و ارائه روشی جدید. 31

3-1- مقدمه  31

3-2- ارائه بستری جدید  31

3-3- ارائه روشی کارآمد در بستر جدید  47

3-4- جمع بندی   51

فصل چهارم  52

4- آزمایش ها و نتایج.. 53

4-1- مقدمه  53

4-2- روش نمونه بردای   53

4-3- مشخصات کامپیوتر استفاده شده در این تحقیق   56

4-4- نتایج بدست آمده و مقایسه آن  56

4-5- جمع بندی   58

فصل پنجم   59

5- نتیجه گیری.. 60

 

 

5-1- مقدمه  60

5-2- تحقیق های آینده 60

فصل ششم   62

6- پیوست ها 63

6-1- مشخصات هندسی صفحه لمسی طراحی شده 63

6-2- محاسبه مقدار ولتاژ خروجی به صورت نمونه  63

6-3- برگه های مشخصات سنسور ها 66

7- فهرست منابع. 77

تعاریف

در این پایان نامه از تعاریف جدیدی صحبت به میان آورده شده است که به دلیل وسعت کاربرد ابتدا لازم است تا این تعاریف را در چند خط معرفی نموده تا خواننده بتواند به بهترین نحو از مطالب استفاده نماید:

صفحه لمسی: به تمامی اجسام مسطحی که با لمس آنها بتوان مکان لمس شده در آنها را تشخیص دادصفحه لمسی گفته می شوذ. صفحات لمسی در ابعاد مختلف و انواع مختلف در نظر گرفته می شود.

بستر: به سیستمی سخت افزاری اعم از نوع و نحوه استفاده از سنسور ، جنس مواد بکار رفته در صفحه یا صفحات، نحوه قرارگیری صفحه یا صفحات ، تمامی مدارات جانبی . غیره ارائه شده توسط فرد یا افراد می باشد که در نهایت منجر به تولید یک صفحه لمسی می گردد.(سه بستر مختلف در این پایان نامه ارائه و بررسی می گردد)

روش در بستر : به روش های نرم افزاری که به کمک آن بتوان مکان لمس شده در صفحه لمسی را تشخیص داد اتلاق میگردد.(سه روش در این پایان نامه ارائه و بررسی می گردد)

فصل اول

 

1-1- مقدمه

 امروزه استفاده از صفحه نمایش های لمسی، بسیار گسترده شده و با توجه به این روند در حال پیشرفت تقاضای استفاده از آن نیز رو به افزایش است(شکل 1-2 نشانگر افزایش روز افزون استفاده از این تکنولوژی را نشان می دهد). به گونه ای که نظر بسیاری از کمپانی ها و موسسات بین المللی را به خود جلب کرده است، تا جایی که بسیاری از موسسات  در حیطه های مختلف کاری از جمله IT, Medicine ,Computer, ATM و غیره سعی در بکارگیری و پشتیبانی از این تکنولوژی نه چندان جدید در محصولات خود را داشته اند(شکل 1- 1).[1-3]

شکل 1-1- موارد کاربرد صفحه نمایش های لمسی در حیطه های مختلف و سهم فروش آن در بازار کالا [1]

همچنین استفاده از این تکنولوژی به گونه ای شایع شده که اغلب کشورهای صنعتی جهان تمایل خاصی به استفاده از آن در محصولات مختلف خود نموده اند، به عنوان مثال طی بررسی های انجام شده توسط موسسه DisplaySearch آمریکا در سال 2010 بیشترین میزان استفاده از صفحه نمایش لمسی در محصولات ژاپنی وسپس در آمریکایی بوده است.(شکل 1-2 بیانگر این موضوع می باشد.)[2].

شکل 1-2-  میزان استفاده از صفحات لمسی در تولیدات صنعتی، توسط کشور های مختلف [2]

شکل 1-3- میزان رشد درآمد های حاصل از بکارگیری تکنولوژی صفحه نمایش های لمسی از سال 2006 تا 2014 (تخمین)[3]؛ تصویر سمت راست: میزان در آمد حاصله از فروش –  تصویر سمت چپ: میزان استفاده از صفحه نمایش های لمس

علاوه بر این، در بررسی های انجام شده توسط همین موسسه در سال 2011 ، پیش بینی شده است که میزان خرید این محصول تا سال 2014 رشدی حدود 105 درصدی خواهد داشت. (بیش از دو برابر نسبت به سال 2011) که این خود نشان دهنده اهمیت این تکنولوژی می باشد. (شکل 1-3) [3].

1-2- دسته بندی صفحات لمسی

از زمان پیدایش این تکنولوژی انواع مختلفی از صفحه نمایش های لمسی تولید و ارائه شده است و با گذشت چیزی نزدیک به سه دهه از ساخت و ارائه اولین مدل از این تکنولوژی همچنان موضوعات مطرح در این حیطه جذاب و مورد توجه محققین در علوم مختلف می باشد. بدلیل طیف گسترده تولید کنندگان و تنوع تحقیقات در این زمینه، دسته بندی های مختلفی تاکنون برای انواع مختلف صفحات لمسی ارائه شده است که مشهور ترین آن ها عبارتند از:

الف)  دسته بندی Wigdor

با افزایش بازار استفاده از تکنولوژی محاسبات ابری، مراکز داده عظیمی به وجود آمده­اند تا محاسبات را سریع­تر انجام دهند. یکی از دغدغه­های اصلی در محاسبات ابری، مواجه­شدن با اشکال­ها در حین اجرا ­کردن یک برنامه موازی زمان­بر است. برای غلبه بر این قبیل مشکلات، عموما از روش­های آزمون نقطه­مقابله­گیری[1] یا آرشیوکردن[2] استفاده می­ شود. اما این روش­ها غالبا سربار بالایی دارند و به صورت واکنشی عمل می­ کنند.

در این پایان نامه روشی را معرفی می­کنیم که علاوه بر بازیافت و بازگشت به عقب برای تحمل پذیری اشکال، بتواند گره­های محاسباتی که احتمال وقوع خرابی در آن­ها بیشتر است را شناسایی نماید و به صورت پیش­کنشی عمل کرده و ماشین­های مجازی را که بر روی آن­ها قرار دارد به گره­های محاسباتی امن­تر مهاجرت دهد تا در صورت وقوع اشکال در گره مشکوک برنامه موازی بدون وقفه به کار خود ادامه دهد. علاوه بر آن، در این الگوریتم با بهره­ گیری از قانون بیز و مدل هزینه پیشنهادی، آزمون نقطه­مقابله­گیری زائد تا حد امکان حذف شده و زمان اجرای برنامه بهبود خواهد یافت. با بهره گرفتن ازشبیه­سازی نشان می­دهیم که روش پیشنهادی بسته به شرایط مختلف تا 78% زمان اجرا را بهبود می­بخشد و از منابع کمتری استفاده می­ کند.

واژه­ های کلیدی: سیستم­های محاسبات ابر[3]، پیش ­بینی اشکال[4]، مدل مبتنی بر هزینه[5]، قانون بیز[6]، پیش­کنشی[7]، آزمون نقطه­مقابله­گیری هماهنگ[8] ، مهاجرت[9].

  فهرست مطالب

عنوان                   صفحه

1      مقدمه. 2

2      قابلیت دسترسی بالا.. 9

      مفاهیم پایه قابلیت دسترسی بالا. 9

2-1-1      تعریف قابلیت دسترسی بالا.. 9

2-1-2      مفاهیم و مباحث مرتبط با قابلیت دسترسی بالا.. 10

2-1-3      معیارهای سنجش قابلیت دسترسی… 12

2-1-4      سطوح قابلیت دسترسی بالا.. 13

2-1-5      توقف برنامه‌ریزی شده و توقف برنامه‌ریزی نشده. 14

2-1-6      عوامل مؤثر بر میزان دسترسی سیستم.. 16

2-2      دستیابی به قابلیت دسترسی بالا در سیستم‌های كلاستر. 16

2-2-1      تعریف نقاط منفرد بروز خرابی… 17

2-2-2      از بین بردن نقاط منفرد بروز خرابی در اجزای سخت‌افزاری… 17

2-2-3      از بین بردن نقاط منفرد بروز اشكال در اجزای نرم‌افزاری… 23

2-2-4      تشخیص دهندۀ خرابی در كلاسترهای با قابلیت دسترسی بالا.. 25

2-2-5      معماری کلاسترهای با قابلیت دسترسیبالا.. 26

2-2-6      اتصالات و شبکه کلاستر. 28

2-2-7      مدیریت و نظارت بر کلاستر. 28

2-2-8      تصویر یکپارچه سیستم (SSI) 33

3     روالهای تحمل‌پذیر اشکال برای رسیدن به قابلیت دسترسی بالا در سیستمهای مبادله پیام. 36

      پیشزمینه و تعاریف… 38

3-1-1      مدل سیستم.. 38

3-1-2      حالت‌های سیستم یكپارچه. 39

3-1-3      تعامل با دنیای خارج.. 40

3-1-4      پیام در حال گذر. 41

3-1-5      قراردادهای ثبت وقایع.. 42

3-1-6      ذخیره‌ساز پایدار. 43

3-1-7      جمع‌ آوری داده‌های زائد.. 44

      بازیافت براساس نقطه مقابله. 44

3-2-1      نقطه مقابله گرفتن به صورت غیرهماهنگ….. 45

3-2-2      نقطه مقابله گرفتن به صورت هماهنگ….. 48

3-2-3      نقطه مقابله گرفتن بر اساس ارتباطات… 51

      بازیافت بر اساس ثبت وقایع. 54

3-3-1      شرط یكپارچگی بدون پروسه‌های یتیم.. 55

 

 

3-3-2      ثبت بدبینانه وقایع.. 56

3-3-3      ثبت خوشبینانه وقایع.. 59

3-3-4      ثبت علّی وقایع.. 61

3-3-5      مقایسه قراردادهای بازیافت…. 63

      مباحث مطرح در پیاده‌سازی.. 63

3-4-1      بررسی… 63

3-4-2      پیاده‌سازی تکنیکهای نقطه مقابله گرفتن… 64

3-4-3      مقایسة قراردادهای نقطه مقابله‌ گرفتن… 66

3-4-4      قراردادهای ارتباطی… 66

3-4-5      بازیافت بر اساس روش ثبت وقایع.. 67

3-4-6      ذخیره‌ساز پایدار. 67

3-4-7      دنبال كردن وابستگی… 68

3-4-8      بازیافت…. 69

4     کارهای انجام شده اخیر. 71

      مروری بر روش‌های پیشبینی اشکال.. 72

4-1-1      کلاسه بندی و اشکالهای ریشه آماری… 72

4-1-2       مدل آماری زمان میان خرابی‌ها 73

4-1-3      جمع‌ آوری و پیش‌پردازش داده‌های مرتبط با خرابی… 73

      تکنیک‌های پیش‌بینی اشکال.. 74

4-2-1      حدآستانه مبتنی بر آمار. 74

4-2-2      آنالیز سری‌های زمانی… 75

4-2-3      کلاسه‌بندی مبتنی بر قانون.. 75

4-2-4      مدل‌های شبکه بیزی… 76

4-2-5      مدل‌های پردازش شبه مارکوف… 76

      مطالعات انجام گرفته. 77

5     روش پیشنهادی.. 86

      مدل اشکال.. 86

5-1-1      متوسط زمانی تا خرابی… 89

      مبانی احتمال و پیشبینی.. 91

5-2-1      مفاهیم اولیه. 91

5-2-2      رابطه قانون بیز و احتمال درستی پیش‌بینی… 92

      رابطه الگوریتم پیش‌بینی و مدل اشکال.. 94

5-3-1      تحلیل روابط احتمالی… 94

5-4      مدل پیشنهادی.. 97

5-4-1      ارائه الگوریتم.. 100

5-4-2      مدل مبتنی بر هزینه. 101

5-4-3      اثر پیش‌بینی‌کننده بر روی مدل‌های هزینه. 105

5-4-4      تصمیم‌گیری سیستم در کارگزار ابر. 106

6      نتایج آزمایشها 109

6-1      معرفی شبیه‌ساز CloudSim… 109

6-1-1      اجزای ابر. 109

6-1-2      اجزای اصلی هسته. 111

6-1-3       سرویس‌های موجود و الگوریتم‌های آن‌ ها 114

6-1-4      روند کار شبیهساز. 115

      نحوه پیادهسازی سیستم تحمل‌پذیر اشکال در شبیهساز 116

6-2-1      FaultInjector. 117

6-2-2       FaultPredictor. 120

6-2-3      FTHost. 121

6-2-4       FTDatacenter. 121

6-2-5       FTDatacenterBroker. 122

      نتایج آزمایشات.. 124

6-3-1      بررسی اثر سربار نقطه مقابله‌گیری… 126

6-3-2      بررسی عمل‌های انتخابی… 127

6-3-3      خرابی‌های متوقف سازنده و غیر متوقف سازنده. 129

7     نتیجه گیری و پیشنهادات… 132

منابع   133

1          مقدمه

 جهان محاسباتی که امروزه با آن روبرو هستیم روز به‌روز در حال بزرگ­تر و پیچیده‌تر شدن است. محاسبات ابری نیز در ادامه سبک‌های دیگر مانند محاسبات توری با هدف پردازش حجم عظیمی از داده با بهره گرفتن از خوشه‌هایی از کامپیوتر‌هاست. طبق گراش ارائه شده ای از گوکل، در حال حاضر به لطف محاسبات توزیع شده روزانه بیش از 20 ترابایت داده خام اینترنتی مورد پردازش قرار می‌گیرد. تکامل و شکل‌گیری محاسبات ابری خواهد توانست این چنین مسائلی را به راحتی و به شکلی مناسب‌تر از طریق سرویس‌های مبتنی بر تقاضا حل و فصل نماید. از زاویه دیگر، جهان محاسباتی اطراف ما در حال حرکت به سمت الگوهای “پرداخت برای استفاده” حرکت می‌کند و همین الگو یکی دیگر از پایه‌های اصلی محاسبات ابری محسوب می‌شود.

محاسبات ابری که در اواخر سال 2007 پا به عرضه ظهور گذاشت هم­اکنون به دلیل توانایی‌اش در ارائه زیر ساخت فناوری پویا و بسیار منعطف، محیط‌های محاسباتی تصمین شده از نظر کیفیت و همچنین سرویس‌های نرم‌افزاری قابل پیکر­بندی به موضوع داغ بدل شده است . در گزارش رویکردی گوگل همانطور که در شکل ‏1‑1 مشاهده می‌نمایید، محاسبات ابری، محاسبات توری را پشت سر گذاشته است [1]. محاسبات ابری از رویکرد مجازی­سازی بهره­ گیری می­نماید که این امر سبب انعطاف­پذیری بیشتر سیستم ابر می­ شود. در حقیقت با بهره گرفتن از این تکنولوژی، برنامه­ها می­توانند سرویس‌های مختلف را به صورت مجزا و انتزاعی از گره‌های سرویس‌دهنده دریافت نمایند.

 شکل ‏1‑1رویکرد یه تکنولوژی‌های مختلف محاسبات توزیع شده [1]

تعاریف زیادی در مورد محاسبات ابری ارائه شده است که سعی می‌نمایند مشخصه‌ های اصلی محاسبات ابری را مد نظر بگیرند که سیستم ابری را ” یک مدل برای دسترسی بنابر تقاضا و راحت تحت شبکه به یک مجموعه اشتراکی از

عنوان مطالب                                                                                          شماره صفحه

فصل اول

1-1 مقدمه. 15

1-2 بیان مساله. 16

1-3 اهمیت و ضرورت مساله. 18

1-4 فرضیه های تحقیق.. 20

1-5 سوال پژوهش…. 20

1-6 متغیرهای پژوهش…. 20

1-6-1 متغیر مستقل.. 20

1-6-2 متغیر وابسته. 20

1-6-3 متغییر کنترل.. 21

1-7 تعریف  واژه ها 21

1-7-1 آزمایش واقعی.. 21

1-7-2 آزمایش مجازی.. 21

1-7-3 یادگیری.. 22

1-8 خلاصه. 23

فصل دوم

2-1 مقدمه. 25

2-2 یادگیری.. 25

2-2-1 مفهوم یادگیری.. 25

2-2-2 مواضع نظریه پردازان مختلف در مورد یادگیری.. 26

2 – 3 آموزش و یادگیری.. 28

2 – 4 طراحی آموزشی یادگیری توانمندیهای پیچیده 29

2- 5 انواع روش های تدریس: 30

2-5-1 روش های تاریخی.. 30

2-5-2 روش های نوین تدریس…. 31

2-5-3 روش آزمایش…. 31

2-5-4 الگوی جدید پیشنهادی.. 37

2-6 آزمایش واقعی.. 39

2-6-1 مفهوم آزمایش واقعی.. 39

2-6-2 تاریخچه فعالیت های آزمایشگاهی  واقعی.. 39

2-6-3 محاسن استفاده از آزمایشگاه های واقعی.. 41

2-6-4 معایب استفاده از آزمایشگاه های واقعی.. 42

2-7  آزمایش مجازی.. 44

2-7-1 مفهوم آزمایشگاه مجازی.. 44

2-7-2 تاریخچه آزمایشگاه مجازی.. 44

2-7-3 محاسن استفاده از آزمایشگاه های مجازی.. 45

2-8 مواضع نظریه پردازان در مورد انجام آزمایش…. 46

2-9  رابطه انجام فعالیت های آزمایشگاهی با یادگیری.. 47

2-10 پیشینه تحقیق.. 48

فصل سوم

3-1 مقدمه. 53

3-2 روش پژوهش…. 53

3-3 طرح پژوهشی.. 53

3-4 جامعه آماری.. 54

3-5 نمونه آماری.. 54

3-6 ابزار های پژوهش…. 55

3-7 روایی و پایایی ابزارهای پژوهش…. 56

3-8 روش اجرای پژوهش…. 56

3-9 روش تحلیل داده ها 57

3-10  جمع بندی.. 57

 

فصل چهارم

4-1 مقدمه. 59

4-2 یافته های توصیفی.. 59

4-2-1 یافته های توصیفی  پیش آزمون و پس آزمون روش آزمایشگاه مجازی  60

4-2-2 یافته های توصیفی  پیش آزمون و پس آزمون روش آزمایشگاه حقیقی  61

4-3 یافته ها در چهارچوب فرضیات و سوال پژوهش…. 62

4-3-1 بررسی توزیع داده ها 63

4-3-2 بررسی فرضیه های تحقیق.. 64

4-3-2-1  فرضیه اول.. 64

4-3-2-2  فرضیه دوم. 65

4-3-3 بررسی سوال پژوهش…. 66

4-3-3-1  بررسی اثر روش تدریس بر عملکرد دانش آموزان.. 68

4-3-3-2  بررسی همگنی واریانس‌ها : 68

4-3-3-3 بررسی همگنی رگرسیون : 69

4-3-3-4 تحلیل كوورایانس…. 69

فصل پنجم

5-1 مقدمه. 73

5-2 خلاصه پژوهش و بحث… 73

5-3 محدودیت های پژوهش…. 75

5-4 پیشنهادهای پژوهش…. 76

5-4-1 پیشنهادهای مبتنی بر یافته های پژوهش…. 76

5-4-2 پیشنهادهای کاربردی.. 76

5-5 جمع بندی.. 77

فهرست جداول

عنوان مطالب                                                                                        شماره صفحه

جدول 2-1 ماتریس سازوكار یادگیری برپایه پروژه- محوری و حل مسئله  34

جدول 2-2: ویژگی انواع روش‌های آموزش آزمایشگاهی.. 35

جدول 2-3  جمع بندی سطوح پنجگانه و ویژگیهای هر سطح.. 37

جدول 3‑1 مشخصات طرح پژوهشی.. 53

جدول 3-2 مشخصات گروه های پژوهشی.. 55

جدول 4‑1: آماره‌های توصیفی مربوط به روش یادگیری مجازی.. 61

جدول 4‑2: آماره‌های توصیفی مربوط به روش یادگیری حقیقی.. 62

جدول 4-3  بررسی نرمال بودن.. 65

جدول 4-4  آزمون t زوجی روش آزمایشگاه واقعی.. 66

جدول 4-5  آزمون t زوجی روش آزمایشگاه مجازی.. 67

جدول 4-6  آزمون t مستقل روش آزمایشگاه مجازی و حقیقی.. 68

جدول 4-7  آزمون لوین جهت بررسی مفروضه همگنی واریانس…. 69

جدول 4-8  آزمون همگنی ضرایب رگرسیون.. 70

جدول 4-9  آزمون تحلیل كوواریانس…. 71

جدول 4-10  میانگین تعدیل شده 71

 

چکیده

هدف از پژوهش حاضر مقایسه تاثیر آزمایشگاه واقعی و مجازی بر یادگیری درس علوم تجربی بود. جامعه آماری شامل 96 نفر از دانش آموزان پسر پایه هفتم دوره اول متوسطه مدرسه نمونه دولتی شهید چمران شهرستان پیشوا بود و نمونه ها شامل 2 گروه 31 نفری که بصورت تصادفی انتخاب شدند. روش پژوهش، شبه آزمایشی و ابزار پژوهش آزمون محقق ساخته بود. طرح پژوهش بصورت پیش آزمون  پس آزمون بود و برای آموزش گروه مجازی از نرم افزار شبیه سازی شده کروکودیل شیمی و فیزیک استفاده شد. تحلیل داده ها با بهره گرفتن از آمار توصیفی و استنباطی و آزمون تحلیل کوواریانس صورت پذیرفت. نتایج حاکی از آن بود که روش آزمایشگاه مجازی موجب افزایش یادگیری دانش آموزان شده است.

 

کلید واژه ها: آزمایشگاه واقعی، آزمایشگاه مجازی، یادگیری، علوم تجربی، نرم افزار کروکودیل

-1 مقدمه

علوم تجربی یکی از دانشها و معرفتهای بشری است که یافته های آن از روش تجربی به دست می آید و ملاک یا معیار درستی آنها، انطباق داشتن با مشاهدات تجربی است.

هدف از آموزش علوم تجربی، آموزش پدیده هایی است که در زندگی روزانه مشاهده می شود. در همه نظامهای آموزشی جهان، آموزش و یادگیری علوم تجربی از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده و تلاش می شود تا همه دانش آموزان، ضمن آشنایی با اصول و مفاهیم علوم تجربی و کسب سواد علمی لازم، آگاهی های لازم برای تبدیل شدن به یک شهروند مطلوب را کسب کنند. دانش آموزان با کسب آگاهی و مهارت لازم در زمینه های مختلف علوم، قادر خواهند بود تا در زندگی خود تصمیمات آگاهانه و منطقی بگیرند. فعالیتهای آزمایشگاهی یکی از ارکان اصلی آموزش علوم تجربی محسوب شده و موجبات رشد دانش علمی، مهارت ها و نگرشهای علمی دانش‌آموران را فراهم می‌سازند. انجام فعالیتهای آزمایشگاهی علاوه بر تثبیت یادگیری و افزایش میزان ماندگاری مفاهیم آموخته شده، سبب تقویت مهارت دست ورزی و کسب لازم می‌گردد که در زندگی روزانه مورد استفاده قرار گرفته و زمینه‌های نوآوری، خلاقیت و تفكر انتقادی را در فراگیران فراهم می‌سازد.

در برنامه درسی کشورهای موفق در آموزش علوم تجربی، استفاده از آزمایشگاه و انجام فعالیت‌های عملی، بخش جدایی ناپذیری از موضوع درسی است و تاکید زیاد بر تحقق اهداف مهارتی و نگرشی سبب شده است تا توجه خاصی به رشد مهارت‌های دست‌ورزی صورت پذیرد   ( بدریان، 1385) .اما برخی مشکلات در انجام آزمایش های حقیقی همچون عدم وجود امکانات لازم در آزمایشگاه، خطرناک بودن بخشی از فعالیت های آزمایشگاهی و موارد دیگر باعث شده اکثر دبیران در انجام آزمایش بصورت واقعی اهتمام لازم را نداشته باشند.

از طرفی پیشرفت های جهانی در فناوری اطلاعات و ارتباطات باعث گسترش وسیع فرصت های یادگیری و دسترسی به منابع تحصیلی و آموزشی شده است. بکارگیری این فناوری های جدید موجب تسریع و تسهیل فراوان در تعلیم و تربیت شده است که آموزش و پرورش نیز از این تحولات مستثنی نبوده است (آلفاسی[1]، 2000 نقل از بختیاری و احمدی، 1386 نقل از رضوانی، 1393). در سال های اخیر آموزش مجازی به عنوان یکی از کاربردهای مهم فناوری های جدید در جهان مطرح گردیده است و پیشرفت های جامعه امروزی در گرو استفاده بهینه از فناوری های آموزشی است چرا که آموزش و یادگیری همیشه تحت تاثیر عوامل گوناگونی اتفاق می افتد که این عوامل به انجام هر چه بهتر یادگیری کمک می کند و آموزش مجازی هم از این قائده جدا نیست(مشتاقی، 1392 نقل از رضوانی، 1393). امروزه شبیه سازی و استفاده از آن، کاربردهای گوناگونی پیدا کرده که یکی از آن ها آزمایشگاه های مجازی هستند که با ایجاد محیطی جذاب و بی خطر می توانند باعث ارتقاء کیفیت آموزش و یادگیری شوند. هرچند لذت تجربه یک موقعیت و تجربه واقعی و همچنین تقویت مهارت دست ورزی را از یادگیرنده سلب می کند.

 

1-2 بیان مساله

هدف از آموزش علوم تجربی،  آموزش پدیده هایی است که در زندگی روزانه مشاهده می شود. در همه نظامهای آموزشی جهان، آموزش و یادگیری علوم تجربی از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده و تلاش می شود تا همه دانش آموزان، ضمن آشنایی با اصول و مفاهیم علوم تجربی و کسب سواد علمی لازم، آگاهی های لازم برای یک شهروند مطلوب را کسب کنند.

در ابتدای قرن بیستم رویكرد اثبات گرایی و آموزش با اثبات و فهم مطالب به کمک آزمایش و تجربه تقریباَ با روند ایجاد و رشد تمام رشته ها ی علمی حكم فرما شد. در اوایل قرن گذشته دست اندر كاران آموزش به اهمیت به كار گیری و استفاده از وسایل كمك آموزشی پی بردند و متوجه شدند هر قدر موضوعات علوم پایه عینی و ملموس تر باشد میزان یادگیری بیشتر خواهد شد ( شویک[2]، 1992). بعد از جنگ جهانی اول که نارضایتی بسیاری در علم حاصل شد، معلمین علوم برای تدریس از وسایل آزمایشگاهی و كارگاهی استفاده كردند، این امر باعث شد دانش آموزان علاقه بیشتری از خود نشان دهند و ثمرات استفاده از آزمایشگاه ها در تدریس باعث شد دانش آموختگان با آمادگی بیشتر جذب بازار كار و مؤسسات و كارخانه ها شوند در نتیجه تحول چشم گیری در پیشرفتهای صنعتی در كشورهای غرب ایجاد شد(شویک، 1992). از آن به بعد بود که در برنامه درسی کشورهای موفق در آموزش علوم تجربی، استفاده از آزمایشگاه و انجام فعالیت‌های عملی واقعی، بخش جدایی ناپذیری از موضوع درسی شد و تاکید زیاد بر تحقق اهداف مهارتی و نگرشی سبب شده است تا توجه خاصی به رشد مهارت های دست‌ورزی صورت پذیرد ( بدریان، 1385). از طرفی پیشرفت فناوری بشر امروزی در سده های اخیر سرعت حیرت آوری گرفته و تعلیم و تربیت را به شدت تحت تأثیر قرار داده است. علاوه بر این آموزش و پرورش از این پیشرفت ها در بکارگیری وسایل و روش های جدید بهره جسته است و شکل گیری فناوری آموزشی، میدان جدیدی برای انجام بررسی های علمی پیرامون نحوه به کارگیری وسایل و روش های جدید در امر آموزش ایجاد نموده است و در این راستا آخرین یافته های فناوری در خدمت آموزش در آمده است. نمونه ای از کاربردهای فناوری آموزشی، استفاده از نرم افزارهای آزمایشگاه مجازی می باشد که در سال های اختر رواج و رونق زیادی پیدا کرده است.

شناخت گرایانی همچون آزوبل[3] (1963) و برونر[4] (1960) به استفاده از وسایل دیداری، شنیداری و نمایشی و آزمایشگاهی تاكید می كردند و معتقدند كه با بهره گرفتن از این وسایل میتوان به درجه بالایی از آگاهی و مهارت عملی دست یافت.

الكساندر[5] و سیلور[6] (1981) اظهار می دارند در یک برنامه درسی منظم كه بر مبنای آموزش های عملی استقرار یافته و تداوم یابد می تواند نقشه ای برای هدفهای كلی و جزیی در یک جامعه پیشرفته صنعتی و مترقی باشد. از طرفی این

عنوان

فصل اول: کلیات پژوهش

1-1- مقدمه. 3

1-2- بیان مسئله. 3

1-3- سابقه و ضرورت انجام پژوهش… 4

1-4- اهداف تحقیق.. 6

1-4-1-اهداف کلی: 6

1-4-2-اهداف جزئی: 6

1-5- متغیرها 6

1-5-1- متغیرهای مستقل.. 6

1-5-2- متغیرهای وابسته. 6

1-6- فرضیه ­های پژوهش… 6

1-7- روش تحقیق.. 7

1-8- محدودیت­های تحقیق.. 7

1-9- تعریف واژگان مفهومی و عملیاتی.. 7

1-9-1- الکترومیوگرافی.. 7

1-9-2- حداکثر انقباض ارادی ایزومتریک (MVIC) 8

1-9-3-گونیامتر. 8

فصل دوم: پیشینه پژوهش

2-1- مقدمه: 11

2-2-مبانی نظری.. 11

2-2-1-ساختار استخوان­های تشکیل دهنده کمربندشانه­ا­ی.. 11

2-2-1-ساختار استخوان­های تشکیل دهنده کمربند شانه­ای.. 12

2-2-1-1 استخوان بازو: 12

2-2-1-2- کتف: 14

2-2-1-3-ترقوه: 16

2-2-2-ساختار مفاصل و بافت­های حمایت کننده کمربند شانه­ای.. 17

2-2-2-1-جناغی-ترقوه­ای.. 18

2-2-2-2-آخرومی-ترقوه­ای.. 18

2-2-2-3-کتفی-صدری.. 19

2-2-2-4-مفصل تحت دلتوئید. 19

2-2-2-5-مفصل گلنوهومرال. 19

2-2-3-پایدارکننده­ های استاتیکی مفصل گلنوهورمرال: 20

2-2-3-1- سطح مفصلی.. 20

2-2-3-2- لابرم: 21

2-2-3-3- کپسول مفصلی: 21

2-2-3-4- لیگامنت­ها: 22

2-2-4- پایدارکننده­ های دینامیکی مفصل گلنوهومرال. 24

2-2-4-1- عضلات RC: 24

2-2-4-2-زوج نیرو صفحه فرونتال. 25

2-2-4-3-زوج نیروی صفحه عرضی.. 26

2-2-5-حرکات و دامنه حرکتی شانه. 27

2-2-5-1-فلکشن و آبداکشن.. 27

2-2-5-2-اداکشن و اکستنشن.. 28

2-2-5-3-چرخش داخلی و خارجی.. 29

2-2-5-4-فلکشن افقی و اکستنشن افقی.. 29

2-2-6-حرکات ترکیبی کمربند شانه. 30

2-2-7-فعالیت عضلانی در کمربند شانه. 30

2-2-7-1-عضلات اسکاپولاهومرال. 31

عضله دلتوئید. 31

عضلات روتاتورکاف… 32

 

 

عضله فوق­خاری: 32

عضله تحت­خاری.. 33

عضله گردکوچک… 33

عضله تحت­کتفی.. 33

2-2-7-2-عضلات آکسیو اسکاپولار و آکسیوکلاویکولار. 33

عضله ذوزنقه: 34

بالابرنده کتف: 34

عضله دندانه­ای قدامی.. 34

سینه­ای کوچک: 35

2-2-7-3-عضلات آگسیوهومرال. 35

عضله سینه­ای بزرگ… 35

2-3- پیشینه پژوهش: 36

2-3-1-آسیب عضلات روتاتورکاف: 37

2-3-2-ناپایداری مفصل گلنوهومرال. 38

2-3-3-دسته بندی سندروم­های برخوردی.. 39

2-3-4- تست­های سندروم­های برخوردی: 41

2-3-3-1-تست برخوردی نیر. 41

2-3-3-2-هاوکینز. 42

2-3-3-4-تست جاب… 42

2-3-3-4-تست سوپینیشن.. 42

2-3-5-مروری بر تحقیقات گذشته. 43

فصل سوم: روش پژوهش

3-1- مقدمه. 49

3-2- روش اجرای تحقیق.. 49

3-2-1- جامعه آماری و شیوه گزینش نمونه­ها 49

3-2-2-شرایط عمومی عضویت در گروه شانه نرمال: 50

3-2-3-شرایط اختصاصی عضویت در گره شانه نرمال. 50

3-3-ابزارها و روشها 54

3-3-1- قد و وزن آزمودنی­ها 54

3-3-2-مقدار مقاومت… 54

3-3-3- فعالیت الکترومایوگرافی عضلات… 54

3-3-4- اندازه گیری زاویه بازو با تنه. 55

3-4- روش اجرا 55

3-5-پرتکل آزمایشی.. 56

3-6- اندازه گیری الکترومایوگرافی.. 60

3-7- حرکات وظیفه ای و شرایط آن. 64

3-8- ابزارهای تحقیق.. 64

3-9- متغیرهای مورد مطالعه  RMS همسان سازی شده: 66

3-10- تجزیه و تحلیل آماری.. 66

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ­ها

4-1-مقدمه. 69

4-2- فعالیت عضلانی  مربوط به صفحات حرکتی مختلف در زوایای مختلف: 69

4-3-گشتاوری حاصل از وزن بالاتنه. 74

فصل پنجم: استنباط و نتیجه ­گیری

5-1- مقدمه. 93

5-2- بحث و نتیجه گیری.. 93

5-3- نتیجه گیری نهایی ……………..98

5-4- پیشنهادات… 99

منابع  ………………………103

-مقدمه

1-2-بیان مسئله

عضلات چرخاننده بازو RC[1] شامل فوق­خاری، تحت­خاری، گرد گوچک و تحت­کتفی هستند که که این چهار عضله باهم، عضلات RC را تشکیل می­دهند.

عضله فوق­خاری و عضله دلتوئید، عضلات اصلی در آبداکشن مفصل شانه هستند. مطالعات نشان
می­دهد که عضلات RC، دو عملکرد اصلی در مفصل بازویی- دوری دارند که شامل ۱) نقش حرکتی استخوان بازو در مفصل شانه ۲) تثبیت مفصل گلنوهومرال

افزایش پارگی یا نقص RC، منجر به نیمه دررفتگی سر استخوان بازو و نقص عملکرد مفصل شانه
می­ شود. عضلات RC با همکاری هم مفصلی را که ذاتا ناپایدار است را احاطه کرده ­اند و مفصل گلنوهومرال را از طریق زوج نیرو هم در صفحه فرونتال و هم در صفحه عرضی پایدار می­ کنند( فانک 2005[2]).

بنابراین پارگی در هرکدام از عضلات RC مخصوصاً فوق­خاری باعث ناپایدار شدن شانه می­گردد و باعث می­ شود که شانه نتواند عملکرد مناسب خود را به عنوان متحرک­ترین مفصل بدن انجام دهد. عضله فوق­خاری در حرکت آبداکشن و در تولید نیروی کوپل در صفحه عرضی مفصل شانه موثر است. پس تشخیص به موقع آسیب در عضله فوق­خاری این امکان را می­دهد که با درمان این عضله، کارایی سریع تر مفصل شانه به دست آید. تست­های زیادی برای سنجش آسیب عضله فوق­خاری وجود دارد اما هیچ یک از این تست­ها به عنوان مناسب­ترین تست شناخته نشده است. هدف از تحقیق حاضر ارائه یک تست مناسب برای عضله فوق­خاری است. در این مطالعه به دلیل اینکه از لحاظ بیومکانیکی عضله
فوق­خاری در حالت اکستنشن آرنج بیشتر فعال است تمام تست­ها در این مطالعه وضعیت اکستنشن آرنج انجام می­ شود.

1-3- سابقه و ضرورت انجام پژوهش

عموما اختلالات شانه شایع است و اغلب به علت آسیب دیدگی تاندون RC و مخصوصاً تاندون عضله فوق­خاری است(ال مند[3] و همکاران۱۹۹۰،جی اسوند[4] و همکاران۱۹۹۸، نیر [5] و همکاران۱۹۸۳). اساس فرض، در سنجش شناخت آسیب فوق­خاری، این است که باید در درجه اول فوق­خاری فعال شود که با حداقل شدت فعالیت سایر عضلاتی شانه همراه باشد.

به منظور سنجش آسیب عضله فوق­خاری، برای نخستین بار توسط مونیز وجاب وضعیت ۹۰ درجه آبداکشن بازو و ۳۰ درجه هوریزنتال فلکشن در صفحه کتف که با چرخش داخلی بازو و به کار بردن مقاومت در مقابل آبداکشن پیشنهاد شد. آنها با این موقعیت آزمایشی ادعا کردند که فعالیت عضله فوق­خاری را می­توان از سایر عضلات تفکیک کرد و آنرا تست Empty can (EC) نامیدند( مونیز و جاب[6] ۱۹۸۲). با این حال برای حمایت از این نتیجه تنها سیگنال­های خام Emg را از عضلات RC، تنها در یک آزمودنی و بدون نرملایز سازی گزارش کردند.

از آنجا که در طول چرخش داخلی برجستگی بزرگ به زیر قوس آخرومی-ترقوه­ای برخورد می­ کند، 45 درجه چرخش خارجی را به جای چرخش داخلی در تست جاب به کار بردند وبه عنوان تست Full can (FC) نامیدند.آنها استدلال کردند که وضعیت FC درد کمتری را نسبت به EC برمی­انگیزد و بنابراین برای عملکرد فوق­خاری یک آزمایش قابل اطمینان­تری است.

 کلی و همکارانش بیان کردند که در این وضعیت شدت فعالیت عضله فوق­خاری در تست  FC  وEC  مشابه است.( کلی و کدرمس[7] ۱۹۹۶).

گرچه کلی وکدرمس فعالیت ۸ عضله شانه را گزارش کردند اما آنها از گزارش سطح فعالیت نسبی بین عضله فوق­خاری و دیگر عضلات شانه قصور کردند.

تا حدی بر اساس نتایج EC و  FCبه صورت بالینی، برای تشخیص آسیب فوق­خاری از این دو تست  استفاده می­ شود. با این حال نتایج الکترومیوگرافی[8] جاب و کلی داده ­های کافی برای حمایت از تفکیک فعالیت عضله فوق­خاری در تست­های FC و EC ارائه نکرده ­اند.

در واقع شواهد الکترومیوگرافی نشان می­دهد که در تست­های FC و EC شدت فعالیت عضله دلتوئید بالا است(تونزند[9] و همکاران ۱۹۹۱،مولانگل[10] و همکاران۱۹۹۶، رینولد[11] و همکاران۲۰۰۷). علاوه بر عضله فوق­خاری (مولانگل و همکاران۱۹۹۶، رولندز و همکاران[12] ۱۹۹۵،بیچر[13] و همکاران۲۰۰۸)، تحت­کتفی (تونزند و همکاران ۱۹۹۱، بیچرو همکاران۲۰۰۸) و دندانه ای قدامی (مولانگل و همکاران۱۹۹۶ ، بیچرو همکاران۲۰۰۸) فعال هستند.

بعد از آن در این راستا برای تعیین اعتبار آزمون تست­های FC و EC یک مطالعه جامع از فعالیتEmg  عضلات شانه در طی تست­های FC و EC انجام شد.

که در این مطالعه نشان داده که در هر دو تست FC و EC عضله فوق­خاری با  MVC۹۰%  است و فعالیت این عضله به صورت انتخابی نیست چرا که ۸ عضله دیگر هم از جمله تحت­خاری، تحت­کتفی ، بخش میانی ذورنقه ، بخش تحتانی ذوزنقه، دندانه ای قدامی، دلتوئید میانی، قدامی و خلفی بیش از MVC ۷۰% فعال بودند (کریگ[14] و همکاران۲۰۰۸).

واژگان کلیدی: پراکسی نیتریت، کلسیم، کریستالین های لنز، توده ای شدن، آب مروارید.

فهرست مطالب

عنوان                صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- ساختار و نمو لنز چشم.. 1

1-1-2- لنز جنینی.. 1

1-1-3- کپسول و اپیتلیوم لنز. 2

1-1-4- سلول های فیبری لنز چشم.. 3

1-1-5- مصرف انرژی و همئوستاز یونی لنز چشم.. 4

1-1-6- شفافیت لنز چشم.. 5

1-2- پروتئین های لنز چشم.. 6

1-2-1- آلفا-کریستالین.. 7

1-2-2- بتا-گاما کریستالین.. 10

1-2-3- بتا کریستالین.. 10

1-2-4- گاما کریستالین.. 10

1-3- برهمکنش کریستالین ها و تداخل بین آن ها 11

1-4- آب مروارید………..12

1-4-1- انواع آب مروارید وابسته به سن.. 13

1-4-1-1- آب مروارید هسته ای.. 13

1-4-1-2- آب مروارید پوسته ای.. 13

1-5- فرایند توده ای شدن پروتئین های لنز و نقش آن در تشکیل آب مروارید. 14

1-6- فیبر آمیلوئید و ارتباط آن در تشکیل آب مروارید. 16

1-7- انواع تغییرات شیمایی پروتئین های کریستالین و نقش آن ها در بیماری آب مروارید. 17

1-7-1- قندی شدن غیر آنزیمی پروتئین آلفا-کریستالین.. 17

1-7-2- اکسایش پروتئین آلفا-کریستالین.. 18

1-7-3- دآمیناسیون، کوتاه شدگی و قطعه قطعه شدن پروتئین آلفا-کریستالین.. 19

1-7-4- هموسیستئینه شدن پروتئین آلفا-کریستالین.. 20

1-8- آنتی اکسیدان ها و پاک کننده های رادیکال آزاد لنز. 20

1-9- جریان یونی لنز و نقش آن در همئوستاز یونی.. 22

1-9-1- سدیم و پتاسیم.. 23

1-9-2- کلر. 24

1-9-3- روی.. 24

1-9-4- آهن.. 24

1-9-5- منیزیم.. 25

1-9-6- کلسیم.. 25

1-9-7- مس…. 27

1-9-8- سلنیم، سرب و کادمیم.. 28

1-10- 1- بیوشیمی پراکسی نیتریت به عنوان مولکول اکسایشگر طبیعی.. 29

1-10-2- پراکسی نیتریته شدن پروتئین ها  و آثار آن بر بدن.. 34

1-10-3- پراکسی نیتریت و بیماری های چشمی.. 40

1-11- پراکسی نیتریت و کلسیم.. 42

1-12-مس، اسید آسکوربیک و آب مروارید. 44

: مروری بر پژوهش های پیشین

مروری بر پژوهش های پیشین ..45

اهداف پژوهشی 51

: مواد و روش ها

3-1-مواد مصرفی 53

3-1-1- دستگاه ها . 53

3-2- تهیه ی محلول ها . .53

3-2-1-محلول برادفورد . . .53

3-2-2-تهیه ی محلول های مورد نیاز روش الکتروفورز ژلی عمودی .55

3-2-2-1-تهیه ی محلول آکریل آمید و بیس آکریل آمید .55

 

 

3-2-2-2-تهیه ی محلول20 درصد SDS   . .55

3-2-2-3-تهیه ی محلول 10 درصد آمونیوم پرسولفات ..55

3-2-2-5-تهیه ی بافر تریس 5/0 مولار .56

3-2-2-4-تهیه ی محلول بافر تریس 5/1 مولار 56

3-2-2-6-تهیه ی بافر تانک .56

3-2-2-7-تهیه ی بافر نمونه X2 … .57

3-2-2-8-تهیه ی محلول رنگ‌آمیزی کوماسی بلو 57

3-2-2-9-تهیه ی محلول رنگ بر کوماسی بلو . .58

3-2-3-تهیه ی محلول های مورد نیاز سنجش گروه کربونیل .58

3-2-3-1-تهیه ی محلول 4،2- دی نیترو فنیل هیدرازین .58

3-2-3-2-تهیه ی محلول اسید تری کلرو استیک (TCA) 20 درصد … 59

3-2-3-3-تهیه ی محلول اتانول-اسید اتیل استیک (نسبت 1:1 ، حجمی) .59

3-2-3-4-تهیه ی محلول گوانیدین هیدروکلراید 6 مولار 59

3-2-4-تهیه ی محلول استوک ANS ………………………………………………………………………….60

3-2-5-تهیه ی محلول استوک تیوفلاوین- .T60

3-2-6-تهیه ی محلول استوک اسید آسکوربیک ..61

3-2-7-تهیه ی محلول های پروتئینی و تعیین غلظت آن ها ….. .62

3-2-7-1-تهیه ی محلول انسولین . .63

3-3- تهیه ی محیط های کشت باکتری . 64

3-3-1- تهیه ی محیط کشت جامد 64

3-3-2- تهیه ی محیط کشت مایع .65

3-4- روش ها .65

3-4-1- آماده سازی پروتئین های لنز چشم گاو ..65

3-4-2- بیان زیر واحد هایαA  و αB-کریستالین انسانی در سلول های BL21 ……. 66

3-4-3- تخلیص زیر واحدهایαA  و αB-کریستالین انسانی … 67

3-4-4- تعیین میزان خلوص پروتئین به روش SDS-PAGE . .. 69

3-4-5-فرایند سنتز پراکسی نیتریت … 69

3-4-6- فرایند پراکسی نیتریته شدن پروتئین های محلول لنز چشم وαA  و αB-کریستالین انسانی . ..72

3-4-7-مطالعه ی هضم آنزیمی پروتئین های محلول لنز چشم طبیعی و تغییریافته با آنزیم آلفا-کیموتریپسین . 72

3-4-8-سنجش مقدار گروه های کربونیل پروتئین های محلول لنز چشم وαA  و αB-کریستالین انسانی طبیعی و تغییر یافته … …73

3-4-9- مطالعه فرایند توده ای شدن پروتئین های کریستالین طبیعی و تغییر یافته در حضور یون کلسیم … …74

3-4-10- مطالعه ی فلورسانس پروتئین های محلول لنز چشم و αA-کریستالین انسانی طبیعی و تغییر یافته … …74

3-4-10-1- مطالعه ی فلورسانس ذاتی ….75

3-4-10-2- مطالعه ی فلورسانس عارضی ANS)) ..76

3-4-10-3- مطالعه ی فلورسانس تیوفلاوین- ..T77

3-4-11- الکتروفورز ژلی پروتئین های محلول لنز چشم طبیعی و تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت در حضور یون کلسیم 77

3-4-12- مطالعه ی اثر محافظتیαA -کریستالین انسانی طبیعی و تغییر یافته  بر اکسایش اسید آسکوربیک در حضور یون مس 79

3-4-13- مطالعه ی فعالیت چاپرونی αA-کریستالین انسانی طبیعی و تغییر یافته در حضور یون مس …. …. 80

:  نتایج و بحث

بخش اول……………………………………………………………………………………………………………………82

4-1- مطالعه ی اثر پراکسی نیتریته شدن بر ساختار، ایجاد حالت الیگومری و توده ای شدن پروتئین های لنز چشم در حضور یون کلسیم…………………………………………………82

4-1-1-نقش پراکسی نیتریت و کلسیم در بیماری زایی عارضه ی آب مروارید……..83

4-1-2-مطالعه ی فرایند پراکسی نیتریته شدن پروتئین های محلول لنز……………..85

4-1-2-1-سنجش تغییر حرکت ژل الکتروفورز پروتئین های لنز تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت……………………………………………………………………………………………………..85

4-1-2-2-سنجش مقدار کربونیل پروتئین های لنز تغییریافته به وسیله ی پراکسی نیتریت………………………………………………………………………………………………………………………..87

4-1-2-3- مطالعه ی فلورسانس ANS پروتئین های لنز تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت…………………………………………………………………………………………………………..89

4-1-2-4-مطالعه ی فلورسانس دی تیروزین پروتئین های لنز تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت…………………………………………………………………………………………………………..89

4-1-2-5-مطالعه ی اسپکتروسکوپی مرئی-فرابنفش پروتئین های کریستالین تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت…………………………………………………………………………….90

4-1-3-مطالعه ی ناپایداری پروتئولیزی پروتئین های لنز  تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت…………………………………………………………………………………………………………..90

4-1-4-مطالعه ی توده ای شدن پروتئین های طبیعی و تغییر یافته ی لنز به وسیله ی پراکسی نیتریت در حضور یون کلسیم………………………………………………………………….92

4-1-5-ارزیابی الیگومری شدن پروتئین های لنز طبیعی و تغییریافته در حضور یون کلسیم به وسیله ی الکتروفورز ژلی……………………………………………………………………………94

4-1-6-مطالعه ی فلورسانس عارضی پروتئین های طبیعی و تغییر یافته لنز در حضور یون کلسیم………………………………………………………………………………………………………………….99

4-1-7-مطالعه ی تشکیل فیبر آمیلوئیدی کریستالین های طبیعی و تغییر یافته در حضور یون کلسیم……………………………………………………………………………………………………101

بخش دوم…………………………………………………………………………………………………………………104

4-2- مطالعه ی ساختار و فعالیت چاپرونیαA -کریستالین های انسانی طبیعی و پراکسی نیتریته شده و بررسی نقش محافظتی آن ها در برابر اکسایش اسید آسکوربیک به وسیله ی یون های مس………………………………………………………………………………………104

4-2-1- بیان زیر واحد هایαA  و αB-کریستالین انسانی در سلول های BL21………………………………………………………………………………………………………………………105

4-2-2-تخلیص پروتئین هایαA  و αB-کریستالین انسانی…………………………………106

4-2-3- مطالعه ی فرایند پراکسی نیتریته شدن پروتئینαA -کریستالین انسانی……………………………………………………………………………………………………………………….108

4-2-3-1- مطالعه ی الکتروفورز ژلی پروتئینαA -کریستالین تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت………………………………………………………………………………………………………..108

4-2-3-2-سنجش مقدار کربونیل پروتئین های αA و αB-کریستالین تغییریافته به وسیله ی پراکسی نیتریت………………………………………………………………………………………..109

4-2-3-3- مطالعه ی فلورسانس تریپتوفان و عارضی پروتئین αA-کریستالین تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت………………………………………………………………………….110

4-2-3-4-مطالعه ی فلورسانس دی تیروزین پروتئین αA-کریستالین تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت………………………………………………………………………………………..111

4-2-3-5-مطالعه ی اسپکتروسکوپی مرئی-فرابنفش پروتئین αA-کریستالین تغییر یافته به وسیله ی پراکسی نیتریت………………………………………………………………………….111

4-2-3-6- مطالعه ی تشکیل فیبر آمیلوئیدی پروتئین αA-کریستالین تغییر یافته . .112

4-2-4- مطالعه ی اثر محافظتیαA -کریستالین انسانی طبیعی و تغییر یافته  بر اکسایش اسید آسکوربیک در حضور یون مس………………………………………………………..114

4-2-5-مطالعه ی فعالیت چاپرونی پروتئینαA -کریستالین طبیعی و تغییر یافته………………………………………………………………………………………………………………………….116

4-2-6- مطالعه ی فعالیت چاپرونی پروتئینαA -کریستالین طبیعی و تغییر یافته در حضور یون مس………………………………………………………………………………………………………..117

………………………………………………………………………………………………….119

……………………………………………………………………………………..121

ساختار و نمو لنز چشم

لنز[1] یک عضو کلیدی انکساری چشم است. لنز دارای شکل دوسوکوژ با خاصیت انکساری بالا و شفافیت کامل است که به کمک قرنیه تصاویر را بر روی شبکیه[2] متمرکز می کند. ساختار شفاف لنز که در پشت عنبیه قرار دارد به وسیله ی زنول ها[3] در زلالیه[4] معلق شده است. زنول ها به جسم مژگانی[5] که پیرامون لنز را احاطه کرده است متصل شده اند. ماهیچه های درون جسم مژگانی با تغییر کشش رباط ها، شکل لنز را تغییر می دهند. چشم با تغییر شکل لنز، می تواند بر روی اشیاء در فواصل گوناگون تمرکز کند که به این عمل تطابق[6] گفته می شود (Michael و Bron 2011، Loh و همکاران 2009). در بزرگسالان، لنز با ضخامت  5/3 تا 4 میلیمتر و با قطر 9 تا ۱۰ میلیمتر دیده می شود Forrester) و همکاران 1996).

 1-1-2- لنز جنینی

لنز چشم یک بافت بدون رگ پوشیده شده با کپسول کلاژنی محکم اما پر منفذ است که از یک لایه از سلول های اپیتلیال در سطح پیشین تشکیل شده است (Donaldson و همکاران 2010، Kuszak 1984). لنز تمام مواد غذایی و اکسیژن را از زلالیه به دست می آورد. در ناحیه ی استوایی لنز، سلول های اپیتلیال تمایز و طویل شدن را آغاز می کنند تا به سلول های فیبری تبدیل شوند. در طول این زمان سلول های اپیتلیال اندامک خود را از دست می دهند و سنتز مقدار زیادی از پروتئین های ساختاری کریستالین را آغاز می کنند (شکل 1-1). این فرایند در طول زندگی با سرعت آهسته تری  همراه  با راندن سلول های فیبری جدیدتر یا جوان تر به ناحیه ی مرکزی (هسته) ادامه پیدا می کند (Jaffe و Horwitz 1991، Lovicu و Robinson 2004). تکامل لنز با فرورفتگی پلاک لنز[7] به طرف فنجان بینایی[8] و تبدیل شدن به حفره ی لنز آغاز می شود. ضمن ادامه ی این فرورفتگی، حفره بسته می شود و وزیکول لنز[9] در انسان طی روز سی و سوم جنینی تشکیل می شود. پس از آن، تمایز سلول های اپیتلیال، پر شدن وزیکول را آغاز می کند تا همه ی حفره در انتهای هفته ی هفتم با سلول های فیبری گرفته شود. سلول های فیبری اولیه که مرکز لنز را اشغال کرده اند هسته جنینی را تشکیل می دهند (Lovicu و Robinson 2004، Kuszak 1984). تکامل لنز بدون از دست دادن همه ی اندامک های متفرق کننده ی نور از سلول های فیبری کامل نمی شود. این عمل در یک فرایند برنامه ریزی شده به وسیله ی پروتئاز ها انجام می شود (Bassnett 2009، Bassnett 2002). لنز بیضی شکل جنینی در آغاز دارای قطر 35/0 میلی متر است که به سرعت رشد خود را آغاز می کند تا به یک اندام بیضی شکل حدود 35 میلی گرم در هنگام تولد تبدیل شود. مطالعات بر روی لنز های انسان در سنین بین شش ماه تا نود و نه سال نشان می دهد که لنز در دو فاز شامل فاز مجانبی (Asymptotic) در طول دوره ی پیش از تولد و ابتدای کودکی و فاز خطی در باقی مانده ی زندگی شخص رشد می کند (Jaffe و Horwitz 1991، Augusteyn 2007). چون لنز از فیبرهایی که نشان دهنده ی سنین مختلف است تشکیل شده، بافت جذابی  برای مطالعه ی اثرات پیری بر عملکرد و ساختار پروتئین است (

1-2بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………………….. .3

1-4   اهداف عمده ی تحقیق …………………………………………………………………………………………. 8

1-5   سوالات اصلی تحقیق……………………………………………………………………………………………. 9

1-5-1 سوالات فرعی تحقیق………………………………………………………………………………………….. 9

1- 6  روند ارائه ی مطالب …………………………………………………………………………………………….. 9

 

فصل دوم   : مروری بر ادبیات موضوع …………………………………………………………………. 11

2-1    مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 12

2- 2  مروری بر مدلهای مکانیابی تحقیق………………………………………………………………………….. 13

2-3 مدل های ایستا  ………………………………………………………………………………………………….. 14

2-3-1  مدلهای ایستای قطعی………………………………………………………………………………………. 15

2-3-2  مدلهای ایستای احتمالی……………………………………………………………………………………. 16

2-4 مدلهای پویا ……………………………………………………………………………………………………….. 17

2-5 خطر زلزله در كشورهای جهان سوم………………………………………………………………………….. 19

2-5-1 ایران و زلزله…………………………………………………………………………………………………… 21

2-6    مروری بر روند امداد رسانی و تخصیص صحیح نیروی انسانی در هنگام زلزله ……………….. 23

2-7   مروری برروند امداد رسانی در زلزله در ایران ………………………………………………………….. 26

2-7-1  فاز اول ………………………………………………………………………………………………………. 26

2-7-2  فاز دوم ………………………………………………………………………………………………………. 26

2-7-3  فاز سوم………………………………………………………………………………………………………. 27

 

فصل سوم   : روش تحقیق   ……………………………………………………………………………….. 28

3-1       مقدمه ………………………………………………………………………………………………………… 29

3-1  اهمیت موضوع تحقیق………………………………………………………………………………………….. 30

3-2    روش انجام تحقیق……………………………………………………………………………………………. 30

3-2-1  حوزه تحقیق …………………………………………………………………………………………………. 30

3-2-2  تكنیک های جمع آوری داده های تحقیق …………………………………………………………….. 30

3-3    نحوه ی بررسی ادبیات موضوع  ……………………………………………………………………………….. 31

3- 4      شرح مسئله و مدل ریاضی برای مسئله مکانیابی ایستگاه های فوریت پزشکی ……………… 31

3-4-1   بیان مفاهیم و شرح مسئله……………………………………………………………………………….. 31

3-4-2   پوشش دهی ……………………………………………………………………………………………….. 31….

3-4-3   سطح ادغام نقاط تقاضا…………………………………………………………………………………… 31

3-4-4    بازآرایی……………………………………………………………………………………………………… 32

3-4-5    سرعت تردد و فواصل………………………………………………………………………………….. 32

3-4-6   وابستگی سرعت تردد آمبولانس ها به بازه زمانی و منطقه جغرافیایی…………………………. 33

3-4-7    شرح مسئله………………………………………………………………………………………………… 33

3-4-8    مدل سازی ریاضی مسئله……………………………………………………………………………….. 34

3-4-9   فرضیات مدل………………………………………………………………………………………………. 34

3-4-10 تعریف علائم و پارامترها و متغیرهای تصمیم……………………………………………………….. 35

3-4-11   پارامترها ………………………………………………………………………………………………….. 35

3-4-12  متغیرهای تصمیم…………………………………………………………………………………………. 38

3- 4-13  مدل ریاضی مسئله………………………………………………………………………………………. 38

3-4-14 لزوم پویایی مدل و حل هم زمان دو مسئله بازآرایی و تخصیص………………………………. 41

3-4-15  اعتبارسنجی و بررسی كیفیت نتایج حاصل از مدل………………………………………………… 42

3-4-16 پیچیدگی مدل………………………………………………………………………………………………. 44

3-5   شرح مسئله و مدل ریاضی برای مسئله تخصیص نیروی انسانی در زلزله …………………….. 44

3-5-1  بیان مفاهیم و شرح مسئله ……………………………………………………………………………….. 44

3-5-2   نواحی عملیاتی شهر آسیب دیده………………………………………………………………………… 45

3-5-3   پارامترها و توابع موثر در مدل…………………………………………………………………………… 45

3-5-4   افراد نجات یافته در طول یک دوره عملیات نجات………………………………………………… 46

3-5-5   نحوه محاسبه تابع تعداد نیروهای نجات………………………………………………………………. 47

3-5-6   نحوه بدست آوردن تعداد نیروهای نجات……………………………………………………………… 47

3-5-7   احتمال زنده ماندن افراد نجات یافته……………………………………………………………………. 48

3-5-8   عوامل تاثیر گذار  آب و هوا……………………………………………………………………………… 51

3-5-9   عوامل تاثیر گذار  ساختمان ……………………………………………………………………………… 51

3-5-10 پیچیدگی مدل و مشکالات جمع آوری اطلاعات……………………………………………………. 51

فصل چهارم    : روش حل مسئله  ………………………………………………………………………… 53

4-1    مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 54

4- 2  الگوریتم مورد استفاده در مکانیابی ایستگاه های امداد رسان …………………………………………. 55

4-2-1 الگوریتم تبرید ………………………………………………………………………………………………… 55

 

4-2-2 برنامه سرد سازی……………………………………………………………………………………………… 56

4-2-3 درجه حرارت آغازین……………………………………………………………………………………….. 56

4-2-4 دمای پایانی…………………………………………………………………………………………………….. 57

4-2-5 كاهش دما………………………………………………………………………………………………………. 57

4-2-6 تعداد تكرار در هر دما……………………………………………………………………………………….. 57

4-3 شرح كلی رو ش حل ابتكاری…………………………………………………………………………………. 58

4-4  مرحله ی اول: توزیع آمبولانس ها و تخصیص بیماران در هر دوره………………………………….. 60

4-4-1 الگوریتم( SA1 ) Simulated Annealing ………………………………………………………………….. 60

4-4-2 الگوریتم( SA2 ) ) Simulated Annealing………………………………………………………………… 63

4-5 مرحله دوم: بازآرایی آمبولانس ها…………………………………………………………………………….. 66

4- 6  الگوریتم مورد استفاده در مکانیابی ایستگاه های امداد رسان …………………………………………. 67

4-6-1  نحوه محاسبه تعداد افراد نیازمند كمك………………………………………………………………….. 71

4-6-2  نحوه محاسبه نیروهای دردسترس شهر آسیب دیده …………………………………………………. 71

4-6-3  نحوه بدست آوردن نفر-ساعت كار مورد نیاز…………………………………………………………. 72

4-6-4  نحوه بهبود سیستم نجات…………………………………………………………………………………… 72

4- 7 یادآوری مدل ریاضی و الگوریتم های مورد استفاده……………………………………………………… 73

4-7-1 الگوریتم شناسایی شهرهای امدادرسان……………………………………………………………………. 74

4-7-2  تخصیص نیروهای نجات به شهرهای مدل…………………………………………………………….. 76

 

 

فصل پنجم     : نتایج و تجزیه تحلیل محاسباتی  ………………………………………………….. 84

5-1    مقدمه.. ………………………………………………………………………………………………………….. 85

5- 2  نحوه به کارگیری نرم افزار به کار رفته در مسئله مکانیابی ……………………………………………. 85

5-3  طراحی مثالهای آزمایشی………………………………………………………………………………………. 86

5-4  تعیین پارامترها در الگوریتم های شبیه سازی تبرید ارائه شده………………………………………….. 87

5-5  انجام آزمایشات و تحلیل نتایج………………………………………………………………………………. 89

5-6  بررسی كارایی الگوریتم های فراابتكاری پیشنهادی………………………………………………………. 92

5- 7  آزمون نمونه مدل در  مسئله تخصیص صحیح نیروی انسانی در زلزله……………………………… 93

 

فصل ششم: جمع بندی و پیشنهادات برای تحقیقات آتی…………………………………………. 99

6-1    مقدمه …………………………………………………………………………………………………………. 100

6- 2  جمع بندی تحقیق …………………………………………………………………………………………… 100

6-3 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………. 101

6-4 پیشنهادات برای تحقیقات آتی………………………………………………………………………………. 102

مراجع …………………………………………………………………………………………………………………. 104

پیوستها       110

فهرست شکلها

شکل 2-1 دسته بندی مدل های موجود مکانیابی مراکز خدمات فوریتهای پزشکی …………………….. 13

شکل 2-2 جمعیت شهری مورد تهدید زلزله در جهان ………………………………………………………. 19

شکل 2-3 سهم هزینه های جهان كه صرف تحقیقات مهندسی در  زلزله می شود …………………….. 20

شکل 2-4 متوسط تعداد تلفات به ازای زلزله های مرگبار …………………………………………………… 20

شکل 2-5  نقش زلزله های  بزرگ ………………………………………………………………………………. 21

شکل 3-2 نرخ واقعی و تخمینی نجات یافتگان با توجه به نوع ساختمان ……………………………….. 48

شکل 3-3 نمودار درصد تجمعی افراد نجات یافته (زنده)در برابر زمان ………………………………….. 49

شکل 3-4 احتمال زنده ماندن افراد خارج شده از زیرآوار در برابر زمان ………………………….. 49

شکل 4-1 فلوچارت الگوریتم ابتکاری ارائه شده ………………………………………………………… 59

شکل 4-2 فلوچارت الگوریتم 1SA …………………………………………………………………………. 61

شکل 4-3 فلوچارت الگوریتم2SA…………………………………………………………………………… 64

شکل 4-4 افراد فعال در شهر آسیب دیده …………………………………………………………………… 68

شکل 4-5 افراد نجات یافته برحسب زمان………………………………………………………………….. 68

شکل 4-6 افراد نجات یافته از زیر آوار و افراد نجات یافته در برابر زمان…………………………. 69

شکل 4-7 افراد نجات یافته برحسب زمان………………………………………………………………….. 70

شکل 4-8 افراد خارج شده از زیر آور و افراد نجات یافته در برابر زمان………………………….. 70

شکل 5-1 روند جواب های الگوریتم های فراابتکاری برای مسئله شماره 6 …………………… 91

شکل 5-2 روند جواب های الگوریتم های فراابتکاری برای مسئله شماره 9……………………. 92….

شکل 5-3 روند جواب های الگوریتم های فرا ابتکاری برای مسئله شماره 16………………… 93

شکل 5-4 گزارش مربوط به حل مدل دقیق توسط نرم افزار  لینگو………………………………… 94

 

فهرست جداول

جدول 2-1 تعداد زلزله های بزرگ در هر کشور با توجه به جدول آماری………………………………… 22

جدول 3-2 تلفات مربوط به زلزله در هر كشور…………………………………………………………………. 22

جدول 3-1 نتایج در نظر گرفتن هم زمان مسائل بازآرایی و تخصیص…………………………………….. 42

جدول 3-2 بررسی کیفیت جوابهای حاصل از مدل…………………………………………………………….. 43

جدول 4-1 نمونه ای از ایجاد جواب ابتدایی برای تخصیص آمبولانسها  به مراكز………………………. 62

جدول 4-2 ترتیب تصادفی از 10 نقطه ی تقاضا……………………………………………………………… 63

جدول 4-3 زمان رسیدن و تعدا نیروهای امدادمربوط به شهرهای امداد رسان……………………………. 69

جدول 5-1 مقادیر بررسی شده برای انتخاب مقادیر مناسب پارامترها……………………………… 87

جدول 5-2 مقادیر انتخاب شده برای پارامترها…………………………………………………………….. 88

جدول 5-3 مقایسه ی نتایج روش حل دقیق و الگوریتم ابتكاری ارائه شده ………………… 90

جدول 5-4 اطلاعات مربوط به شهر مثال……………………………………………………………………. 93

جدول 5-6 زمان لازم برای شروع به كار شهرها در شهر دیگر………………………………………. 94

جدول 5-7 حل بدست آمده توسط حل مدل دقیق توسط نرم افزا لینگو …………………………. 95

جدول 5-8 زمان اتمام عملیات در شهرها با توجه به حل مدل توسط………………………………. 95

جدول 5-9 حل بدست آمده از حل مدل خطی توسط نرم افزار لینگو……………………………… 96

جدول 5-10 مقایسه حل مدل دقیق و حل مدل خطی توسط نرم افزار لینگو……………………. 96

جدول 5-11 زمان اتمام عملیات در شهرها ……………………………………………………………….. 97

جدول 5- 12 حل بدست آمده از حل مدل خطی با توجه به برش در مرحله 1……………….. 98

 

چکیده

بررسی های اخیر بیانگر ان است که زلزله نسبت به سایر بلاهای طبیعی منجر به تلفات بیشتری میگردد زلزله هزینه ایی بیش از سه ترلیون دلار و تلفاتی بیش از دو ملیون نفر را از سال 1950 تا کنون منجر شده است.این پژوهش با توجه به وضعیت بحرانی کشور ایران که در محل تقاطع سه صفحه تکتونیک در امتداد گسلهای آلپ – هیمالیا قرار دارد که در نتیجه در بین کشورهای منطقه از بیشترین آمار وقوع زلزله برخور دار است صورت پذیرفته تا کمکی به این وضعیت بحرانی کشور صورت پذیرد و در این پژوهش دو مورد اصلی مورد بررسی قرار میگیرد  الف ) نحوه مکانیابی صحیح ایستگاه های امداد و نجات با هدف حداکثر رساندن پوشش تقاضا و کاهش زمان امداد و نجات قبا از زلزله و از انجا که وقوع زلزله با توجه به پیشینه کشور و واقع شدن کشور ایران در محل تقاطع  چندین گسل امری حنمی به نظر میرسد اقدام بعد از زلزله یعنی موضوع دوم ب ) تخصیص صحیح نیروهای امداد و نجات با هدف به حداکثر رساندن نجات نیروی های آسیب دیده و کاهش تلفات و خسارات وارده بر اثر زلزله را مورد بررسی و ارزیابی قرار میدهد . مراكز خدمات فوریت های پزشكی با رسیدگی به موقع به بیماران باعث كاهش  مرگ و میر و زیان های جبران ناپذیر ناشی از جراحات و صدمات می شوند، از آنجا كه در اینگونه مسائل هدف نجات جان انسان هاست، پیشنهادها و راهكارهایی كه قادر به بهبود عملكرد این مراكز باشند بسیار مورد استقبال واقع می شوند. یكی از مهم ترین پارامترها در ارائه ی با كیفیت خدمات فوریت های پزشكی، زمان ارائه ی این خدمات است. محل استقرار این مراكز نقش اساسی در كاهش زمان پاسخ به تقاضا دارد و از این رو، مكان یابی این مراكز در سطح شهرها به خصوص شهرهای بزرگ و پرجمعیت در هنگام وقوع زلزله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. مدیران اینگونه مراكز عمدتاً با چهار دسته از مشكلات روبه رو هستند:

• مكان یابی مراكز خدمات فوریت های پزشكی 2-تخصیص تقاضای موجود برای خدمات فوریت های پزشكی بین مراكز و بیمارستان های مختلف 3- بازآرایی آمبولانس ها در این مراكز 4- تخصیص نیروهای امداد و نجات پس از وقوع  زلزله با هدف کاهش تلفات و خسارات وارده.

در این تحقیق به منظور پاسخ به سوالات مطرح شده، برای هر یک از  مسایل مورد بررسی این پژوهش (جانمایی و مکانیابی ایستگاه های امداد و نجات ، تخصیص صحیح نیروی انسانی) یك  مدل ریاضی به صورت مجزا ارائه شده است، كه با درنظرگرفتن شرایط پویا برای مسئله، در افق برنامه ریزی موردنظر  اقدام به یافتن بهترین مكانها برای استقرار این مراكز، تعداد آمبولانس های موجود در هر مركز، بازآرایی بهینه در بازه های  زمانی و بهترین نحوه تخصیص ظرفیت مراكز خدمات فوریت های پزشكی و بیمارستان ها به تقاضاهای موجود ، و به دنبال ارائه روشی جهت تخصیص صحیح نیرو های امداد  و نجات برای کاهش تلفات نیروی انسانی و کاهش خسارات وارده بر اثر وقوع زلزله می باشد که به دلیل درجه ی بالای  پیچیدگی مسئله و نیاز به حافظه و زمان بالا برای یافتن پاسخ ها، در خصوص هر یک از مسئله های قید شده به صورت  مجزا از یک مدل استفاده میشود ، در مسئله مکانیابی ایستگاه های امداد و نجات  یک الگوریتم ابتكاری تركیبی كه در آن از دو الگوریتم فراابتكاری شبیه سازی تبرید استفاده شده است، به منظور حل مسئله پیشنهاد شده است. سپس تعدادی آزمایش با بهره گرفتن از این الگوریتم انجام می شود و نرم افزار گمز[1] مورد استفاده قرار گرفت و در مسئله تخصیص صحیح نیروهای  امداد و نجات در هنگام زلزله از الگوریتم های پیشنهاد می گردد، و نرم افزار لینگو[2] برای حل مسائل و مثالهای ارائه شده برای تخصیص صحیح نیروی انسانی  به منظور حل مسئله پیشنهاد شده است. سپس تعدادی آزمایش با بهره گرفتن از الگوریتم های پیشنهادی انجام میگردد  .

کلمات کلیدی : مکانیابی ، بازآرایی ، تخصیص نیروی انسانی ، خدمات فوریت پزشکی ، شبیه سازی تبرید

-1  مقدمه

زلزله در اثر حركت در پوسته زمین رخ میدهد، زلزله ها عمدتا در نزدیكی خطوط گسل رخ می دهند. بررسیهای اخیر بیانگر آن است كه زلزله نسبت به سایر بلاهای طبیعی منجر به تلفات بیشتری می گردد. زلزله هزینه ای بیش از سه ترلیون دلار و تلفاتی بیش از دو میلیون نفر را از سال ۱۹۵۰ تا كنون موجب شده است [3]  آگاهی از چگونگی اندازه گیری زلزله ها مفید می باشد، اما دانستن زمان و مكان رخداد زلزله برای ایجاد و توسعه یک الگوریتم جهت مکانیابی ایستگاه های امداد و نجات و تخصیص بهینه نیروهای امداد رسان جهت  امدادرسانی بهینه، حیاتی می باشد. متاسفانه دانشمندان هنوز موفق به توسعه ابزار پیش بینی زلزله كه قابل اطمینان باشد، نشده اند، با این وجود، شیوه ای برای تعیین احتمال رخداد زلزله در یک منطقه معین ارائه شده است که به رابطه بین منطقه جغرافیایی و زلزله به نقشه خطر زلزلهمعروف است .

برنامه ارزیابی خطر زلزله جهانیدر سال 1992توسط برنامه بین المللی قسمت سخت زمین با هدف تعیین خطر زلزله برای همه مناطق زمین راه اندازی شد. [3]  با بهره گرفتن از شیوه های مهندسی زلزله، متخصصین هر كشور یک نقشه خطر نسبی زلزله را برای هركشور توسعه داده اند.این نقشه ها به ملتها اجازه می دهد تا سطح آسیب پذیر بودن خود در مقابل زلزله را بسنجند و با بهره گرفتن از آن مکانیابی احتمالی  مناسبی جهت استقرار مراکز خدمات فوریتهای پزشکی در هنگام وقوع زلزله و تخصیص بهینه نیروهای امداد و نجات و سیستمهای امدادرسانی مناسبی را طراحی كنند.

 

1-2 بیان مسئله

بررسیهای اخیر بیانگر آن است كه زلزله نسبت به سایر بلاهای طبیعی منجر به تلفات بیشتری می گردد. زلزله هزینه ای بیش از سه ترلیون دلار و تلفاتی بیش از دو میلیون نفر را از سال ۱۹۵۰ تا كنون موجب شده است[3] برخی از زلزله ها به اندازه ای قدرتمند هستند كه میتوانند باعث فروریختن ساختمانهای  بزرگ و زیر آوار ماندن و در بسیار از موارد صدمه دیدگی و مرگ ساكنین گردند با كمك امدادرسانان آموزش دیده مانند نیروی ارتش، مامورین آتشنشانی، و مامورین پلیس، می توان افراد زیر آوار را نجات داد. هر كشوری باید شیوه ای موثر برای سازماندهی و اعزام امدادرسانان به محلهای مناسب داشته باشد. برخی كشورها مانند چین و ژاپن، دارای مدلهای امدادرسانی پیشرفت های هستند. همچنین در این  كشورها، كلیه ارگانها دولتی در راستای بهبود هر چه بیشتر عملیات امداد، بسیج  می گردند . با این وجود، بسیاری از ملتها هنوز فاقد مدلهای امدادرسانی قابل قبول می باشند. چنین امری بسیار ، مصیبت بار است. در ۱۷ آگوست سال ۱۹۹۹ ، زلزله ای به اندازه 2/ 7در مقیاس ریشتر قسمتی از ترکیه را لرزاند ، در اثر فقدان مدل امدادرسانی موثر، ۲۰۰۰۰ نفر جان خود را از دست دادند. برای مقایسه می توان به زلزله ای با اندازه مشابه كه چین را چند سال قبل از این رخداد لرزاند اشاره نمود. در زلزله مذكور فقط ۳۰۰۰ نفر جان باختند [ ۳]. دولت تركیه به علت سیستم امدادرسانی ضعیف خود به شدت مورد انتقاد قرار گرفت. شیوه مناسبی برای اعزام امدادرسانان به منطقه آسیب دیده وجود نداشت كه این امر موجب تاخیر زیاد در عملیات نجات شد. همچنین فقط ۱۱۷ دكتر به منطقه اعزام گردید. سرانجام، مسئولین شهر از شدت ناامیدی به نیروهای انگلیسی پناه بردند [ ۳]. در این میان، هزاران فرد نیازمند به كمك جان خود را از دست دادند. در كشور ایران، وضع از این هم بدتر است. زلزله ۲۶ دسامبر سال ۲۰۰۳ بم شاهد عینی این حقیقت است.اندازه این زلزله 7/6 در مقیاس ریشتر بود . تلفات ناشی از این زلزله بیش از ۴۲۰۰۰