مقدمة وحدود الذكاء الاصطناعي في الهندسة الكهربائية والإلكترونية

المكاسب:

• القدرة على التمييز بين الأماكن التي يتسارع فيها الذكاء الاصطناعي والأماكن التي يكون فيها خطرًا في عمل الدوائر والطاقة والنظام المدمج
• القدرة على شرح سبب إلزامية التحقق والموافقة الهندسية في الأعمال الكهربائية التي تنطوي على سلامة الحياة والممتلكات.
• القدرة على وضع مخرجات الذكاء الاصطناعي كمسودة مدخلات ليتم تدقيقها، وليس كبديل للحكم الهندسي

عندما تشاهد يوم مهندس الكهرباء والإلكترونيات، فإن الصورة التي تظهر متشابهة في معظم الفرق: قراءة أوراق البيانات، وملء جداول البيانات، وكتابة التعليمات البرمجية وتصحيح الأخطاء، ورسم المخططات، والبحث عن المعايير، وإعداد تقارير الاختبار، والبريد الإلكتروني، والاجتماعات. وبعبارة أخرى، فإن الوقت المخصص للجزء "الهندسي" الفعلي، أي الحكم على تصميم نظام آمن ودقيق، يتم سحقه في ظل العمل المتكرر. وهنا يأتي دور الذكاء الاصطناعي. الذكاء الاصطناعي لا يتولى التصميم نيابةً عنك؛ فهو يؤهلك للتصميم، وينتج المسودات، ويسرع العمليات الحسابية، ويضع المعلومات المعالجة أمامك لاتخاذ القرار. في هذه الوحدة، سنوضح في أي مراحل سير العمل الكهربائي الإلكتروني يضيف الذكاء الاصطناعي قيمة حقيقية، وما هي القرارات التي يجب أن تظل بالتأكيد في يد المهندس، وانضباط السلامة الذي يجب عليك الالتزام به عند القيام بذلك. الهدف واضح: وضع الذكاء الاصطناعي ليس كـ "مصمم آلي" ولكن كمساعد منضبط يتم التحقق من مخرجاته في كل مرة.

في أي الشركات يوجد مسرع الذكاء الاصطناعي، وفي أي الشركات يكون الأمر محفوفًا بالمخاطر؟

تقع الأعمال الكهربائية والإلكترونية على نطاقين من حيث نتائجها. فمن ناحية توجد وظائف مكتبية قابلة للإلغاء ومنخفضة المخاطر؛ وفي المقابل هناك قرارات لا رجعة فيها تمس بشكل مباشر سلامة الأرواح والممتلكات. تختلف قيمة الذكاء الاصطناعي حسب المكان الذي تقف فيه في هذا الطيف.

نوع العمل

مساهمة الذكاء الاصطناعي

دور المهندس

ورقة البيانات/الملخص القياسي

قم بإزالة العنصر ذي الصلة من المستند الطويل

التحقق من القيمة من المصدر الرسمي

مسودة الكود (MCU، بايثون)

الهيكل العظمي وتوليد الوظائف

التسجيل والتوقيت والتحقق من الاختبار

العمل التمهيدي للحساب

إعداد الصيغة، الرقم الأول

الوحدة والرتبة والتحكم القياسي

التوثيق

مسودة التقرير/BOM/إجراءات الاختبار

الدقة الفنية والمصطلحات

تنسيق الحماية

اقتراح، سيناريو

الاختيار النهائي والموافقة

التكليف

مسودة قائمة المراجعة

القياس والتوقيع في الميدان

القاعدة بسيطة: خطر مخرجات الذكاء الاصطناعي يساوي الضرر الذي سيحدثه هذا المخرج إذا ارتكب خطأ. إن الخطأ الإملائي في تسمية المحور غير ضار؛ يمكن أن يؤدي الخطأ في حساب إعداد تيار القاطع إلى نشوب حريق. لذا فإن السؤال الأول الذي يجب طرحه قبل استخدام المخرجات هو: "ماذا يحدث إذا كان هذا خطأ ومن سيلاحظ؟"

انتبه: يُنتج الذكاء الاصطناعي نصًا بطلاقة وواثقًا. الطلاقة ليست ضمانة للدقة. يمكن لنموذج اللغة "تلفيق" (الهلوسة) الصيغ المعقولة وأرقام العناصر وقيم ورقة البيانات حتى عندما لا يحتوي على بيانات حقيقية. وفي الكهرباء، هذا لا يبقى على الورق؛ تحول إلى عطل أو تلف أو حادث في الميدان.

القرارات التي ينبغي أن تترك للمهندس

لا ينبغي أبدًا أن تكون بعض القرارات آلية بالكامل. وهي تشكل مخاطر فنية وقانونية وأخلاقية:

• الاختيارات المهمة للسلامة: تصنيف الكسارة/المصهر، وتنسيق الحماية، وفئة التأريض والعزل.
• التشغيل والتنشيط: قرار تطبيق الجهد على لوحة أو محرك أو خط كهرباء اللوحة لأول مرة.
• إعلان المطابقة القياسية: تتطلب عبارة "هذا التصميم يتوافق مع المعيار ذي الصلة" توقيع المهندس.
• قيم الاتصال بالبشر: عتبة حماية التيار المتبقي، جهد اللمس، حدود EMC/EMF.

تحذير: حتى لو أدت الحسابات التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي إلى شيء مثل "50 أمبير يكفي"، فمن غير المقبول تطبيقها دون أن يتحقق مهندس منها من خلال تيار الدائرة القصيرة والانتقائية وقوة الكابل. يجب التحقق من كل مخرجات السلامة الحرجة بشكل مستقل والموافقة عليها من قبل المهندس المعتمد قبل التنفيذ.

نظام التحقق: تحكم ثلاثي الطبقات

لاستخدام مخرجات الذكاء الاصطناعي بعين المحرر والمدقق وليس بشكل أعمى، قم بتطبيق عنصر تحكم ثلاثي الطبقات:

1. الوحدة والرتبة (فحص العقل): هل وحدة النتيجة صحيحة؟ هل الحجم معقول جسديًا؟ إذا كان هناك خسارة قدرها 500 كيلوواط في محول 100 كيلو فولت أمبير، فهذا يعني وجود خطأ في مكان ما.
2. إعادة الإنتاج بشكل مستقل: قم بإعادة إنتاج العملية الحسابية يدويًا، باستخدام الآلة الحاسبة، أو باستخدام عملية Python/SPICE القصيرة. إذا أعطت طريقتان مختلفتان نفس النتيجة، تزداد الثقة.
3. التحقق من المعيار والمصدر: يجب تأكيد كل رقم عنصر وقيمة ورقة البيانات والحد الذي تقدمه منظمة العفو الدولية حرفيًا من المصدر الرسمي.

مطالبة التحقق (تسهل التحقق من المخرجات): "اذكر بوضوح جميع الافتراضات والصيغ والوحدات التي استخدمتها في حساب ما يلي. اعرض كل خطوة وسيطة في سطر منفصل. حدد القيمة القياسية أو رقم ورقة البيانات التي استخدمتها مع علامة "المصدر مطلوب"، ولا تقم بتكوين أي أرقام لا تعرفها على وجه اليقين."

موجه ضعيف / موجه قوي

ضعيف:"أخبرني عن المقطع العرضي للكابل المناسب لهذا المحرك."(النتيجة: رقم واحد بدون سياق؛ ليس من الواضح ما هو التيار والطول وطريقة التثبيت وحد انخفاض الجهد المفترض.)قوي:"احسب مبدئيًا المقطع العرضي للكابل النحاسي للشروط التالية واعرض الخطوات: - المحرك: 15 كيلو واط، 400 فولت، ثلاثي الطور، cosφ 0.85، الكفاءة 0.90 - طول الكابل: 60 مترًا، تركيب القناة، درجة حرارة محيطة 35 درجة مئوية - انخفاض الجهد المسموح به: 3% احسب التيار، وانخفاض الجهد والقدرة الاستيعابية للتيار الحراري بشكل منفصل. قم بتدوين الوحدة في كل خطوة. لاحظ ضرورة التحقق من النتيجة من خلال الجدول القياسي ذي الصلة؛

الفرق هو أن الموجه القوي يعطي كلاً من المدخلات الفعلية والحدود (لا تعلن، تظهر الخطوات) للنموذج. وهذا يجعل الإخراج قابلاً للتدقيق.

حالة صغيرة

يقوم مهندس الأنظمة المضمنة دينيز بطباعة كود قراءة ADC لبطاقة قياس درجة الحرارة إلى الذكاء الاصطناعي. يضع الذكاء الاصطناعي الصيغة بافتراض أن الجهد المرجعي لـ ADC 12 بت هو 5 فولت. يفتح دينيز ورقة بيانات البطاقة؛ المرجع هو في الواقع 3.3 فولت. وافتراض الذكاء الاصطناعي بـ 5 فولت سيؤدي إلى قراءة كل قياس بانحياز بنسبة 50% تقريبًا. يقوم البحر بإصلاح المرجع ورفع الكود على البطاقة ومقارنة القراءة بمقياس الحرارة الفعلي عند درجة حرارة معروفة. أعطى الذكاء الاصطناعي السرعة. وأضاف البحر مصداقية من خلال التحقق من الفرضية وتأكيدها بالقياس. إذا تم الوثوق بالذكاء الاصطناعي بشكل أعمى، فسيتم نقل الخطأ إلى الميدان.

الأخطاء الشائعة

• قبول افتراضات الذكاء الاصطناعي (الجهد المرجعي، ودرجة الحرارة، ونوع الموصل) دون سؤال.
• تطبيق قيم السلامة الحرجة (الكسارة، الحماية، التأريض) دون التحقق.
• عدم ملاحظة أرقام أوراق البيانات المختلقة وأرقام العناصر القياسية.
• بافتراض أن الكود "يعمل" دون قياسه في الأجهزة.
• تجاوز التحكم في مستوى الصوت. يطل على ارتباك V، A، W، VA، VAR.
• استبدال مخرجات الذكاء الاصطناعي بالموافقة الهندسية.

نصيحة: اطرح الأسئلة الثلاثة التالية على كل مخرجات الذكاء الاصطناعي: (1) ما هي الافتراضات التي توصلت إليها هذه النتيجة، وهل الافتراضات صحيحة؟ (2) هل قمت بإعادة إنتاج هذا بطريقة مستقلة؟ (3) هل هذا الأمان أمر بالغ الأهمية، وإذا كان الأمر كذلك، فهل حصلت على التحقق والموافقة الرسمية؟ إذا كانت الثلاثة واضحة، تابع.

باختصار

• يضيف الذكاء الاصطناعي السرعة والنطاق في مراحل الإعداد والحساب والترميز والتوثيق للأعمال الكهربائية والإلكترونية؛ لكنه ليس صاحب القرار.
• إن مخاطر النتيجة تساوي الضرر الذي ستسببه إذا ارتكبت خطأ؛ تتطلب الأعمال الحيوية المتعلقة بالسلامة التحقق المستقل وموافقة المهندس.
• النص المرن ليس نصًا صحيحًا؛ يجب التحقق من كل افتراض ورقم وقيمة قياسية.
• ثلاث طبقات من التحكم (الوحدة/الرتبة، النسخ المستقل، التحقق من المصدر) تجعل المخرجات موثوقة.
• يعطي الموجه القوي المدخلات الفعلية والحدود معًا للنموذج.
• ضع الذكاء الاصطناعي على أنه "مساعد سريع تتم مراقبة كل مخرجاته".

مهمة التطبيق

اطلب من الذكاء الاصطناعي أن يحل عملية حسابية أجريتها مؤخرًا (المقطع العرضي للكابل، واختيار المقاوم، وفقدان الطاقة، وما إلى ذلك) من الصفر. ثم قم باستخراج كل افتراض ورقم في الإخراج إلى قائمة؛ قرر "تم التحقق / المورد المطلوب / الخاطئ" لكل منها. أعد إجراء العملية الحسابية بنفسك، إما يدويًا أو باستخدام لغة بايثون قصيرة، وقارن بين النتيجتين. إذا كان مختلفا، معرفة السبب. يبني هذا التمرين عادة استخدام الذكاء الاصطناعي مع انضباط المدقق.