Doğal ve Yapay Otomasyon Sistemleri

Günümüz endüstrisinde sıklıkla kullanılınan PC tabanlı test, ölçüm ve kontrol amaçlı otomasyon ve enstrumantasyon teknolojilerinin ana esin kaynağı genel canlı yapısının en mükemmeli sayılan insan vucududur. Özellikle insandaki beş duyu ve beyin fonksiyonları enstrumantasyon ve PC tabanlı otomasyon için ana model kabul edilebilir. Hatta bu sebepledir ki geliştirilen sistemlerin birçoğunda yapay zeka, yapay burun, makina görme, hafıza, gibi biyoloji biliminde de kullanılan ortak terimler kullanılır.
Bugün teknolojinin ulaştığı son noktadan bakıldığında insan yapısı " koruyucu bir kılıf (Deri) ile kaplanmış ve fiziksel dengeyi sağlayan konstrüksiyon (iskelet) içinde yerleştirilmiş çeşitli enstrumanların (organ), merkezi bir birim tarafından (Beyin) kontrol ve organize edilmesi (Sempatik, para sempatik sistemler ve şuur)" şeklinde tanımlanabilir. Bu tanımlamadan bakıldığında, organ olarak isimlendirilmiş farklı amaç ve görevlere yönelik çalışan enstrumantasyon sistemlerinin kendi görevlerini bağımsız (otomatik) olarak yapmakla birlikte merkezi sisteme network ile (sinir sistemi) bağlı oldukları ve gerektiği durumlarda merkezi kontrol birimi tarafından denetim altına alındıkları belirtilebilir.

Örneğin Kalp, karaciğer, böbrek, akciğer vb diğer iç organlarımız merkezi sistemden bir emir beklemeden gerekli durumlarda ve diğer organlarla belli bir koordinasyon içinde sürekli olarak çalışmalarına devam ederler (LAN). Eğer sistemde tanımlı ya da tanımsız bir hata olursa (doku bozulması, dış müdahale, çevresel etkiler, genetik nedenlere bağlı bozulmalar sonucu oluşan dejenerasyonlar, enfeksiyon ve virütik etkiler,vb ) bu durum beyin tarafından çoğu kez sistem hatası olarak (error) algılanır ve ağrı, ateş, baş dönmesi, şuur kaybı, titreme vb tepki mesajlarına paralel olarak geçici fonksiyon bozukluğu ve/veya hastalık olarak tanımlanır (displey edilir).
Bunlar dışında iç organlarımız kadar hayati olmasada bazı organlarımız vardır ki herhangi birinin yokluğunda bile yaşantımız büyük oranda imkansızlaşır ve hayat kalitemiz bozulur. Bu önemli organlarımıza beş duyumuzu oluşturan "Görme koklama, işitme, tadalma ve dokunma" fonksiyonlarımız ve İskelet kas ve eklemlerden oluşan hareket sistemimiz örnek verilebilir. Bu organlarımızdan özellikle görme ve işitme fonksiyonlarımızı ve hareket sistemimizi beynimizin ilgili fonksiyonlarıyla birlikte basit bir örnek içinde ele alarak günümüzün test, ölçüm ve otomasyon teknolojileriyle benzeşimi tanımlanabilir.
Özet olarak sözü edilen bu organlarımızla günümüzün PC tabanlı test ve otomasyon teknolojileri arasında sınırlı da olsa benzeşim ve bağıntı bulabilmek mümkündür. Görme fonksiyonumuz yapay görme ya da Makina görme (Machine vision) diye tanımlanan kontrol sistemiyle; işitme fonksiyonumuz akustik analizle ve hareket sistemimizde çok eksenli servo ya da step motorlu hareket kontrol sistemiyle ve nihayet beynimizin fonksiyonları ise bilgisayarın bugün ulaştığı işlevsel özelliklerle büyük oranda benzeşim içindedir. Örneğin İnsan gözü belli bir ışık değeri altında ve daha önceden öğrenilmiş olan objeleri tanımlar. (Genetik bilgi aktarım zinciri konu dışı tutulmaktadır) Objelerden gelen renk ve geometrik bilgiler ışık demeti olarak gözümüzün merceğinden geçerken ayni anda göz kapağımızında katkısıyla iris tarafından ışık şiddeti ayarlanır ve gelen görüntü göz merceği tarafından netleştirilerek retina üzerindeki sarı leke üzerine odaklanır. Burada bulunan sinir uçları tarafından alınan görüntü beynimizin görme merkezine ulaştırılır. Görüntüsü algılanan bu cismin ayni anda çıkarttığı gürültünün belli frekanstaki ses dalga karakteristiğinin yayılımı, kulak kepçesi tarafından toplanarak kulak zarının yeterince (!) titreşebilmesi için yükseltilir ve kulak içine gönderilir.

 Bu ses dalgası titreşen kulak zarına bağlı örs, özengi ve çekiç kemikleri tarafından iç kulaktaki salyangoza ulaştırılır. Burada bulunan sinir uçları tarafından algılanan ses dalgaları sinirler vasıtasıyla beyindeki ilgili bölüme ulaştırılır.
Gerçek zamanlı olarak ve çoklu işlem kabiliyetine sahip beynimiz tarafından algılanan ve daha önceden tanımlanmış ya da öğrenilmiş bu obje ve ses bilgisi beynin zeka ve hafıza bileşenleri tarafından karşılaştırılır. Bir yığın karmaşık işlemler sonucunda hızla yorumlanan bu bilgiler reaksiyon olarak ifade edilerek ilgili eklem ve kaslara sinir sistemi yoluyla uyarı bilgisi (çıktı) gönderilir ve gerçek zamanlı olarak gerekli organlar için belirlenen eksenlerde hareket ve/veya farklı diğer tepkiler ( terleme, istem dışı reaksiyonlar vb) sağlanır...
Varsayıma dayalı bu seneryo, 'Klakson çalarak hızla üstümüze gelen bir arabayı fark ettiğimiz sırada korkarak hızla kenara zıplama' tepkisinin teknolojik benzeşim açısından kısa hikayesi olarak tanımlanabilir
Gözümüzdeki irisin ışık filtresine, sarı lekenin CCD ye, kulak kepçesinin yönlendirilmiş çanak antene kulak zarının mikrofona, salyangozun ses filtresine; kol, bacak, boyun ve diğer kasların step ya da servo motora; göz kapağı, parmak ve diğer eklemlerin aktüatörlere benzetilmesi pek de yanlış sayılmaz. Bir diğer tanımlamayla vucudumuzdaki göz ve kulağımız endüstride sensor (transducer) olarak tanımlanabilir. Öte yandan fonksiyonları ise Günümüz PC teknolojisinin standart fonksiyonları olan CPU, ROM, RAM, HDD ve nihayet Frame Grabber ve DAC donanımlarına ve bunlara paralel olarak analiz ve proses yazılımına benzetilmesi mümkündür.
Öte yandan genel tanımıyla Otomasyon nedir? sorusuna kısa ya da uzun pekçok ifade kullanılabilir. Günümüzde en çok kullanılan kelimelerden biri haline gelen otomasyon kavramı çeşitli biçimlerde ifade edilmektedir. Bu tanımlamaların en anlaşılır ve kısa olanını Meydan Larusse'dan alıntı yaparak ve yorumsuz olarak aktaralım.
Otomasyon: Endüstriyel, tarımsal, idari ve bilimsel işlerin yürütülmesinde insan müdahalesinin bir ölçüde veya tamamen ortadan kaldırılması; otomatikleştirme işlemi. Basit bir fırının sıcaklığının denetlenmesi ve işlem evrelerinin devreye konulması gibi yalın işlemlerden bir kimyasal prosesin bilgisayarla yürütülmesi gibi karmaşık işlemlere kadar pekçok konuda otomasyondan yararlanılmaktadır. Otomasyon, genel olarak tasarlanan sürecin yeniden elden geçirilmesi ve edinilmiş alışkanlıklarla geleneksel çözümlerin birlikte yardımını gerektirir. Algılayıcılar, koşullayıcılar, yükselteçler, düzenleyiciler, bilgi kaynakları ve nihayet bilgisayarlı ekipmanlar veya bilgisayarın bizzat kendisidir.