هندريك ويد بود Hendrik Wade Bode (بالإنگليزية تُنطق بود (وليس بود-دي)، بالهولندية تُنطق بو-داه)، (و. 24 ديسمبر 1905 – ت. 21 يونيو1982)، هومهندس، باحث، مخترع، مؤلف، وعالم أمريكي من أصل هولندي. وهورائد نظرية التحكم المعاصرة والاتصالات الإلكترونية.

قدم بود اسهامات بارزة في تصميم، التوجيه والتحكم في الأنظمة المضادة للطائرات أثناء الحرب العالمية الثانية، وأثناء الحرب الباردة استمر بود في التصميم والتحكم في الصواريخ ومضادات الصواريخ الباليستية.

أثرت أبحاثه على المجالات الهندسية الأخرى ووضعت الأساس لمجموعة متنوعة من الإبداعات الحديثة مثل أجهزة الحاسوب والربوتات والهواتف المحمولة وأشياء أخرى وكان بود أحد أشهر المهندسين الفلاسفة في زمنه وحظي باحترم في الدوائر الأكاديمية على مستوى العالم كما أشتهر على مستوى العالم بالنسبة للمهندسين الجدد بتطويره رسم تقريبي للمقدار والزاوية والتي تحمل اسمه ال(Bode plot)، ومساهماته البحثية في العموم متعددة الأبعاد فقط ولكن عميقة في ذات الوقت وتمتد بعبيدا حتى إلى برنامج الفضاء الأمريكي.

التعليم

ولد بود في ماديسون، ويسكنسن وكان والده أستاذا في التعليم وعضوفي جامعة أيلنيرس في ايربانا أتشبان وبحلول الوقت المناسب لدخول هيندريك الصغير المدرسة الابتدائية، ولج مدرسة ليل الابتدائية وتقدم بسرعة خلال نظام المدرسة ليتخرج من المدرسة الثانوية وهوفي عمر ال14 سنة.

وفور تخرجه من المدرسة الثانوية تقدم للقبول في جامعة ايلنيوس ولكن رفض لسن الصغير ولكن تشاء الأقدار حتى تمنحه هذه الجامعة بالذات دكتوراه فخرية في سنة 1977. في الواقع تقدم لجامعة أوهايووقبل حيث تفهم اباه أيضا ,ثم حصل على البكاليليوس سنة 1924، عندما كان في سن ال 19 في عمره، وحصل على الماجيستير في 1927 وكل الشهادات كانت في الرياضيات وبعد حصوله على الماجيستير ظل في مكان دراسته يعمل كعميد لسنة ايضافية.

اسهاماته المبكرة في معامل بل وحصوله على درجة الدكتوراه

وبعد تخرجه من المدرسة أستأجر مؤقتا من قبل معامل بل في مدينة نيويورك حيث بدأ مهنته كمصمم لمصافي إلكترونية ومعادلات صوت ,وبالتالي في سنة 1929 ألحق بفريق البحث الرياضي حيث برع في البحث المتعلق بنظرية الشبكات الإلكترونية وتطبيقاتها في وسائل الاتصال، وبدعم من معامل بل قام بالدخول من حديث إلى كلية الدراسات العليا ولكن هذه المرة في جامعة كولومبيا وأكمل بنجاح دراسة الدكتوراة سنة 1935. وفي سنة 1938 طور طريقته التقريبية في رسم المقدار والزاويه"Bode plot"وكان عمله على نظم التحطم الالي (بنظام التغذية العكسية) قدم طرق ابتكارية لدراسة اتزان النظم التي منعت المهندسين القدرة على التعهد على مدى استقرار النظم في مجال الوقت (time domain) باستخدام مبدأ هامش المقدار والزاوية في مجال التردد، وبتلك الدراسة أشتهر بود عالميا، ومنحت طريقته استقرارا شفافا لكل من المجال الوقتي والترددي وزيادة عن ذلك كانت طريقته في تحليل في مجال التردد أكثر سهولة وسرعة عن الكيفية التقلدية في مجال الوقت، وقد منح هذا المهندسين كيفية تحليل سريعة وبديهيه لاستقرار النظم وأداة لتصميم النظم والتي لا زالت بنفس الشهرة كما كانت منذ اختراعه لها.

الحرب العالمية الثانية وأختراعات جديدة

تغير الاتجاه

وبالبداية البشعة للحرب العالمية الثانية حول بود أنظاره إلى التطبيقات العسكرية لابحاثه في مجال التحكم بالنظم، وهوتغير في الاتجاه والذي سيمتد إلى مختلف درجاته إلى اخر حياته الوظيفية, وقد قدم إلى خدمة بلده بالعمل على اللجنة القومية(NDRC) لابحاث الدفاع قسم D-2 وممول من مدير المشروع في معامل بل ,فقام بتطوير نظام دفاع أتوماتيكي ضد الطائرات وبينما كان الردار يستخمد في فهم معلومات عن مكان طائرات العدوأستخدم هذه المعلومات في تغذية انظام المدفعية المضادة للطائرات مما مكن تتبع الطائرات الحربية بالقذائف الموجهه ,أي إسقاط الطائرات أتومتيكيا بمساعدة الردار، وكانت المحركات اامساعدة المستخدمة كهربية وهيدروليكية وقد أستخدمت هذه المحركات في وضع مضادات الطائرات الثقيلة في مكانها السليم.

أول دائرة تغذية عكسية لاسلكية والأسلحة الروبوتية

اقفال الدائرة

كانت إشارة الردار مثبيته على الهدف وكانت معلوماتها تنقل لاسلكيا لمركز استقبال أرضي والذي كان موصولا بالمحركات المساعدة لنظام المدفعية ذوالتغذية العكسية والذي يتسبب في تعديل زاوية الإطلاق بدقه والحفاظ عليها مثالية من الوقت، كافية لإطلاق النار على الهدف في الاحداثيات المتسقطة للهدف وبذللك يسقط الهدف.

حاسب الي بأي اسم آخر

كانت وظيفة ال(Director T-10) هي تسقط أحداثيات الهدف وهونوع من أجهزة الحاسب الالي أطلق عليه هذا الاسم لانها توجه المدفع باتجاه للهدف الطائر، وكانت أيضا تحسب السرعة المتوسطة للهدف بنائا على بيانات المكان الذي ترسله إليها الردارات وتتسقط الهدف المستقبلي بنائا على معادلة طريق القتال للطائرة وهي غلبا ما تكون دالة خطية مع الوقت، وقد عمل هذا النظام كنسخة أولى من نظام الدفاع المتقدم المستخدم حاليا ,وكانت تحليل الأحصائيات توضع أيضا لتساعد في حساب المكان الدقيق لطائرات العدوولتوضيح البيانات التي تصل فغي الردار نتيجة الضوضاء وغير ذلك.

العمل على دراسات الموجه

أخضع بود مهاراته في المضخات ذات التغذية العكسية لتصيم نظام تحليل البيانات أفضل وشبكة لتسقط أحداثيات الموجه(Director T-10) المعدل، وسمي ب (Director T-15) وتم العمل عليه تحت مشروع حديث في معامل بل يدعى أساسيات دراسة الموجه بالتعاون مع (NDRC) وتحت ولتر ماكنير. وكانت الوكالة الممولة للمشروع تعمل تحت حماية مخط البحث الفهمي والتطوير(OSRD) ,ومولت (NDRC) أبحاث معامل بل تحت قسم(D-2) (قسم التحكم بالأنظمة) وأدى التعاقد إلى تطورات مهمة في المجالات المتعلقة ووضع جحر الاساس للعديد من الاختراعات المعاصرة في مجال نظرية التحكم عملى سبيل المثال ساهم في تطوير للمحركات المساعدة بصورة أكبر وهي من أبرز المكونات في الربوتات الحديثة ,وكان التطور نظرية الاتصالات في البيانات اللاسلكية بواسطة بود الذي هوالسبب في اختراعات مثل الهاتف المحمول والشبكات اللاسلكية. وكان السبب وراء المشروع الجديد هوحتى (T-10) قابل مشاكل في حساب سرعة الهدف بتفاضل مسقط الهدف ,نتيجة لعدم استمرار الدالة(Discontinuity) والضوضاء في إشارة الردار وكان تفاضل مكان الهدف يعطي نتائج مربكة في بعض الأحيان وتسبب تحركات غير سليمة للمحركات المساعدة والتي تعتمد في الأساس على قيمة المشتقات ,تمكن من التغلب على هذه العواقب بواسطة تحسين البيانات أوأخذ المتوسط ولكن هذا تسبب في تأخر في دائرة التغذية العكسية وأدى إلى هروب الهدف، وكذلك كانت طريقة عمل ال (T-10) تعتمد على عدة مرات بين الأحداثيات الكرتيزية والعكس والذي أدى إلى ظهور أخطاء ايضافية في التعقب. قام بود بتصميم شبكات حساب السرعة في الموجه (Director T-15) باستخدام عدد محدود من الطرح عوضا عن التفاضل وبهذه الطريقة خزنت احداثيات مكان الهدف في ذاكرة ميكانيكية عادتا في صورة مقاومة متغيرة، ثم حسبت بعد ذللك السرعة بأخذ الفرق بين احداثيات المكان الحالي والسابق الذي خزن في الذاكرة ومقسوما على فرق الوقت، وكانت هذه الطريقة أفضل من كيفية التفاضل وحسنت في الإشارات لان التغير المحود في الزمن كان أقل حساسية لنيضات الأشارة العشوائية، كما قدمت أيضا طريقه أكثر ملائمة لنظرية عمليات الإشارات الرقمية الحديثة بدلا عن الطرق التقليدية لإشارات الانالوج (Analog) التي كانت تستخدم حينها، وليست صدفة أنه جزء تكاملي من نظرية التحكم الرقمي الحديثة وعمليات الإشارات الرقمية ويطلق عليه نظام الأختلاف الخلفي (Backword Difference Algorithm) وبالإضافة إلى ذلك عمل الموجة (T-15) في النظام الكارتيزي فقط وبذلك أزال عملية تحويل الاحداثيات التي كانت عادة تؤدي إلى أخطاء ,هذه التضمينات المبدعة حملت بالأداء الخاص ب(T-15) ليكون ضعف الدقة عن النسخة السابقة له تقترب من الهدف مرتين اسرع. وكانت كيفية التحكم في ضرب النار من تصميمه المدفعي وأبحاثه وعمله المكثف في المضخات ذات التغذية الخلفية سبب في تقديم اخر ما توصل اليه الفهم في الطرق الحسابية وأدى إلى تطور أجهزة الحاسوب الإلكترونية والغير رقمية. أختراعات كهذه باستخدام أصول الأبحاث العسكرية أدت إلى تأثير جذري في المجال المدني وغيرت وجه الأرض إلى الأبد.

اسهاماته في وقت السلام

تغير الاهتمام

عندما أنتهت الحرب تحول هجريزه البحثي ليضم ليس فقط الجانب العسكري ولكن المدني أيضا ,على الجانب العسكري أستمر في تطوير أبحاث القذائف متضمنا أبحاث عن مضاضات هذه القذائف ونظم الحسابات المصاحبه له ,وفي المجال المدني ركز على نظرية الاتصال الحديثة.

تقدم في رحلة العمل الطويلة في معامل بل

في سنة 1952ترقى إلى منصب مدير أبحاث بل الرياضية، وفي سنة 1955 أصبح مدير أبحاث قسم العلوم الفيزيائي حتى عام 1958 عندما رقى مجددا ليصبح أحد نأبي الرئيس المسؤل عن التطوير العسكري والنظم الهندسية وهومنصب أحتفظ به حتى تقاعده.

وأدت أبحاثه التطبيقية في معامل بل على مدار السنين إلى الكثير من برائات الاختراعات، منها ما سجل باسمه، وعندما تقاعد كان قد تم 25 براءة اختراع في مختلف مجالات الهندسة الكهربية والمغناطيسية ومنها مضخم الإشارات ونظم التحكم بالمدفعية.

وقد تقاعد من معامل بل في سنة 1967 في سن ال 61 ليختم ارتباطا استمر لأكثر من أربع عقود ويغير الكثير منالمبادئ الأساسية للهندسة الحديثة.

هارڤارد

بعد تقاعده بقليل، انتخب بود أستاذا أكاديميا مخضرم في مجال نظم الهندسة في جامعة هارفورد. وخلال فترة عمله في الجامعة قام بالأبحاث على طرق أتخاذ القرار العسكري والطرق المثلى في العمليات العشوائية مما يعتبر مقدمه للمنطق الضبابي.

كما تفهم أيضا تأثير التكنولوجيا على المجتمع المتقدم وشرح محاضرات على نفس الموضوع في ندوة هارفورد للعلوم والسياسات العامة، أثناء الاشراف والشرح للطلاب الخريجيين في نفس الوقت في قسم الهندسة والفيزياء التطبيقية.

الجوائز الفهمية والأكاديمية

في سنة 1969 مُنح وسام إديسون للاسهام في مجال الاتصالات والحسابات والتحكم، وللقيادة في أستخدام علوم الرياضيات في حل مشاكل هندسية، وللأرشاد والابداع في هندسة النظم ,وهومحاوله لتلخيص اسهاماته المتعددة والمتنوعة لعلوم الهندسة والرياضة التطبيقية كباحث وللمجتمع كناصح وأستاذ جامعي. وفي سنة 1975 منحته ASME جائزة روفيس أولدينبرجر.

وفي سنة 1979 أصبح أول حاصل على جائزة Richard E.Bellman من المجلس الأمريكي للتحكم الالي ,وتمنح الجائزة للباحثين ذوي الأسهامات الوظيفية الواضحة لنظرية أوتطبيق التحكم الالي، وهي أعلى جائزة تقديرية تقدم للانجازات في مجال التحكم الأمريكية للمهندسين والفهماء. وفي سنة 1989 قام مجتمع نظم التحكم في ال IEEE جائزة باسم Hendrik W Bode lecture price لتميز الاسهامات المبهرة في فهم نظم التحكم أوهندسة نظم التحكم. وكان أيضا عضوفي عدد من المجتمعات الفهمية والهندسية مثل IEEE ,والمجتمع الفيزيائي الأمريكي ,ومجتمع الصناعة والرياضيات التطبيقية وغيره وكذلك الأكاديمية الأمريكية للعلوم والفنون وهي أكدلديمية مستقلة ولا تتبع الأكاديميات الأمريكية الوطنية.

ومن سنة 1967 إلى سنة 1971 خدم كعضوفي مجلس الأكاديمية الوطنية للعلوم وفي نفس الوقت كممثل قسم الهندسة في الأكاديمية في لجنة العلوم والسياسات العامة.

وكونه مفكر عميق ومحرر فقد ساهم بشكل ملحوظ في ثلاث دراسات هامه في Cuspup وهي البحث الأساسي والأهداف القومية والعلوم التطبيقية وتقدم التكنولوجيا "1967" وتكنولوجيا عمليات من المساعدة والأختيار"1969" وأدت هذه الدراسات التي كان بها تميز اضافي لكونه أول من أعد من قبل الأكاديمية لفرع التشريعات القانونية وأكثر دقة للجنة العلوم وعلوم الفضاء التابعة الممثلين الأمريكي وبذلك ملئ الواجب الأكاديمي تحت اللائحة كمصدر استشاري للحكومة الأمريكية.

براءات اختراع أمريكية

حصل بود على 25 براءة اختراع أمريكية. وكانت اختراعاته في مجالات شبكات نقل المعلومات، المصافي الإلكترونية، مضخمات الصوت، الآليات المتوسطة، شبكات تجانس البيانات، وحواسب المدفعية.

انظر أيضاً

• Bode's sensitivity integral

المصادر

مراجع

مصادر عامة