|
|
به دلایل ذیل مدل کارت امتیازی متوازن به عنوان مناسب ترین مدل ارزیابی عملکرد انتخاب میگردد. دلیل اول : کارت امتیازی متوازن یک مفهوم دو بعدی در سیستم های مدیریت القاء می کند که هم میتواند سیستمی برای مدیریت بر استراتژی سازمان باشد بطوریکه موارد ذیل را منتج شود: (ابن رسول و سایرین، ۱۳۸۵)
-
- استراتژی را شفاف نماید و فهم و دیدگاههای مدیران و افراد مختلف سازمان را به یکدیگر نزدیک نموده بطوریکه افراد سازمان همگی تعریف و درک یکسانی از استراتژی و اهداف سازمان کسب نمایند
-
- انتقال چشم انداز و استراتژی سازمان به سطوح مختلف مدیریت را تسهیل نماید (از طریق تعیین معیارها و اهدافی که برای فرآیندهای کلیدی و در راستای استراتژی تعیین میشود)
-
- برنامه های عملیاتی و استراتژیک را هم راستا و هدفمند نماید (از طریق تعریف اهداف کمی برای معیارهای چهارگانه و برنامه ریزی مدیریتی در راستای این اهداف جهت بهبود در استراتژی و اجرای آن، بازخوردهای مناسب ارائه نماید) (از طریق کنترل مداوم کارایی و اثربخشی استراتژی) و هم میتواند به عنوان یک سیستم اندازه گیری بکار رود بطوریکه موارد ذیل را منتج شود:
-
- در ارزیابی سازمان به فرآیندها و نتایج مالی به عنوان کلید رشد و بقاء سازمانی در قالب وجه مالی توجه میکند.
-
- با تدوین شاخص های مناسب در وجه مشتریان، به پارامترهایی از قبیل رضایت، وفاداری، حفظ و نگهداری و سودآوری مشتریان توجه می کند و ارزش های اقتصادی و غیر اقتصادی ارائه شده به مشتریان را اندازه گیری می نماید.
-
- با تدوین شاخص های مناسب برای فرآیندهای کلیدی سازمان، در سه بعد هزینه، کیفیت و زمان به اندازه گیری آنها می پردازد.
-
- به مفاهیم قابلیت کارکنان، زیرساخت های اطلاعاتی، انگیزش، اختیارات، هم جهتی اهداف کارکنان و اهداف سازمان، رضایت و نگهداری کارکنان در وجه رشد و یادگیری توجه نموده و آنها را ارزیابی می نماید.
دلیل دوم : کارت امتیازی متوازن با تمامی مدل های ارزیابی عملکرد ارتباط برقرار نموده و به نوعی از تجربه های همه آن روش ها در خود استفاده می نماید و میتواند دغدغه های مدیریتی سازمان های صنعتی را در انتخاب و استفاده از مناسب ترین روش، کم کند و بین اهداف و فرآیندهای سازمان در راستای اهداف و برنامه های استراتژیک سازمان همگرایی ایجاد نماید. از شاخص های آینده نگر و گذشته نگر به طور موازی استفاده نماید. به رشد و یادگیری سازمان به عنوان کلیدی ترین عنصر موثر بر عملکرد سازمان توجه نماید و نسبت به کاهش و یا افزایش منظرها با توجه به شرایط هر سازمان انعطاف پذیر باشد (ابن رسول و سایرین، ۱۳۸۵) دلیل سوم: استفاده از مدل کارت امتیازی متوازن ساده بوده و برای تک تک افراد سازمان قابل درک میباشد و نگهداری و ابقاء آن برای سازمانهای صنعتی، اقتصادی است. از طرفی بر مشتریان و مشتری مداری متمرکز است و به صاحبان فرآیندها برای بهبود عملکردشان قدرت و اختیار می دهد و تسهیل کننده ارتباطات و همچنین تسریع کننده تغییرات فرهنگی در یک سازمان است (ابن رسول و سایرین، ۱۳۸۵) دلیل چهارم : تحقیقی است که در آن سیستمهای مختلف اندازه گیری عملکرد (سیستم هزینه یابی بر مبنای فعالیت، ارزیابی متوازن و…) بررسی و شاخصهای مقایسه این سیستمها نیز مشخص گردید. سپس امتیاز هر سیستم در شاخصهای مختلف با بهره گرفتن از نظرات خبرگان و برای شرایط موجود در سازمانهای ایرانی تعیین شده است. چون این امتیازات توسط خبرگان بیان میشود دارای عدم اطمینان است و از این برای نشان دادن رو برای نشان دادن آن از متغیرهای زبانی فازی استفاده شده است. نهایتاً سیستمها با بهره گرفتن از روش تاپسیس[۲۱] فازی رتبه بندی و بهترین سیستم اندازه گیری عملکرد انتخاب شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که بهترین سیستم اندازه گیری عملکرد کارت امتیازی متوازن میباشد. دلیل پنجم : آخرین دلیل، پایان نامه ای است که اخیراً دفاع شده است و در آن به مقایسه سیستم های ارزیابی عملکرد پرداخته و ثابت نموده است که این مدل بهترین سیستم ارزیابی عملکرد میباشد (باقری، ۱۳۸۹( برای مدت های طولانی ارزیابی عملکرد تنها با اتکا بر معیارهای مالی نظیر سود هر سهم[۲۲] نرخ بازده داراییها[۲۳] ارزش افزوده اقتصادی[۲۴] و…..که گذشته نگر و مبتنی بر اطلاعات و اعداد و ارقام حسابداری بودند انجام می پذیرفت. هرگونه بهبود در روش های ارزیابی نیز بدون تغییر در نگرش مالی و تنها از طریق بهبود در معیارها حاصل می شد. شناسایی معیار (ROI)به عنوان یک معیار نسبت به هر دو معیار قبلی به جهت لحاظ کردن نرخ هزینه سرمایه در ارزیابی عملکرد واحد اقتصادی نمونه ای از این قبیل بهبود ها به شمار می آید. اما این نگرش معیارهای کیفی موثر بر آینده بنگاه اقتصادی نظیر رضایت مشتریان آموزش و یادگیری مستمر کارکنان و….را درنظر نمی گرفت (ابن الرسول و رضایی، ۱۳۸۳). جدول ۲-۱: شاخص های سنجش سیستم
برای ارزیابی عملکرد به روش سنتی دو مانع اساسی وجود دارد:
-
- اولین مانع فقدان پایه های اساسی و حدود کنترل است. در صورتی که مدیریت صرفاً بر اساس شاخص های مالی باشد. زیرا عملکرد مالی جاری بیش از خروجی های ارقام فعالیت های تجاری گذشت نیست.
-
- مانع دیگر این است که عموم کارمندان دانسته های کمی در مورد مفاهیمی همچون هزینه، سرمایه و ارزش شرکت دارند.
۲-۲-۹- معرفی وروابط بین ابعاد استراتژی (سنجه های مالی وغیرمالی): در اواخر دهه ۱۹۸۰ میلادی، مقالات متعددی در نشریات مدیریتی در مورد ناکارآمدی روشهای ارزیابی، عملکرد شرکتها منتشر شد. در سال ۱۹۸۷، تحقیقی توسط انجمن ملی حسابداران آمریکا (NAA)[25] و موسسهی (CAM- I)[26] نشان داد که ۶۰ درصد از مجموع ۲۶۰ مدیر مالی و ۶۴ مدیر اجرایی شرکتهای آمریکایی از سیستم ارزیابی عملکرد شرکت ناراضی بودند و نارسایی سنجشهای مالی صرف بیش از پیش نمایان گردید. چرا که در عصر اقتصاد مبتنی بر دانش، فعالیتهای ارزش آفرین سازمانها فقط متکی به داراییهای مشهود آن ها نیست. امروزه دانش و قابلیت کارکنان، روابط با مشتریان و تأمین کنندگان، کیفیت محصولات و خدمات، فناوری اطلاعات و فرهنگ سازمانی، داراییهایی به مراتب ارزشمندتر از داراییهای فیزیکی است و توانمندی سازمانها در به کار گیری این دارائیهای نامشهود، قدرت اصلی ارزش آفرینی آن ها را رقم میزند و معیارهای مبتنی بر سنجههای مالی توانایی ارزیابی این دارائیهای نامشهود و انعکاس تأثیر آن ها بر موفقیت سازمانها را ندارند. از سوی دیگر، سنجههای مالی نشان دهندهی رویدادهای تاریخی و گذشتهاند، و خلاصهای از فعالیتهای سازمان را در دورههای گذشته ارائه میدهند و ارزیابی عملکرد مبتنی بر سنجههای مالی، وزن بیش از حدی به سود و زیان کوتاه مدت شرکت داده و عوامل موثر بر مبالغ سود را تحت تأثیر قرار میدهد و در این راستا همهی اقدامات مربوط به کاهش هزینهها و افزایش درآمدها مثبت ارزیابی میشوند، در حالی که بسیاری از این کاهش هزینهها مانند برنامههای آموزشی کارکنان و توقف فعالیتهای تحقیق و توسعه اگرچه سود شرکت را افزایش میدهند، ولی موجب از دست دادن موقعیت رقابتی شرکت شده و سود بلند مدت را به مخاطره میاندازد. گزارشهای مالی اصولاً در ماهیت خود، نشان دهندهی خلاصه و نتیجهی عملیات و فعالیتهای یک واحد تجاری میباشند. حد تجمیع در بسیاری از موارد به اندازهای است که اطلاعات مندرج در این گزارشها برای تصمیمگیری سطوح خاصی از مدیران و کارکنان، غیرقابل استفاده است. روشهای سنتی ارزیابی عملکرد که عمدتاً بر سنجه های مالی استوار هستند، نه تنها در انعکاس کامل دلایل موفقیت و یا عدم موفقیت شرکتها کفایت لازم را ندارند، بلکه ارتباط منطقی و علت و معلولی بین عوامل محرکه موفقیت و دستاوردهای حاصله نیز برقرار نمیکنند، از این رو در حمایت از برنامههای مدیریت بالاخص برنامههای استراتژیک سازمان ناتوان میباشند (کاپلان و نورتون، ۱۹۹۶). در اوایل دهه ۱۹۹۰، رابرت کاپلان استاد دانشکده بازرگانی دانشگاه هاروارد به اتفاق دیوید نورتن که در آن زمان مدیر یک شرکت تحقیقاتی وابسته به موسسه مشاورهای KPMG بود، طرح تحقیقاتی را به منظور بررسی علل موفقیت دوازده شرکت برتر آمریکایی و مطالعه روشهای ارزیابی عملکرد در این شرکتها انجام دادند که حاصل این مطالعه در مقالهای تحت عنوان «سنجههایی که محرکههای عملکرد میباشند[۲۷]»، در ژانویه ۱۹۹۲ در نشریهی «بازنگری کسب و کار هاروارد[۲۸]» منتشر شد. در این مقاله اشاره شده بود که شرکتهای موفق برای ارزیابی عملکرد خود فقط به سنجههای مالی متکی نیستند، بلکه عملکرد خود را از سه منظر دیگر یعنی مشتری، فرآیندهای داخلی و یادگیری و رشد نیز مورد ارزیابی قرار میدهند. از نظر کاپلان و نورتون منطق زیر بنایی این مدل این است که عملکرد کسب و کارها نباید فقط با بهره گرفتن از شاخص های مالی ارزیابی شود (پرهیزگار، ۱۳۸۹). به این ترتیب آن ها اعلام کردند که برای انجام یک ارزیابی کامل از عملکرد سازمان میبایست این عملکرد از چهار زاویه یا منظر مورد ارزیابی قرار گیرد: ۱-منظر مالی، ۲-منظر مشتری، ۳-منظرفرآیندهای داخلی کسب وکار، ۴-منظر رشد و یادگیری. تحقیقات کاپلان و نورتون بیانگر این واقعیت بود که شرکتهای فوق، در هر یک از این چهار منظر، اهداف خود را تعیین و برای ارزیابی موفقیت در این اهداف در هر منظر، سنجههایی انتخاب کرده و اهداف کمی هر یک از این سنجهها را برای دورههای ارزیابی مورد نظر تعیین میکنند، سپس اقدامات و ابتکارات اجرایی جهت تحقق این اهداف را برنامه ریزی و به مورد اجرا میگذارند. کاپلان و نورتون متوجه شدند که بین اهداف و سنجههای این چهار منظر نوعی رابطهی علت و معلولی وجود دارد که آن ها را به یکدیگر ارتباط میدهد. برای کسب دستاوردهای مالی (در منظر مالی) میبایست برای مشتریان خود ارزش آفرینی کنیم (منظر مشتری) و این کار عملی نخواهد بود مگر این که در فرآیندهای عملیاتی خود برتری یابیم و آن ها را با خواستههای مشتریانمان منطبق سازیم (منظر فرآیندهای داخلی) و کسب برتری عملیاتی و ایجاد فرآیندهای ارزش آفرین، امکان پذیر نیست مگر این که فضای کاری مناسب را برای کارکنان ایجاد و نوآوری، خلاقیت، یادگیری و رشد را در سازمان تقویت کنیم (منظر یادگیری و رشد). ۲-۲-۱۰- منظرهای روش کارت ارزیابی متوازن : کارت امتیازی متوازن، شاخصهای مالی سنتی را حفظ میکند، اما شاخصهای مالی تنها داستانی است از وقایع گذشته، یک داستان کافی برای شرکتهای عصر صنعتی. این شاخصهای مالی به تنهایی ناکافی هستند، در عین حال این شاخصها جهت هدایت و ارزیابی شرکتهای عصر اطلاعاتی در زمینه خلق ارزش از سرمایه گذاری بر روی مشتریان، تأمین کنندگان، پرسنل، فرآیندها، تکنولوژی و نوآوری لازم هستند. کارت امتیازی متوازن، شاخصهای مالی از عملکرد گذشته را با شاخصهایی از تعیین کننده های عملکرد آینده تکمیل میکند. اهداف و شاخصهای کارت امتیازی از استراتژی و چشم انداز سازمان تعیین شدهاند. این اهداف و شاخصها به عملکرد سازمان در چهار منظر مینگرند: مالی، مشتری، فرآیندهای داخلی، و رشد و یادگیری.این چهار منظر چهارچوبی را برای کارت امتیازی متوازن فراهم میکنند. ۲-۲-۱۰-۱- منظر مالی سنجههای مالی از اجزای مهم نظام ارزیابی متوازناند. به ویژه در سازمانهای انتفاعی سنجههای این منظر به ما میگوید که اجرای موفقیت آمیز اهدافی که در سه منظر دیگر تعیین شدهاند، در نهایت به چه نتایج و دستاورد مالی منجر خواهد شد. ما میتوانیم همه تلاش و کوشش خود را صرف بهبود رضایتمندی مشتریان، ارتقاء کیفیت و کاهش زمان تحویل محصول و خدمات خود کنیم؛ ولی اگر این اقدامات به نتایج ملموسی در گزارشهای مالی ما منجر نشود ارزش چندانی نخواهد داشت. شاخصهای تابع کلاسیک معمولاً در منظر مالی خودنمایی میکنند. نمونههایی از این شاخصها عبارتند از سودآوری که با بازده سرمایه بکار گرفته شده[۲۹] سنجیده میشود و در برخی موارد ارزش افزوده اقتصادی[۳۰] در کنار آن مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر سودآوری، رشد درآمد و افزایش بهره وری یا بهکارگیری داراییها نیز سنجههای معروفی در این منظراند. در این روش ارزیابی عملکرد شاخص های مالی از بین نرفته است بلکه به عنوان بخش مهمی از معیارهای ارزیابی در چارچوب استراتژی سازمان مورد بررسی قرار می گیرد. از سوی دیگر این شاخص ها در تعیین استراتژی سازمان (بخصوص سازمانهای انتفاعی و اقتصادی) نیز نقش غیر قابل انکاری دارند (ابن الرسول و رضایی، ۱۳۸۳). معیارهای دیدگاه مالی عبارتند از:
نتایج اقتصادی قابل اندازه گیری عملیات از قبل انجام شده را ارزیابی می کند. معیار های عملکرد مالی مشخص می کند که آیا استراتژی شرکت اجرا می شود و آیا باعث بهبود سود شرکت می شود یا نه؟ اهداف مالی معمولا با قابلیت سوددهی شرکت مرتبط است و اندازه گیری می شود. برای مثال سود عملیاتی، بازده سرمایه، رشد سریع فروش ایجاد جریان های نقدی و اخیراً ارزش افزوده اقتصادی از معیارهای مالی هستند(کپلن وآتکینسون،۲۰۰۷). هدف از استقرار کارت امتیازی متوازن تشویق واحد های کسب و کار به ایجاد ارتباط بین اهداف مالی خود و استراتژی سازمان است. اهداف مالی در واقع کانون اهداف در سایر سنجه های کارت امتیازی است. اهداف بلند مدت و اهداف مالی تبین و سپس با سایر فرآیندهای داخلی و بالاخره یادگیری و رشد برای ایجاد یک عملکرد اقتصادی بلندمدت و مطلوب پیوند داده می شوند (کاپلان ونورتن، ۱۳۸۶). دیدگاه مالی در کارت امتیازی متوازن نظرهای ارزشی سهامداران را که معمولاً برای سنجش میزان موفقیت سازمان به کارمی رود را تامین می کند. زیرا سازمانها کار بروی این دیدگاه را با این سوال اساسی آغاز می کنند:((در نظر سهامداران چگونه به نظر می رسیم؟)) این دیدگاه استراتژی نیروهای متضاد کوتاه مدت و بلند مدت متوازن می کند. معیارهای عملکرد مالی نشان می دهند که آیا استراتژی شرکت و اجرای آن به بهبود سطوح عملیاتی کمک می کند یا خیر؟ اهداف مالی عمدتاً مربوط به معیارهای سود آوری نظیر درآمد عملیاتی، بازگشت سرمایه گذاری رشد و ارزش سهامداران می باشند. شرکتها باید مشخص کنند که چگونه بهبود در کیفیت، چرخه زمان، مدت تحویل و عرضه محصولات جدید به سهم بازار، حاشیه سود عملیاتی و گردش دارایی های بیشتر یا کاهش هزینه های عملیاتی منجر خواهد شد. شرکت ها معمولاً از طریق فروش بیشتر و هزینه کمتر و سود بیشتری ایجاد کنند. هر برنامه ای اعم از مشتری نوازی، کیفیت شش سیگما، مدیریت دانش، فناوری یا سیستم jit.تنها در صورتی که پول بیشتری برای شرکت به ارمغان می آورد که منجر به فروش بیشتر شود یا هزینه را کمتر کند. درنتیجه عملکرد مالی شرکتها با دو رویکرد اصلی رشد درآمد و ارتقای بهره وری بهبود مییابد. شرکت ها از طریق تعمیق روابط با مشتریان فعلی می توانند درآمد و سودآوری را افزایش دهند. این امر آنها را قادر می سازد تا محصولات و خدمات فعلی و جانبی بیشتری بفروشند (ساجدی نژاد.۱۳۸۵). معیارهای مالی دارای نقاط ضعف و محدودیت های زیادی می باشند. اما به دلایل زیر وجود آنها الزامی است: اول اینکه یک سیستم کنترل مالی خوب می تواند به جای مقابله با برنامه مدیریت کیفیت جامع شرکت، آن را بهبود بخشد. اما مهمتر اینکه، در واقع ارتباط بیان شده بین عملکرد عملیاتی بهبود یافته و موفقیت مالی کاملاً غیر دقیق و مطمئن است. تجربه نشان داده است که برخی اوقات بهبودهای قابل توجه در قابلیت های عملیاتی و تولیدی و افزایش معیارهای سودآوری منجر نمی شوند. اگر بهبود عملکرد نتواند در صورت های مالی خود را نشان دهد. مدیران باید فرضیات پایه استراتژی ها و ماموریت شان را مورد ارزیابی مجدد قرار دهند چرا که همه استراتژی های بلند مدت لزوماً استراتژی سودآوری نیستند (کاپلان و نورتون، ۱۹۹۲). کارت امتیازی متوازن دیدگاه مالی و حداکثر کردن سود را به عنوان هدفی نهایی برای یک بنگاه اقتصادی در نظر می گیرد. همچنین معیارهای رضایت مشتری فرآیندهای داخلی و نوآوری نشات گرفته از نگاه خاص شرکت به جهان و دیدگاهش در مورد عوامل کلیدی موفقیت می باشد. باید توجه داشت که حتی یک مجموعه عالی و کامل از معیارهای کارت امتیازی متوازن ضامن داشتن یک استراتژی موفق نیست. کارت امتیازی متوازن فقط می تواند استراتژی یک شرکت را به اهداف قابل اندازه گیری و مشخص تبدیل نماید. شایان ذکر است که رویکرد کارت امتیازی بر این نکته نیز تاکید می کند که در مراحل مختلف چرخه حیات یک سازمان (رشد، تثبیت، برداشت) مقادیر شاخص های مالی کاملاً متفاوت خواهد بود و هدف گذاری بدون توجه به این امر باعث دور شدن سازمان از اهداف بلند مدت خود خواهد شد (کاپلان و نورتون، ۱۹۹۶).
فرزند۱ والد۲ فرزند۲ شکل(۲-۵): دو والد برای تولید فرزند با یکدیگر ادغام میشوند. (خلیلینیا، ۱۳۹۰)
متداولترین روش ادغام در ادامه شرح داده شده است.
جابجایی دودوئی[۱۲۲] روشهای معمول جابجایی تک نقطه[۱۲۳]، دو نقطه[۱۲۴] و جابجایی یکنواخت[۱۲۵] میباشد. یک نقطه ادغام (که در زیستشناسی به آن کینتوکور[۱۲۶] گفته می شود) به صورت تصادفی بین اولین و آخرین بیتهای کروموزومهای والدین انتخاب می شود و سپس بر اساس این نقطه، بخشی از والدین به فرزندان منتقل می شود (شاهحسینی، موسوی و ملاجعفری، ۱۳۹۱). سادهترین جابجا کردن، جابجایی تک نقطهای است. در جابجایی تک نقطهای، ابتدا جفت کروموزوم والد (رشته دودوئی) در نقطهی مناسبی در طول رشته بریده شده و سپس قسمتهایی از نقطهی برش، با هم عوض میشوند. بدین ترتیب دو کروموزوم جدید بدست میآید که هر نقطه از آن ژنهایی را از کروموزومهای والد به ارث میبرند که در شکل (۲-۶) نشان داده شده است. نقطه ادغام والد۱ فرزند۱ والد۲ فرزند۲ شکل(۲-۶): جابجایی تک نقطهای (خلیلینیا، ۱۳۹۰) برای جابجایی چند نقطهای[۱۲۷]، m موقعیت جابجا شدن را به صورت تصادفی و بدون تکرار انتخاب میکنیم. سپس جهت ایجاد فرزندی جدید، بیتهای بین نقاط مشخص شده در والدین با هم عوض میشوند. این عملیات در شکل (۲-۷) نشان داده شده است (خلیلینیا، ۱۳۹۰، عباسیکیا، ۱۳۸۸). والد۲ والد۱ فرزند۱ فرزند۲ شکل(۲-۷): جابجایی چند نقطهای (خلیلینیا، ۱۳۹۰)
جهش[۱۲۸] در طبیعت برخی عوامل مانند تابش اشعه ماوراء بنفش باعث به وجود آمدن تغییرات غیرقابل پیشبینی در کروموزومها میشوند. از آنجایی که الگوریتمهای ژنتیکی از قانون تکامل پیروی میکنند در این الگوریتمها نیز عملگر جهش با احتمال کم اعمال میشود. جهش باعث جستجو در فضاهای دست نخورده مسأله میشود؛ میتوان استنباط کرد که مهمترین وظیفه جهش، اجتناب از همگرایی به بهینه محلی است. در شکل (۲-۸) نحوه جهش و کارکرد آن نمایش داده شده است (خلیلینیا، ۱۳۹۰، عباسیکیا، ۱۳۸۸). شکل(۲-۸): شبیهسازی جهش به کمک نمودار (خلیلینیا، ۱۳۹۰) در الگوریتم ژنتیک نیز بعد از اینکه یک عضو در جمعیت جدید به وجود آمد، هر ژنِ آن با «احتمال جهش»[۱۲۹]، جهش مییابد. در جهش ممکن است ژنی از مجموعه ژنهای جمعیت حذف شود یا ژنی که تا به حال در جمعیت وجود نداشته است به آن اضافه شود. جهشِ یک ژن به معنای تغییر آن ژن است و وابسته به نوع کدگذاری، روشهای متفاوت جهش استفاده میشود. در ادامه دو روش جهش بیان شده است (خلیلینیا، ۱۳۹۰، عباسیکیا، ۱۳۸۸).
وارونهسازی بیت[۱۳۰] از این نوع جهش هنگامی استفاده میشود که کدگذاری، کدگذاریِ باینری باشد. در اینجا بیتی که شرایط جهش را دارد اگر ۰ باشد به ۱ و اگر ۱ باشد به ۰ تغییر می کند. به عنوان نمونه اگر در شکل (۲-۹)، ژن چهارم شرایط جهش را داشته باشد به صورت نشان داده شده، جهش مییابد (خلیلینیا، ۱۳۹۰، عباسیکیا، ۱۳۸۸).
۱ |
۰ |
۱ |
۰ |
۰ |
۱ |
→ |
۱ |
۰ |
۰ |
۰ |
۰ |
۱ |
۴. If then STOP; otherwice returen to step 2.
شکل ۲-۱۰. الگوریتم فازی خوشهبندی ۲-۲-۱-۲-۳. الگوریتم طیفی روش خوشهبندی طیفی[۴۹] که بر اساس مفهوم گراف طیفی [۱۱] مطرح شده است، از ماتریس شباهت برای کاهش بعد دادهها در خوشهبندی استفاده میکند. در این روش یک گراف وزندار بدون جهت به نحوی تولید میشود که رئوس گراف نشاندهندهی مجموعه نقاط و هر یال وزندار نشاندهندهی میزان شباهت جفت دادههای متناظر باشد. بر خلاف روشهای کلاسیک، این روش، روی دادهای پراکنده در فضایی با شکل هندسی غیر محدب، نتایج مطلوبی تولید میکند [۶۳]. کاربرد این روش در محاسبات موازی[۵۰] [۶۹, ۷۰]، تنظیم بار[۵۱] [۱۵]، طراحی VLSI[52] [۲۸]، طبقهبندی تصاویر[۵۳] [۳۵] و بیوانفورماتیک[۵۴] [۳۱, ۵۹] میباشد.
در خوشهبندی طیفی از بردارهای ویژگی در ماتریس شباهت برای افراز مجموعه داده استفاده میشود. در اغلب این روشها، مقدار ویژه اولویت بردارها را تعیین میکند. ولی این نحوهی انتخاب، انتخاب بهترین بردارها را تضمین نمیدهد. در اولین تحقیقی که در این زمینه توسط ژیانگ و گنگ [۶۱] انجام شد، مسئلهی انتخاب بردارهای ویژگی مناسب جهت بهبود نتایج خوشهبندی پیشنهاد گردید. در روش پیشنهادی آن ها شایستگی هر یک از بردارهای با بهره گرفتن از تابع چگالی احتمال هر بردار تخمین زده میشود. وزنی به بردارهایی که امتیاز لازم را به دست آورندگ، اختصاص یافته و برای خوشهبندی از آن ها استفاده میشود. در کاری دیگر که توسط ژائو [۶۴] انجام شده است، هر یک از بردارهای ویژه به ترتیب حذف میشوند و مقدار آنتروپی مجموعه بردارهای باقیمانده محاسبه میشود. برداری که حذف آن منجر به افزایش آنتروپی و ایجاد بینظمی بیشتر در مجموعه داده شود، اهمیت بیشتری داشته و در رتبه بالاتری قرار میگیرد. سپس زیرمجموعهای از مناسبترین بردارها برای خوشهبندی مورد استفاده قرار میگیرند. الگوریتم خوشهبندی طیفی دارای متدهای متفاوتی جهت پیادهسازی است، که الگوریتمهای برش نرمال، NJW، SLH وPF از آن جمله میباشد. در تمامی این روشها، بخش اول، یعنی تولید گراف، مشترک میباشد. ما در ادامه ابتدا به بررسی بخش مشترک این روشها میپردازیم. سپس به تشریح دو روش پر کاربرد برش نرمال و NJW میپردازیم. در الگوریتم خوشهبندی طیفی، افراز دادهها بر اساس تجزیهی ماتریس شباهت و به دست آوردن بردارها و مقادیر ویژهی آن صورت میگیرد. مجموعهی با دادهی بعدی را در نظر بگیرید، میتوان برای این مجموعه گراف وزندار و بدون جهت را ساخت به صورتی که رئوس گراف نشاندهنده داده و یالها که ماتریس شباهت را تشکیل میدهند بیانگر میزان شباهت بین هر جفت داده متناظر باشند. ماتریس شباهت به صورت رابطه ۲-۹ تعریف میشود: (۲-۹) تابع میزان شباهت بین دو داده را اندازه میگیرد. میتواند یک تابع گوسی به صورت باشد. که در آن فاصلهی بین دو نمونه را نشان میدهد و پارامتر مقیاس سرعت کاهش تابع با افزایش فاصله بین دو نمونه را مشخص میکند. در ادامه به بررسی دو الگوریتم خوشهبندی طیفی برش نرمال و NJW میپردازیم. ۲-۲-۱-۲-۳-۱. الگوریتم برش نرمال الگوریتم برش نرمال[۵۵] توسط شی و ملیک [۳۵] برای قطعهبندی تصاویر ارائه شده است. در این روش، میزان تفاوت بین خوشههای مختلف و شباهت بین اعضا یک خوشه، بر اساس فاصلهی دادهها محاسبه میکند. رابطه ۲-۱۰ اشاره به مفهوم شباهت داده دارد که با بهره گرفتن از آن اقدام به ساخت گراف وزندار مینماییم: (۲-۱۰) موقعیت i-امین داده (پیکسل در تصاویر) و بردار ویژگی از صفات داده (مانند روشنایی در تصاویر) میباشد. با کمک حد آستانه میتوان میزان تنکی ماتریس شباهت را با توجه به تعداد اثرگذار دادههای همسایه تعیین کرد. گامهای این الگوریتم به صورت زیر میباشد:
- محاسبه دومین بردار ویژگی متناظر با دومین کوچکترین مقدار ویژه .
- استفاده از برای خوشهبندی (قطعهبندی در تصاویر) گراف .
روش برش نرمال بیشتر در قطعهبندی تصاویر کاربرد دارد و معمولاً در خوشهبندی داده از سایر الگوریتمهای خوشهبندی طیفی استفاده میکنند. ۲-۲-۱-۲-۳-۲. الگوریتم NJW ایده الگوریتم استفاده از اولین بردار ویژه متناظر با بزرگترین مقدار ویژه ماتریس لاپلاسین است. مراحل این الگوریتم به صورت زیر میباشد: [۵۱]
- ساخت ماتریس شباهت با بهره گرفتن از رابطه ۲-۹.
- محاسبه ماتریس درجه ، و ماتریس لاپلاسین .
- به دست آوردن اولین بردار ویژه متناظر با اولین بزرگترین مقدار ماتریس و تشکیل ماتریس ستونی .
- نرمال سازی مجدد و تشکیل به طوری که همه سطرهای آن طول واحد داشته باشد .
- خوشهبندی مجموعه داده بازنمایی شده با بهره گرفتن از .
۲-۲-۱-۲-۴. الگوریتم خوشهبندی کاهشی الگوریتم خوشهبندی کاهشی[۵۶] یکی از سریعترین الگوریتمهای تک گذر، برای تخمین تعداد خوشه و مراکز آن ها در مجموعهی داده میباشد. این مفهوم یعنی به جای تحت تأثیر قرار گرفتن محاسبات از ابعاد مسئله، متناسب با اندازه مسئله آن را انجام دهیم. با این وجود، مراکز واقعی خوشه الزاماً یکی از نقاط داده موجود در مجموعه داده نیست ولی در بیشتر موارد این انتخاب تخمین خوبی است که به صورت ویژه از این رویکرد در محاسبات کاهشی استفاده میشود. اگر هر نقطه از مجموعه داده به عنوان گزینهای برای مرکز خوشه در نظر گرفته شود، معیار تراکم هر نقطه به صورت زیر تعریف میشود [۷۹]. (۲-۱۱) در رابطه بالا یک ثابت مثبت است، که نشاندهندهی شعاع همسایگی[۵۷] (سایر نقاط داده که نزدیکترین نقاط به این داده خاص هستند) میباشد، و نشاندهندهی سایر دادههای مجموعه، و نشاندهندهی تعداد این دادهها است. از این روی، دادهای دارای بیشترین مقدار تراکم میباشد که بیشترین نقاط داده در همسایگی آن است. اولین مرکز خوشه بر اساس بزرگترین مقدار تراکم انتخاب میشود. بعد از این انتخاب میزان تراکم هر یک از نقاط داده به صورت زیر بهروز میشود [۷۹]. (۲-۱۲) در رابطه بالا ثابت مثبت همسایگی را تعریف میکند که میزان کاهش تراکم قابل اندازهگیری را نشان میدهد. از آنجایی که نقاط داده در نزدیکی مرکز خوشه اول به طور قابلتوجهی مقادیر چگالی را کاهش میدهند بعد از بهروز کردن مقادیر تابع چگالی توسط رابطه بالا مرکز خوشه بعدی بر اساس دادهای که بزرگترین مقدار چگالی را دارد انتخاب میشود. این فرایند آن قدر تکرار میشود تا به تعداد کافی مرکز خوشه ایجاد شود. پس از اتمام این فرایند میتوان توسط الگوریتم که مراکز داده در آن توسط فرایند بالا به صورت دستی داده شده است (نه به صورت تصادفی)، دادهها را خوشهبندی کرد. شبه کد شکل زیر روند فرایند بالا را نشان میدهد که در آن ابتدا مقادیر ثابتها ( ) و مجموعه داده به عنوان ورودی گرفته میشود و پس از ساخت مراکز داده مطابق با تعاریف بالا، این مراکز برای خوشهبندی در الگوریتم استفاده میشود [۷۹].
Inputs Dataset, Constants Output Clusters Steps ۱. Initialize constants and density values ۲. Make a new cluster center. ۳. Update density values ۴. If the sufficient number of clusters are not obtained, go to 2. ۳. Clustering the dataset by k-means, using fix centers.
میکروکانتیلورها برای میکروزیست حسگرها و نانوزیست حسگرها بسیار امیدبخش هستند و از کانتیلورهای مورد استفاده در میکروسکوپ نیروی اتمی Atomic Force Microscopy-AFM)) مشتق می شوند. کانتیلورها سکوهای فنری در اندازه های نانو و میکرو می باشند و بر مبنای انحراف سکو و یا تغییر فرکانس رزونانسی حاصل از حضور آنالیت در سطح کانتیلور عمل می کنند.
زمانیکه یک برهمکنش زیست مولکولی در سطح آنها اتفاق می افتد میکروکانتیلور شناسایی مولکولی زیست مولکول ها را به اشارات نانومکانیکی ترجمه می کند که بطور رایج به یک سیستم قرائت نوری (Optical Readout System) یا پیزورسیستیو (Piezo-Resistive Readout System) بعنوان مبدل نیروی مکانیکی به جریان الکتریکی کوپل می شود. میکروکانتیلور مثال جالبی از همراهی نانوفناوری و زیست فناوری است . حسگرهای مبتنی بر کانتیلوردر محیط هوا, خلا و مایع عمل می کنند. توسعه زیست حسگرهای مجتمع (Integrated) برای آشکاسازی همزمان گونه های مهم زیستی منجر به مفهوم زیست تراشه ها (Biochip) شده است که به عنوان بسترهای دارای میکرو آرایه های زیست پذیرنده ها (Bioreceptor) تعریف می شوند. زیست تراشه های حاوی نانو و میکروکانتیلورها بعنوان عناصر حسگر به نیروی خارجی، نشان دار کردن (Labling) و مولکول های فلورسان نیاز ندارند . امروزه طیفی از حسگرهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی قرار گرفته روی سکوی کانتیلور مورد مطالعه هستند. اگر چه آشکارسازهای منفرد بر مبنای کانتیلورها توسعه یافته اند ولی یک آرایه (Array) از چنین حسگرهایی می تواند اطلاعات فزاینده ای فراهم کند که توسط ابزارهای منفرد قابل دسترسی نیستند. حسگرهای میکروکانتیلور چندعاملی (Multifunctional) با تنوعی از پوشش ها امکان اندازه-گیری مخلوطی از بخارات را با حساسیت بالا فراهم می کنند. تنوعی از پوشش ها و ضخامت ها می توانند برای آشکارسازی بخارات شیمیایی بکار روند. پاسخ آرایه می-تواند برای شناسایی مخلوطی از اجزای شیمیایی بکار رود. استفاده از آرایه ها روی یک تراشه و بدست آوردن مجموعه ای از اطلاعات سبب سهولت نصب و ساخت، استفاده سیار از سیستم، کاهش هزینه و نیرو در طیف وسیعی از کاربردها از صنعت تا محیط زیست را فراهم می کند . پیشرفت های آینده بهینه سازی ابعاد و شکل کانتیلور را برای رسیدن به کارایی های ویژه شامل میشود. حساسیت فشاری، جرمی و دمایی حداکثری، استفاده از آرایه کانتیلورهای موازی که با معدل گیری از نتایج آنها نسبت S/N (نسبت پاسخ حسگر به مولکول هدف (سیگنال) به پاسخ های بی هدف (نویز) که هرچه بیشتر باشد کارآیی حسگر مطلوب تر است)افزایش می یابد، آنالیزهای چندگانه با کانتیلورهای با پذیرندههای مختلف, ساده تر کردن قسمتهای مختلف و تجمع آنها از این دستهاند. استفاده های جاری از زیست حسگرها به دنبال ابزارهایی است که قادر باشند توسط هر کس در هر جایی و برای آزمایش هر چیزی در زمان واقعی و با هزینه جزئی عمل کنند. برای قابل حمل بودن زیست حسگرها، حذف اثرات محیط و خودکارسازی عملکرد زیست حسگر ضروری است . ۱-۵-۴عملکرد کانتیلورها کانتیلورها می توانند تعدادی از پدیده ها نظیر تغییرات جرم، دما، گرما، فشار و رطوبت را به انحراف (شیوه استاتیک) یا تغییر در فرکانس رزونانسی (شیوه دینامیک) تبدیل کنند و در ساختمان زیست حسگرها بعنوان مبدل سیگنال شیمیایی به حرکت مکانیکی با حساسیت بالا بکار می روند . جذب سطحی مولکول ها وقتی به یکی از سطوح کانتیلور محدود می شود فشار سطحی اختلافی تولید می کند که کانتیلور را خم می کند و همزمان فرکانس رزونانسی کانتیلور به خاطر بارگذاری تغییر می کند. خمیدگی و تغییر در فرکانس رزونانسی می تواند توسط چندین تکنیک: خمیدگی محور نوری (Optical Beam Deflection)، مقاومت پیزو (Piezoresistivity) ، پیزوالکتریستی (Piezoelectricity)، تداخل سنجی (Interferometry) ، تغییرات ظرفیت خازنی (Capacitance) و … نمایش داده شوند. اساس حسگری با توجه به وسیله، مولکول های آنالیت و دقت مورد نیاز متنوع است . بطور کلی حسگرهای شیمیایی اغلب بر مبنای شیوه تبدیل، به چهار زمینه عمده الکتروشیمیایی (Electrochemical)، نوری (Optical)، حساس به گرما (Thermosensitive) و حساس به جرم (Mass Sensitive) طبقه بندی می شوند. پاسخ حسگرهای حساس به جرم، با جرم آنالیت بر همکنش کننده با سطح عنصر حسگر متناسب است . حسگرهای میکروکانتیلور به هیچ برچسبی (Label) جهت پاسخ به حضور مولکول روی سطح زیست حسگر نیاز ندارند. در روش های بدون برچسب می توان از نمونه های اصلاح نشده استفاده کرد، در نتیجه امکان قرائت پاسخ در زمان واقعی فراهم می شود. حسگرهای نانومکانیکی حساسیت بالایی در یک ناحیه کوچک (۱۰۰μm2) در مقایسه با زیست حسگرهای بدون برچسب دیگر نظیر تشدید پلاسمون سطحی (SPR) و ریز ترازوی بلور کوارتز (Quarrtz Crystal Microbalance-QCMB)دارند . زمانیکه اتم های سطح کانتیلور تحت بازآرایی ناشی از جذب سطحی گونه های شیمیایی قرار می گیرند، تغییرات مهمی در فشار روی سطح اتفاق می افتد. این تغییرات کششی یا تراکمی به طبیعت گونه جذب شده بستگی دارد . روش استاتیک یک تکنیک آشکارسازی dc (جریان مستقیم) است که انحراف ناشی از فشار اتصال مولکول هدف به پذیرنده در سطح میکروکانتیلور را آشکارسازی می کند. روش دینامیک آشکارسازی ac (جریان متناوب) است که تغییرات جرم کانتیلور را با بهره گرفتن از جابه جایی فرکانس رزونانسی آشکارسازی می-کند . ۱-۵-۵رایج ترین سیستم های قرائت تکمیل یک سیستم قرائت با ظرفیت نشان دادن تغییرات با دقت nm ضروری است. برای این منظور روش های آشکارسازی استاتیک و دینامیک تأیید شده اند که بسیار حساس اند . روش استاتیک انعطاف پذیری کانتیلور در این روش سبب می شود تا اتصال مولکول هدف به پذیرنده که بر سطح کانتیلور تثبیت شده منجر به انحراف و خمیدگی در کانتیلور شود. این شیوه اجازه می دهد حسگر تغییرات بینهایت کوچک ناشی از جذب سطحی مولکولی را اندازه بگیرد. به این علت کانتیلورها زیستحسگرهای بسیار حساسی هستند و با تکنیک کانتیلور، آشکارسازی فشار سطحی تا حد۴-۱۰ N/m ممکن است. چنین اندازه گیری همچنین کمی و مرتبط با غلظت آنالیت موردنظر است. چندین تکنیک برای آشکارسازی خمیدگی کانتیلور بکار می روند که تکنیک های نوری و مقاومت پیزو و روشهای خازنی معمولترین روش ها هستند. تحت شرایط واقعی حسگرها باید در طولانی مدت پایدار و نسبت به مولکول هدف حساس و انتخابگر باشند . روش های نوری الف- نور لیزر بر انتهای آزاد کانتیلور که به عنوان آیینه عمل می کند متمرکز می شود. به منظور افزایش انعکاس کانتیلورهای تجاری عمدتاً با لایه نازکی از طلا پوشش داده می شوند. نور منعکس شده به آشکارساز نوری برخورد می کند. وقتی کانتیلور خم می شود نور لیزر بر روی آشکارساز نوری حرکت می کند. فاصله طی شده توسط محور لیزر با انحراف کانتیلور متناسب بوده و با فاصله کانتیلور- آشکارساز نوری افزایش می یابد که باید در کالیبراسیون لحاظ شود. نکته قابل توجه در این روش این است که شیب در نقطه برخورد لیزر به کانتیلور جهت تعیین نسبت خمیدگی کانتیلور به جابه جایی تنظیم شود. -این روش، تفکیک در حد آنگسترم را فراهم می کند که به آسانی انجام می گیرد. مشکل عمده این تکنیک این است که نیاز به ابزارهای خارجی برای اندازه گیری انحراف دارد. بنابراین چینش متوالی و کالیبره کردن آن بسیار وقت گیر است. برای بدست آوردن پاسخ آرایه ها به این روش یک چالش تکنولوژیکی وجود دارد چرا که به آرایه ای از منابع لیزر به تعداد آنالیت های مورد شناسایی نیاز است. در این تکنیک ترتیب on و off هر منبع لیزر برای اجتناب از همپوشانی محورهای منحرف شده روی آشکارساز نوری ضروری است. این مشکل عمدتاً با بهره گرفتن از روبش منبع لیزر حل می شود و محور لیزر مرتباً طول آرایه را اسکن می کند. ب- برای مینیاتوری کردن (Miniaturization)، کانتیلور باید بصورت تجمعی با یک سیستم قرائت ساخته شود تا از تنظیمات خارجی و اثرات محیطی اجتناب شود. یک راه برای تأمین چنین هدفی استفاده از نوعی سیستم های مجتمع نوری است که در آن میزان خمیدگی از طریق نشان دادن تغییرات در شدت نور انتقال یافته از طریق کانتیلور که بعنوان انتقال دهنده موج عمل می کند تعیین می شود. نور پس از ورود به سیستم از طریق انتقال دهنده موج، ورودی عرض شکاف را به سمت کانتیلور طی می کند و پس از کوپل به کانتیلور مسیر خود را ادامه می دهد و از طریق موج بر خروجی از سیستم خارج می شود. وقتی کانتیلور خم می شود مقداری از نوری که می تواند به موج بر کانتیلور کوپل شود کاهش می یابد و شدت نور خروجی افت می کند. از تغییرات شدت نور می توان به میزان خمیدگی کانتیلور پی برد . زیست حسگرهای نوری نسبت به انواع دیگر زیست حسگرها از امتیازاتی چون آشکارسازی های چندآنالیتی و مونیتورینگ پیوسته برخوردارند . کانتیلورهای پیزو حسگرهای مبتنی بر میکروکانتیلور مقاومتی پیزور، تغییرات مقاومت ناشی از فشار قرار گرفتن در معرض آنالیت موردنظر را اندازه می گیرند. این فشار زمانی اتفاق می افتد که آنالیت جذب سطحی یا متصل به ماده حسگر پوشش یافته روی کانتیلور می شود. در این سیستم کانتیلور بطور کامل یا جزئی داخل مواد حسگر قرار می گیرد. قسمتی از ماده حسگر که در معرض آنالیت ها است آنالیت را بطور انتخابی جذب می کند و در نتیجه تغییر حجم کوچکی در ماده حسگر ایجاد می شود که به عنوان تغییر مقاومت در کانتیلور اندازه گیری می شود. به این ترتیب آنالیت آشکارسازی می شود. عنصر کلیدی در طراحی این نوع کانتیلور ساخت ترکیبی است که در معرض آنالیت موردنظر متورم شده یا ابعادش تغییر کند. از پلیمرهای آلی رایج بعنوان ماده حسگر برای آشکارسازی حضور بخار آب و بسیاری ترکیبات آلی فرار مانند استون، تولوئن، اتانول، هگزان و …. استفاده شده است. مولکول های آنالیتی که پارامترهای انحلال آنها نزدیک و متناسب با پلیمر باشد به آسانی روی آن پلیمر توزیع می شوند. بنابراین از آرایه هایی از حسگرها با پارامترهای انحلال پذیری مختلف می توان برای شناسایی دامنه وسیعی از گونه های آنالیت استفاده کرد. هیدروژل های سنتزی (Synthetic Hydrogels) می توانند تغییرات حجمی بزرگی را در پاسخ به تغییرات دما، pH، رطوبت و فاکتورهای دیگر تحمل کرده و مواد مناسبی جهت طراحی کانتیلورهای مقاومتی پیزو برای ثبت تغییرات این پارامترها محسوب می شوند. مواد زیستی خالص نیز که در اثر اتصال به آنالیت تغییرات حجم سنجی قابل اندازه گیری با کانتیلور را داشته باشند می توانند به عنوان حسگر استفاده شوند. مولکولهای لایه حسگر ممکن است آنالیت را جذب سطحی کنند یا با آن مخلوط شوند و یا پیوند شیمیایی ایجاد کنند. برای اینکه مقاومت پیزو قابل مشاهده باشد، هدایت الکتریکی در طول ضخامت کانتیلور باید نامتقارن باشد که اغلب توسط اختلاط (Dopping) اختلافی ماده صورت می گیرد. وقتی ماده مقاومتی پیزور مانند سیلیکون مختلط شده (Dopped) تحت شرایط مکانیکی قرار می گیرد، هدایت الکتریکی آن تغییر می کند. برای اندازه گیری تغییر در مقاومت، کانتیلورهای سیلیکون باید در شرایط بایاس (Bias) مستقیم پل وتستون قرار گیرند. در پل وتستون یک زوج کانتیلور قرار می گیرد که یکی بعنوان رفرانس عمل می کند. خروجی سیستم، سیگنال تفاضلی بین دو کانتیلور است. نسبت سیگنال به نویز در این روش قویاً بهبود می یابد و نویز حاصل از اتصالات غیرویژه، نوسانات حرارتی و لرزش ها حذف می شود. اتصالات غیرویژه به سطح مشکلی عمومی است که باید در تمام آنالیزها به حداقل برسد. اگر چه حذف کامل این پارامترها غیرممکن است می توان تأثیر آن روی آشکارسازی را با بهره گرفتن از کانتیلور رفرانس کنترل کرد. کانتیلورهای پیزورسیستیو در مقایسه با نوع نوری چندین امتیاز دارند: - آشکارسازی پیزورسیستیو می تواند در محلول های غیرشفاف و مایعات آشفته صورت گیرد. - نیازی به چینش وقت گیر لیزر نیست. - این سیستم قرائت می تواند بصورت ائتلافی روی ورق سیلیکون قرار گیرد. - کنترل دما به آسانی انجام می گیرد. - با کوچک کردن و ساخت آرایه ها سازگار است و هزینه کمتری دارد. ضعف عمده، سطح نویز ذاتی است که در مقایسه با کانتیلورهای نوری مستقیماً بر تفکیک و حساسیت اثر می گذارد . کنترل دما می تواند بعنوان ابزاری برای شکستن پیوندهای لیگاند- پذیرنده بکار رود. بنابراین لایه حسگر بازتولید می-شود . روش دینامیک در روش دینامیک، کانتیلور بطور مکانیکی در فرکانس رزونانسی خود تحریک می شود که اتصال آنالیت موجب جابه جایی این فرکانس رزونانسی می شود و توسط پل وتستون مجتمع با پیزورسیسیتو حس می شود . تغییرات در فرکانس رزونانسی می تواند با اندازه گیری نویز گرمایی کانتیلور آشکارسازی شود. هنگام کار در مایعات پیک رزونانس بسیار کمتر از هوا انتقال پیدا می کند که از اثر میرایی مایعات ناشی می شود. این فاکتور اندازه گیری های بر مبنای روش دینامیک را به شدت متاثر می کند. در نتیجه این روش برای نشان دادن فرآیندهای بیوشیمیایی در محیط آبی نسبت به روش استاتیک کارآمدی کمتری دارد. حسگرهای کانتیلور که در روش استاتیک عمل می کنند بعنوان شیوه ای برای سنجش های نانومکانیکی زیست مولکولی مفید ترند. برای رسیدن به حساسیت بالا هنگام کار با مایعات در روش دینامیک پیش فعالسازی کانتیلور با بهره گرفتن از تغییر زمینه الکتریکی، مغناطیسی یا صوتی ضروری است . بطور کلی حساسیت روش استاتیک دو تا سه برابر از روش دینامیک بیشتر است . پل وتستون پیزو رسیستیو برای تشخیص نوسان رزونانسی در لبه کانتیلور جایی که ماکزیمم فشار مکانیکی وجود دارد جاگذاری می شود. در حالیکه در مورد سیستم استاتیک حیطه اندازه گیری در طول کانتیلور بوده و منطقه وسیعتری را پوشش می دهد . در بررسی مولکول های پیچیده مثل پروتئین ها چند منبع فشار احتمالی دیگر غیر از اثر جذب سطحی آنالیت روی کانتیلور وجود دارد. برهمکنش الکترواستاتیک جذب سطحی شده های مجاور، تغییرات در آبگریزی سطح و تغییرات ساختاری مولکول های جذب شده همگی می توانند عامل فشار باشند. در نتیجه تغییرات در فشار میتواند مستقیماً به انرژی پیوند لیگاند- پذیرنده مرتبط نباشد .این مسئله مخصوصاً برای جذب سطحی زیستی به خاطر پیچیدگی برهمکنش های مربوطه مطرح است. بعنوان مثالی از پیچیدگی این مسئله مشاهده نحوه جذب سطحی DNA مکمل روی سطح کانتیلور است که می تواند بسته به نیروی یونی بافری که هیبریداسیون در آن اتفاق می افتد منجر به فشار کششی یا تراکمی شود که ناشی از برهمکنش دو نیروی مخالف است. کاهش آنتروپی ناشی از جذب سطحی DNA بعد از هیبریداسیون که منجر به کاهش فشار تراکمی است و دافعه الکتروستاتیک بین DNA جذبی که منجر افزایش فشار تراکمی است . از اثر پیوندهای غیرویژه مولکول ها و منابع نویز مانند لرزش و تغییرات دما با بهره گرفتن از کانتیلور رفرنس می توان اجتناب کرد . در کانتیلورها با افزایش نسبت طول به ضخامت حساسیت بالا می رود و نویز مکانیکی خارجی مستقیماً حداقل انحراف قابل آشکارسازی را متأثر می کند. حساسیت بالا و بطور همزمان نویز پایین با بهره گرفتن از کانتیلورهای کوچکتر فراهم می شود. کانتیلورهای کوچکتر همچنین به خاطر فرکانس رزونانسی بالا دارای قدرت پاسخدهی بالا می باشند . حساسیت آشکارسازی انحراف کانتیلور ناشی از جذب سطحی و تغییر فرکانس رزونانسی ناشی از بارگذاری می تواند در حد ppb و ppt باشد .میکروکانتیلورهای بسیار نازک تا نیروی N18-10 را اندازه می گیرند . ۱-۶لیزر دی اکسید کربن لیزر وسیلهای برای تولید پرتوی تکفام و همدوس در نواحی نور فرابنفش ، مرئی و یا فروسرخ از طیف امواج الکترومغناطیسی است. کلمه لیزر در حقیقت از حروف اول کلمههای عبارت انگلیسی زیر گرفته شده است: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation این عبارت به معنی “تقویت نور با روش گسیل القایی تابش” گرفته شده است، که همه آنها اصطلاحهایی فیزیکی هستند. از آنجا که باریکه نور لیزر همدوس است (یعنی امواج آن همفاز هستند و به عبارت دیگر مانند سربازانی هستند که باهم پا میکوبند، با واگرایی بسیار کم پیش میرود و مانند نور معمولی نبوده و کمتر پخش میشود) و در نتیجه چگالی و یا تراکم آن در فضا ثابت میباشد. پرتو لیزر همچنین مزیت تمرکز زیاد انرژی در واحد سطح را دارد. مبانی نظری اتمها در حالتهای گسستهای از انرژی وجود دارند. وقتی یک اتم که در حالت پایه (پایینترین حالت انرژی) است انرژی جذب کند، به حالت انرژی برانگیختهای صعود میکند. به دنبال آن در بازگشت به حالت پایه چه بطور مستقیم و چه از طریق حالتهای انرژی میانی ، فوتونهای تابشی با بسامد و طول موجی گسیل میدارد که بستگی به اختلاف انرژی بین حالتهای انرژی “شبه پایدار” میباشند.گسیل فوتون از اتمها در حالتهای انرژی شبه پایدار گاه به تأخیر میافتد تا در نهایت به گسیل تابش فلورسانسی یا فسفرسانسی منجر شود. اتمهایی که برای عملکرد لیزر مناسب میباشند، باید حداقل دارای چنین حالت شبه پایداری باشند. وقتی یک فوتون که از حالت شبه پایدار اتمی گسیل شده ، از نزدیکی یک اتم دیگر که در همان حالت است عبور کند میتواند آن اتم را ترغیب کند تا یک فوتون تابشی گسیل دارد که دارای انرژی (و طول موج) ، جهت ، قطبش و فاز یکسان مانند خودش باشد. هر یک از چنین فوتونهای ترغیب شدهای خود نیز میتوانند باز هم فوتون مشابه دیگری را ترغیب کنند. این فرایند که اساس عملکرد لیزر است یک فرایند جمع شونده و پیوسته است و میتوان با ایجاد شرایط مناسب آن را تقویت کرد. تهیه تعداد لازم از اتمهایی که در حالت انرژی شبه پایدار صحیح باشند، ضرورت اساسی برای عملکرد لیزر است. عملکرد لیزر بستگی به ایجاد یک “وارونی تعداد” دارد که در آن بیشتر اتمها در حالت شبه پایدار میباشند. انرژی را باید به این تعداد “پمپ کرد” تا وارونی لازم را ایجاد کنند. بنابراین حالت شبه پایدار مستقیما و یا با تنزل از یک حالت بالاتر بوجود میآید. ۱-۶-۱لیزرهای دی اکسیدکربن لیزر دی اکسیدکربن (CO2) نمونهای از یک لیزر گاز مولکولی پر قدرت است. باریکه خروجی وقتی کانونی شود میتواند صفحات الماس و فولاد ضخیم را در عرض چند ثانیه برش دهد. نمودار تراز انرژی یک گاز مولکولی بطور قابل توجهی پیچیدهتر از آن برای یک اتم است. حالتهای انرژی که قبلا توضیح داده شده بصورت ترازها منجر به گسیل نور مرئی میشوند. هر تراز الکترونی در یک مولکول گاز بطور کلی دارای زیر ترازهایی مربوط به ارتعاشات مجاز مولکولی میباشد و هر یک از این ترازهای ارتعاشی نیز زیر ترازهایی بر اساس دوران مجاز مولکولی دارند. عملکرد لیزر از طریق گذارهای بین ترازهای ارتعاشی - دورانی مختلف امکان پذیر میشود و تابش خروجی به صورت فرو سرخ (فوتونهای کم انرژی) میباشد. لیزر CO2 با بهره گرفتن از این نوع گذار یک باریکه خروجی مثلا به طول موج ۱۰.۶ میکرومتر در عملکرد موج پیوسته (CW) میدهد. طراحی لیزر ، CO2 شبیه He - Ne است، با این تفاوت که مخلوط گاز (۹% دی اکسید کربن ، ۱۵% نیتروژن ، ۷۶% هلیوم) پیوسته و بطور یکنواخت از داخل لوله عبور میکند. پمپ کردن این لیزر مانند لیزر هلیوم- نئون با برانگیزش dc انجام میگیرد. لوله را باید خنک کرد، این کار معمولا با جریان آب بطور یکنواخت از میان یک پوشش به دور لوله صورت می گیرد. ۱-۶-۲لیزر زایی در CO2 عمل لیزر کنندگی در لیزر CO2بواسطه انتقال انرژی از اتمهای نیتروژن برانگیخته به ترازهای انرژی مجاور مولکولهای CO2 صورت میگیرد. بهره توان بالای لیزر CO2 (حدود ۱۵%) به دلیل پایین قرار داشتن حالتهای انرژی ارتعاشی و دورانی دی اکسیدکربن که انرژی کمی برای برانگیختگی لازم دارند. با قرار دادن یک Q - سوئیچ میتوان لیزر CO2 را از عملکرد موج پیوسته به عملکرد پالسی (ضربهای) تبدیل کرد. با بهره گرفتن از این شیوه یک لیزر ۱۰۰ واتی CW میتواند پالسهای ۱۰۰ کیلو واتی در عرض ۱۵۰ نانو ثانیه و با ۴۰۰ پالس در ثانیه ایجاد کند. لیزر CO2 نمونهای از یک نوع طیفی غنی از منبع انرژی است، زیرا تعداد بسیار زیادی از انتقالهای لیزری امکان پذیر میباشند. لیزرهای با چنین مشخصهای را لیزرهای قابل تنظیم میگویند. لیزرهای CO2 جدید بعضا روی بیش از ۸۵ طول موج مختلف قابل تنظیم هستند. تنظیم ممکن است با شیوه خوش ساختی از طیف نگار “لیترو” که در آن از یک منشور و یا از یک توری پراش برای پراکندگی استفاده میشود، انجام گیرد. در یک انتهای لیزر ، منشور تمام نقره اندودی که قابل چرخش است قرار دارد و نور را طوری پراکنده (پاشنده) میکند که فقط خط طیف با محور لیزر هم خط میشود و به دنبال آن تقویت میگردد و امواج ایستاده بجای میگذارد. ۱-۷فیبر نوری دستهای از تارهای نوری فیبر نوری یا تار نوری (Optical Fiber) رشته ی باریک و بلندی از یک ماده ی شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که میتواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابلهای معمولی میباشد، با فیبر نوری میتوان دادههای تصویر، صوت و دادههای دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا ۱۰ گیگابایت انتقال داد. تاریخچه ی ساخت فیبر نوری رونمایی از مقاله طبیعت در سال ۱۸۸۴ توسط ژان دانیل کلادوناولین کسانی که در قرون اخیر به فکر استفاده از نور افتادند، انتشار نور را در جو زمین تجربه کردند. اما وجود موانع مختلف نظیر گرد و خاک، دود، برف، باران، مه و… انتشار اطلاعات نوری در جو را با مشکل مواجه ساخت. بعدها استفاده از لوله و کانال برای هدایت نور مطرح گردید. نور در داخل این کانالها بوسیله آینهها و عدسیها هدایت میشد، اما از آنجا که تنظیم این آینهها و عدسیها کار بسیار مشکلی بود این کار نیز غیر عملی تشخیص داده شد و مردود ماند. .شاید اولین تلاش در سیر تکاملی سیستم ارتباط نوری به وسیله الکساندر گراهام بل صورت گرفت که در سال ۱۸۸۰، درست ۴ سال پس از اختراع تلفن، اختراع تلفن نوری (فوتوفون) یا سیستمی که صدا را تا فواصل چندین صد متر منتقل می کرد، به ثبت رساند. تلفن نوری بر مبنای مدوله کردن نور خورشید بازتابیده با به ارتعاش در آوردن آینه ای کار می کرد. گیرنده یک فتوسل بود. در این روش نور در هوا منتشر می شد و بنابراین امکان انتقال اطلاعات تا بیش از ۲۰۰ متر میسر نبود. به همین دلیل، اگرچه دستگاه بل ظاهراً کار می کرد اما از موفقیت تجاری برخوردار نبود. ایده استفاده از انکسار (شکست) برای هدایت نور (که اساس فیبرهای نوری امروزی است) برای اولین بار در سال ۱۸۴۰ توسط Daniel Colladon و Jacques Babinet در پاریس پیشنهاد شد. همچنین John Tyndall در سال ۱۸۷۰ در کتاب خود ویژگی بازتاب کلی را شرح داد: «وقتی نور از هوا وارد آب می شود به سمت خط عمود بر سطح خم میشود و وقتی از آب وارد هوا می شود از خط عمود دور می شود. اگر زاویه ی پرتو نور با خط عمود در تابش از داخل آب بزرگتر از ۴۸ درجه شود هیچ نوری از آب خارج نمی شود در واقع نور به طور کامل از سطح آب منعکس می شود. زاویه ای که انعکاس کلی آغاز می شود را زاویه بحرانی می نامیم» کاکو و کوکهام انگلیسی برای اولین بار استفاده از شیشه را بعنوان محیط انتشار مطرح ساختند. آنان مبنای کار خود را بر آن گذاشتند که به سرعتی حدود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و بیشتر بر روی محیطهای انتشار شیشه دست یابند. این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود. این دو محقق انگلیسی، کاهش انرژی را تا آنجا میپذیرفتند که کمتر از ۲۰ دسی بل نباشد. اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناکام ماندند، اما شرکت آمریکائی (کورنینگ گلس) به این هدف دست یافت. در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممکن گردید. در سال ۱۹۶۶ میلادی، دانشمندان در این نظریه که نور در الیاف شیشهای هدایت میشود پیشرفت کردند که حاصل آن از کابلهای معمولی بسیار سودمندتر بود. چرا که فیبرنوری بسیار سبکتر و ارزانتر از کابل مسی است و در عین حال ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد. توسعه فناوری فیبرنوری از سال ۱۹۸۰ میلادی به بعد باعث شد که همواره مخابرات نوری بعنوان یک انتخاب مناسب مطرح باشد. تا سال ۱۹۸۵ میلادی در دنیا نزدیک به ۲ میلیون کیلومتر کابل نوری نصب شده و مورد بهره برداری قرار گرفتهاست.
-
- - بند «ب» ماده ۲۱ گات: «مانع یک عضو از اتخاذ اقدامی گردد که به اعتقاد آن عضو برای حفظ منافع امنیتی اساسی آن ضرورت دارد و…» ↑
- - Peter Lindsay , “The Ambiguity of GATT Article XXI: Subtle Success or Rampant Failure “, Duke Law Journal ,۲۰۰۳ , ۱۲۸۵. ↑
- - الف ـ آمریکا، با توسل، تحریک و تشویق، تسلیح، تجهیز، تامین مخارج و اداره عملیات نظامی و شبه نظامی در داخل نیکاراگوئه و علیه این دولت تعهدات قراردادی صریح خود و به ویژه منشور ملل متحد (مواد ۲ و ۴) را که متضمن اصل عدم توسل به قوه قهریه در روابط بین الملی است و نیز مواد ۱۸ و ۲۰ منور سازمان دولتهای آمریکا را که مؤید اصول عدم مداخله و مصونیت سرزمینهاست، نقض کرده است. ب ـ دولت آمریکا از مقررات حقوق بینالملل عمومی و حقوقی عرفی تخلف کرده است و در نتیجه: ـ حاکمیت نیکاراگوئه را با حملات نظامی خود از طریق زمین و هوا و دریا و نیز با تجاوز به فضای دریائی و هوائی وی نقض کرده و در ارعاب و تهدید حکومت نیکاراگوئه کوشیده ـ قوه قهریه و تهدید به اعمال قوه قهریه ر علیه نیکاراگوئه به کار گرفته، ـ در امور داخای نیکاراگوئه مداخله نموده، ـ اصل کشترانی آزاد و آزادی تجارت را نقض کرده، ـ و سرانجام شهروندان نیکاراگوئه را کشته و مجروح کرده و بازداشت نموده است. ↑
- - Military and Paramilitary Activities in and against Nicaragua (Nicaragua v. United States of America), op.cit, para.116 and para. 282. ↑
- - Djibouti v France , JudgmentICJ. , 2008. ↑
- - ماجرای مرگ یا قتل یک قاضی فرانسوی در سال ۱۹۹۵ در جیبوتی، موجب شد تا در فرانسه و جیبوتی قضیه هایی برای رسیدگی به موضوع تشکیل شود و دولت جیبوتی از فرانسه درخواست کند تا در اجرای موافقت نامه ۱۹۸۶ کمک متقابل سوابق تحقیقات انجام شده در مورد موضوع را به جیبوتی ارسال نماید. در حالی که قضیه تشکیل شده در فرانسه، برخی مقامات جیبوتی را متهم به دست داشتن در قتل قاضی مزبور می کرد، دولت فرانسه به استناد ماده ۲ همان کنوانسیون که مقرر میکرد که هرگاه اجرای درخواست معاضدت قضایی مخالف حاکمیت، امنیت، نظم عمومی یا منافع ملی دولتی باشد که از او چنین درخواستی شده است، میتواند از معاضدت امتناع نماید»، از انجام نیابت قضایی مورد درخواست جیبوتی امتناع میکند. جیبوتی تصمیم میگیرد که از نقض معاهده به دیوان بینالمللی دادگستری شکایت کند و فرانسه نیز میپذیرد تا دیوان به این دعوی رسیدگی کند. ↑
- - Roger B. M. Cotterrell, The Sociology of Law, Butterworths , London, 1992, p.234. ↑
- -Eva Brems, “the Margin of Appreciation Doctrine in the case-Law of the Europen Court of Human Rights”, op.cit., pp.240-241. ↑
- - Jonathan I.Charney, “Judicial Deference in Foreign Relations”, The American Journal of International Law, 83, No. 4, Oct., 1989, p.810. ↑
- -Eyal Benvenisti, ,” Judicial Misgivings Regarding the Application of International Law: An Analxsis of Attitudes of National Courts”, European Journal of International Law, Vol. 4, 1993,p.160. ↑
- - دومینگ کارو، حقوق بینالملل در عمل، ترجمه مصطفی تقی زاده انصاری، تهران، نشر قومس، ۱۳۷۵، ص۵۱۲. ↑
- - Ireland v UK , op.cit., p. 92. ↑
- - H. Waldock, “The Effectiveness of the System Set Up by the European Convention of Human Rights”, Human Rights Law Journal, ۱, ۱۹۸۰ , p. 15. ↑
- - Helen Stacy, Human Rights for the 21st Century: Sovereignty, Civil Society, Culture, Stanford University Press , 2008, p.221. ↑
- -. متقاضی در این قضیه ناشر یک کتاب حاوی اطلاعات در مورد مسائل جنسی برای نوجوانان بود.انتشارات توسط مقامات انگلستان مصادره و ضبط گردید و هند سایت به پرداخت جریمه نقدی محکوم گردید. شاکی استدلال می نمود که این عمل به مثابه نقض آزادی بیان ( ماده ۱۰ کنوانسیون ) محسوب میگردد. ↑
- -Necessary in a democratic society’ ↑
- - Handyside v. United Kingdom, op.cit. , para.45. ↑
- - Yutaka Arai-Takahashi, op.cit,p. 9. ↑
- - Kratochvíl Jan, op.cit, p. 354. ↑
- -Prescribed by law/in accordance with law. ↑
- -The Johannesburge Principles on National Security,Freedom of Expression and Access to Information ,U.N. Doc. E/CN.4/1996/39.,Principle 1.1. ↑
- -Sunday Times v. United Kingdom,op.cit, para 49: “In the Court’s opinion, the following are two of the requirements that flow from the expression “prescribed by law". Firstly, the law must be adequately accessible… Secondly, a norm cannot be regarded as a “law” unless it is formulated with sufficient precision to enable the citizen to regulate his conduct: he must be able - if need be with appropriate advice - to foresee, to a degree that is reasonable in the circumstances, the consequences which a given action may entail…” ↑
- - Kruslin v. France, App. No. 11801/85, judgment of Apr. 24, 1990, para. 29:… the Court has always understood the term “law” in its “substantive” sense, not its “formal” one; it has included both enactments of lower rank than statutes… and unwritten law “ ↑
- - Yutaka Arai-Takahashi, op.cit., p. 10. ↑
- - Sunday Times v. United Kingdom,op.cit, para 49”:… the law must be adequately accessible: the citizen must be able to have an indication that is adequate in the circumstances of the legal rules applicable to a given case… “ ↑
- - Silver v. The United Kingdom, op.cit., para. 87. ↑
- - هگل به این نکته تصریح میکند و الزام آور بودن قانون را منوط به آگاه شدن همگان و نیز در دسترس بودن همگان می داند. جهت مطالعه بیشتر رجوع کنید به: محمد راسخ، پیشین، صص ۲۶۲-۲۶۳. ↑
- - فدریش فون هایک، قانون، قانونگذاری و آزادی، ترجمه مهشید معیری و موسی غنی نژاد، تهران، طرح نو، ۱۳۸۰، صص ۳۹-۱۳۸. ↑
- -Silver et al. v. United Kingdom, op.cit. , para. 88. ↑
- - S.Foster , Human Rights and Civil Liberties, Longman, 2003, p. 44. ↑
- - Halford v. the United Kingdom, Judgment stasbourg 25 June 1997 , para. 50-51. ↑
- -Malone v. the United Kingdom, judgment of 2 August 1984, para 67:” … must be a measure of legal protection in domestic law against arbitrary interferences by public authorities with the rights safeguarded by paragraph 1 (art. 8-1). Especially where a power of the executive is exercised in secret, the risks of arbitrariness are evident… “ ↑
- -Limitation on use of restriction on rights. ↑
- -به عنوان مثال در کنوانسیون اروپائی حقوق بشر، امنیت ملی به عنوان هدفی برای تحدید آزادی دینی بیان نشده، به همین سبب، دولت نمیتواند با قیاس آزادی دینی به سایر آزادی ها، این محدودیت را در این آزادی نیز اِعمال نماید. ↑
- - مواد ۸(۲)، ۱۰(۲)، ۱۱(۲) ↑
- - مواد ۸(۲)، ۹(۲)، ماده ۱۱ (۲) ↑
|
|