પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]#
રિન્યુએબલ એનર્જી શું છે? તેનું મહત્વ સમજાવો.
જવાબ: રિન્યુએબલ એનર્જી એ કુદરતી સ્ત્રોતોમાંથી મેળવાતી ઊર્જા છે જે સમય સાથે ફરીથી બનતી રહે છે, જેમ કે સૌર, પવન, જળ, બાયોમાસ અને ભૂગર્ભીય ઊર્જા.
ટેબલ: રિન્યુએબલ એનર્જીનું મહત્વ
પાસું | ફાયદો |
---|---|
પર્યાવરણીય | ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જન અને પ્રદૂષણ ઘટાડે છે |
આર્થિક | નોકરીઓ બનાવે છે અને લાંબા ગાળે ઊર્જા ખર્ચ ઘટાડે છે |
ઊર્જા સુરક્ષા | અશ્મિભૂત ઇંધણની આયાત પર નિર્ભરતા ઘટાડે છે |
ટકાઉપણું | ભાવિ પેઢીઓ માટે અખૂટ ઊર્જા સ્ત્રોતો |
મુખ્ય મુદ્દાઓ:
- સ્વચ્છ ઊર્જા: કામગીરી દરમિયાન શૂન્ય કાર્બન ઉત્સર્જન
- ખર્ચ-અસરકારક: ઘટતી ટેકનોલોજી કિંમતો તેને આર્થિક બનાવે છે
- રોજગાર સર્જન: વધતો ઉદ્યોગ રોજગારની તકો પૂરી પાડે છે
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “EEES” - Environmental protection, Economic benefits, Energy security, Sustainability
પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]#
ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના પ્રકારોની યાદી બનાવો. દરેકને સંક્ષિપ્તમાં સમજાવો.
જવાબ:
ટેબલ: ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના પ્રકારો
પ્રકાર | સંપૂર્ણ નામ | વર્ણન |
---|---|---|
BEV | Battery Electric Vehicle | સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રિક, માત્ર બેટરીથી ચાલે છે |
HEV | Hybrid Electric Vehicle | ગેસોલિન એન્જિન અને ઇલેક્ટ્રિક મોટરનું મિશ્રણ |
PHEV | Plug-in Hybrid Electric Vehicle | બાહ્ય પાવર સ્ત્રોતથી ચાર્જ કરી શકાય છે |
FCEV | Fuel Cell Electric Vehicle | પાવર માટે હાઇડ્રોજન ફ્યૂઅલ સેલનો ઉપયોગ |
મુખ્ય લક્ષણો:
- BEV: શૂન્ય ઉત્સર્જન, ચાર્જિંગ સ્ટેશનની જરૂર
- HEV: બહેતર ઇંધણ દક્ષતા, રિજનરેટિવ બ્રેકિંગ દ્વારા સ્વ-ચાર્જિંગ
- PHEV: બેવડા પાવર વિકલ્પો, વિસ્તૃત રેન્જ
- FCEV: ઝડપી રિફ્યુઅલિંગ, એકમાત્ર ઉત્સર્જન પાણી
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Big Hybrid Plug Fuel” BEV, HEV, PHEV, FCEV માટે
પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]#
સૌર ઊર્જા અને સૌર થર્મલ ઊર્જા વચ્ચે શું તફાવત છે? હોમ સોલાર રૂફટોપ સિસ્ટમના બ્લોક ડાયાગ્રામની ચર્ચા કરો.
જવાબ:
ટેબલ: સૌર ઊર્જા વિ સૌર થર્મલ ઊર્જા
પેરામીટર | સૌર ઊર્જા (PV) | સૌર થર્મલ ઊર્જા |
---|---|---|
રૂપાંતરણ | સીધો સૂર્યપ્રકાશ વીજળીમાં | સૂર્યપ્રકાશ ગરમી ઊર્જામાં |
ટેકનોલોજી | ફોટોવોલ્ટેઇક સેલ્સ | સોલાર કલેક્ટર્સ/પેનલ્સ |
આઉટપુટ | વિદ્યુત ઊર્જા | ઉષ્મા ઊર્જા (ગરમ પાણી/વરાળ) |
ઉપયોગો | પાવર જનરેશન, લાઇટિંગ | પાણી ગરમ કરવું, સ્પેસ હીટિંગ |
કાર્યક્ષમતા | 15-22% | 70-80% |
બ્લોક ડાયાગ્રામ: હોમ સોલાર રૂફટોપ સિસ્ટમ
flowchart TD
A[Solar Panels] --> B[DC Power]
B --> C[Charge Controller]
C --> D[Battery Bank]
C --> E[Inverter]
E --> F[AC Power]
F --> G[Home Load]
F --> H[Grid Connection]
I[Monitoring System] --> C
મુખ્ય ઘટકો:
- સોલાર પેનલ્સ: સૂર્યપ્રકાશને DC વીજળીમાં ફેરવે છે
- ચાર્જ કંટ્રોલર: બેટરી ચાર્જિંગ નિયંત્રિત કરે છે
- ઇન્વર્ટર: DC ને AC પાવરમાં ફેરવે છે
- બેટરી બેંક: વધારાની ઊર્જા સ્ટોર કરે છે
- ગ્રિડ કનેક્શન: બે-માર્ગી પાવર ફ્લો
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Solar Converts Battery Inverter Grid” મુખ્ય ઘટકો માટે
પ્રશ્ન 1(ક OR) [7 ગુણ]#
સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક અસર શું છે? ફોટોવોલ્ટેઇક રૂપાંતરણનો સિદ્ધાંત સમજાવો.
જવાબ: સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક અસર એ સેમિકંડક્ટર સામગ્રી પર પ્રકાશ પડતાં વિદ્યુત પ્રવાહ ઉત્પન્ન થવાની ઘટના છે.
ફોટોવોલ્ટેઇક રૂપાંતરણનો સિદ્ધાંત:
flowchart TD
A[Sunlight Photons] --> B[P-N Junction]
B --> C[Electron-Hole Pairs]
C --> D[Electric Field Separation]
D --> E[Current Flow]
E --> F[External Circuit]
કાર્યપ્રક્રિયા:
- ફોટોન શોષણ: પ્રકાશ ફોટોન સેમિકંડક્ટર સામગ્રીને અથડાવે છે
- ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજના: ઇલેક્ટ્રોન્સ ઊર્જા મેળવીને કંડક્શન બેન્ડમાં જાય છે
- P-N જંક્શન: વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવીને ચાર્જ અલગ કરે છે
- કરંટ જનરેશન: ઇલેક્ટ્રોન્સનો પ્રવાહ વિદ્યુત પ્રવાહ બનાવે છે
મુખ્ય મુદ્દાઓ:
- ઊર્જા રૂપાંતરણ: પ્રકાશ ઊર્જા → વિદ્યુત ઊર્જા
- સેમિકંડક્ટર મટીરિયલ: સામાન્ય રીતે સિલિકોન આધારિત
- સીધું રૂપાંતરણ: કોઈ હલનચલન ભાગોની જરૂર નથી
- ક્વોન્ટમ અસર: ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર પર આધારિત
ટેબલ: PV સેલ સામગ્રીઓ
સામગ્રી | કાર્યક્ષમતા | કિંમત | ઉપયોગ |
---|---|---|---|
મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન | 18-22% | ઊંચી | રેસિડેન્શિયલ |
પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન | 15-17% | મધ્યમ | કોમર્શિયલ |
થિન ફિલ્મ | 10-12% | ઓછી | મોટા પાયે |
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Photons Push Electrons Producing Power”
પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]#
નેનો ટેકનોલોજી શું છે? નેનો ટેકનોલોજી પર આધારિત કોઈપણ ત્રણ એપ્લિકેશનની યાદી બનાવો.
જવાબ: નેનો ટેકનોલોજી એ મોલેક્યુલર અને પરમાણુ સ્તરે (1-100 નેનોમીટર) પદાર્થોની હેરફેર વિજ્ઞાન છે.
ટેબલ: નેનો ટેકનોલોજી એપ્લિકેશન્સ
એપ્લિકેશન | વર્ણન | ફાયદો |
---|---|---|
મેડિકલ | ડ્રગ ડિલિવરી સિસ્ટમ, કેન્સર ટ્રીટમેન્ટ | લક્ષિત ઉપચાર |
ઇલેક્ટ્રોનિક્સ | નાના, ઝડપી પ્રોસેસર અને મેમોરી | ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા |
ઊર્જા | સોલાર સેલ્સ, બેટરીઓ, ફ્યૂઅલ સેલ્સ | બહેતર કાર્યક્ષમતા |
મુખ્ય મુદ્દાઓ:
- સ્કેલ: નેનોમીટર સ્તરે કામ કરે છે (10⁻⁹ મીટર)
- ચોકસાઈ: પરમાણુ સ્તરે હેરફેર
- ક્રાંતિકારી: વિવિધ ઉદ્યોગોનું રૂપાંતરણ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Nano Makes Everything Better” - Medical, Electronics, Energy
પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]#
મહત્વપૂર્ણ ઉભરતી નવીનીકરણીય ઊર્જા તકનીક તરીકે ભરતી તરંગ ઊર્જા પર ટૂંકી નોંધ લખો.
જવાબ: ભરતી તરંગ ઊર્જા સમુદ્રી ભરતીઓ અને તરંગોની ગતિશીલ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે.
મુખ્ય લક્ષણો:
- પૂર્વાનુમાન: ભરતી નિયમિત પેટર્ન અનુસરે છે
- ઉચ્ચ ઘનતા: પાણી હવા કરતાં 800 ગણું ઘન છે
- સ્થિર: દિવસ-રાત ઉપલબ્ધ
- સ્વચ્છ: કોઈ ઉત્સર્જન અથવા બળતણ વપરાશ નથી
ટેબલ: ભરતી ઊર્જા સિસ્ટમ્સ
પ્રકાર | પદ્ધતિ | ફાયદો |
---|---|---|
ટાઇડલ બેરેજ | નદીમુખ પર બંધ | ઉચ્ચ પાવર આઉટપુટ |
ટાઇડલ સ્ટ્રીમ | પાણીની અંદર ટર્બાઇન | ન્યૂનતમ પર્યાવરણીય અસર |
વેવ એનર્જી | સપાટીના તરંગ ગતિ | વિપુલ સંસાધન |
ઉપયોગો:
- કોસ્ટલ પાવર જનરેશન: દૂરના દરિયાકાંઠાના સમુદાયો
- ગ્રિડ ઇન્ટિગ્રેશન: અન્ય નવીનીકરણીય સ્ત્રોતોના પૂરક
- આઇલેન્ડ નેશન્સ: દરિયાઈ દેશો માટે આદર્શ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Tides Provide Predictable Power”
પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]#
સ્માર્ટ વોટર મોનિટરિંગ સિસ્ટમ શું છે? સ્માર્ટ વોટર ક્વોલિટી મોનિટરિંગ સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ સમજાવો.
જવાબ: સ્માર્ટ વોટર મોનિટરિંગ સિસ્ટમ IoT સેન્સર્સનો ઉપયોગ કરીને પાણીની ગુણવત્તાના પેરામીટર્સનું સતત નિરીક્ષણ કરે છે અને નિર્ણય લેવા માટે રીઅલ-ટાઇમ ડેટા પ્રદાન કરે છે.
બ્લોક ડાયાગ્રામ: સ્માર્ટ વોટર ક્વોલિટી મોનિટરિંગ સિસ્ટમ
flowchart TD
A[Water Source] --> B[Sensor Array]
B --> C[pH Sensor]
B --> D[Turbidity Sensor]
B --> E[Temperature Sensor]
B --> F[Dissolved Oxygen Sensor]
C --> G[Microcontroller]
D --> G
E --> G
F --> G
G --> H[Data Processing]
H --> I[Wireless Communication]
I --> J[Cloud Server]
J --> K[Mobile App/Web Dashboard]
J --> L[Alert System]
મુખ્ય ઘટકો:
- સેન્સર્સ: pH, ટર્બિડિટી, તાપમાન, ઓગળેલા ઓક્સિજનનું નિરીક્ષણ
- માઇક્રોકંટ્રોલર: ડેટા પ્રોસેસિંગ માટે Arduino/Raspberry Pi
- કમ્યુનિકેશન: ડેટા ટ્રાન્સમિશન માટે WiFi/GSM
- ક્લાઉડ પ્લેટફોર્મ: ડેટા સ્ટોરેજ અને વિશ્લેષણ
- યુઝર ઇન્ટરફેસ: મોનિટરિંગ માટે મોબાઇલ એપ
ફાયદા:
- રીઅલ-ટાઇમ મોનિટરિંગ: સતત પાણીની ગુણવત્તા મૂલ્યાંકન
- અર્લી વોર્નિંગ: દૂષણ માટે તાત્કાલિક અલર્ટ
- ડેટા એનાલિટિક્સ: ઐતિહાસિક પ્રવૃત્તિઓ અને અનુમાનો
- ખર્ચ અસરકારક: મેન્યુઅલ પરીક્ષણ ખર્ચ ઘટાડે છે
ટેબલ: પાણીની ગુણવત્તાના પેરામીટર્સ
પેરામીટર | સામાન્ય રેન્જ | સેન્સર પ્રકાર |
---|---|---|
pH | 6.5-8.5 | pH ઇલેક્ટ્રોડ |
ટર્બિડિટી | <1 NTU | ઓપ્ટિકલ સેન્સર |
તાપમાન | 15-25°C | થર્મિસ્ટર |
ઓગળેલા ઓક્સિજન | >5 mg/L | ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ |
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Smart Sensors Send Signals Safely”
પ્રશ્ન 2(અ OR) [3 ગુણ]#
વેરેબલ ટેકનોલોજી શું છે? વેરેબલ ટેકનોલોજીની ઓછામાં ઓછી બે એપ્લિકેશનના નામ આપો?
જવાબ: વેરેબલ ટેકનોલોજી એ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો છે જે કપડાં અથવા એક્સેસરીઝ તરીકે પહેરી શકાય છે, જેમાં સ્માર્ટ સેન્સર્સ અને કનેક્ટિવિટી સામેલ છે.
એપ્લિકેશન્સ:
- આરોગ્ય નિરીક્ષણ: હાર્ટ રેટ, પગલાં, ઊંઘની પેટર્ન ટ્રેક કરતી સ્માર્ટવોચ
- ફિટનેસ ટ્રેકિંગ: કેલોરી, અંતર, કસરતનું માપ કરતા એક્ટિવિટી મોનિટર્સ
- મેડિકલ ડિવાઇસેસ: સતત ગ્લુકોઝ મોનિટર્સ, બ્લડ પ્રેશર મોનિટર્સ
- સ્માર્ટ ગ્લાસીસ: ઓગમેન્ટેડ રિયાલિટી ડિસ્પ્લે, હેન્ડ્સ-ફ્રી કમ્પ્યુટિંગ
મુખ્ય લક્ષણો:
- પોર્ટેબલ: હળવા અને પહેરવા માટે આરામદાયક
- કનેક્ટેડ: સ્માર્ટફોન સાથે Bluetooth/WiFi કનેક્ટિવિટી
- સેન્સર-રિચ: ડેટા એકત્રીકરણ માટે બહુવિધ સેન્સર્સ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Wearables Watch Wellness Wirelessly”
પ્રશ્ન 2(બ OR) [4 ગુણ]#
વિવિધ પ્રકારના સોલાર સેલની યાદી બનાવો. ઇલેક્ટ્રિક વાહન માટે વિવિધ ઊર્જા સ્ત્રોતોની યાદી બનાવો.
જવાબ:
ટેબલ: સોલાર સેલના પ્રકારો
પ્રકાર | સામગ્રી | કાર્યક્ષમતા | કિંમત |
---|---|---|---|
મોનોક્રિસ્ટલાઇન | સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન | 18-22% | ઊંચી |
પોલિક્રિસ્ટલાઇન | મલ્ટિ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન | 15-17% | મધ્યમ |
થિન ફિલ્મ | એમોર્ફસ સિલિકોન | 10-12% | ઓછી |
કેડમિયમ ટેલ્યુરાઇડ | CdTe કમ્પાઉન્ડ | 16-18% | મધ્યમ |
ટેબલ: ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે ઊર્જા સ્ત્રોતો
સ્ત્રોત | વર્ણન | ફાયદો |
---|---|---|
બેટરી | લિથિયમ-આયન સેલ્સ | ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા |
ફ્યૂઅલ સેલ | હાઇડ્રોજન રૂપાંતરણ | ઝડપી રિફ્યુઅલિંગ |
અલ્ટ્રાકેપેસિટર | ઝડપી ચાર્જ/ડિસચાર્જ | ફાસ્ટ ચાર્જિંગ |
રિજનરેટિવ બ્રેકિંગ | ગતિશીલ ઊર્જા પુનઃપ્રાપ્તિ | ઊર્જા કાર્યક્ષમતા |
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Solar: Mono Poly Thin Cadmium” / “EV: Battery Fuel Ultra Regen”
પ્રશ્ન 2(ક OR) [7 ગુણ]#
ડ્રોનના બ્લોક ડાયાગ્રામ અને તેના મુખ્ય ઘટકોનું વર્ણન કરો.
જવાબ:
બ્લોક ડાયાગ્રામ: ડ્રોન સિસ્ટમ
flowchart TD
A[Flight Controller] --> B[ESC 1]
A --> C[ESC 2]
A --> D[ESC 3]
A --> E[ESC 4]
B --> F[Motor 1]
C --> G[Motor 2]
D --> H[Motor 3]
E --> I[Motor 4]
J[GPS Module] --> A
K[IMU Sensors] --> A
L[Battery] --> A
M[Camera/Gimbal] --> A
N[Radio Receiver] --> A
O[Remote Controller] --> N
મુખ્ય ઘટકો:
ટેબલ: ડ્રોન ઘટકો
ઘટક | કાર્ય | મહત્વ |
---|---|---|
ફ્લાઇટ કંટ્રોલર | સેન્ટ્રલ પ્રોસેસિંગ યુનિટ | ડ્રોનનું મગજ |
ESC | મોટર સ્પીડ કંટ્રોલ | ચોક્કસ મોટર કંટ્રોલ |
મોટર્સ અને પ્રોપેલર્સ | થ્રસ્ટ જનરેટ કરે છે | ફ્લાઇટ ક્ષમતા |
બેટરી | પાવર સપ્લાય | ફ્લાઇટ અવધિ |
GPS | પોઝિશન ટ્રેકિંગ | નેવિગેશન |
IMU | મોશન સેન્સિંગ | સ્ટેબિલિટી કંટ્રોલ |
મુખ્ય સિસ્ટમ્સ:
- પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ: લિફ્ટ અને કંટ્રોલ માટે 4 મોટર્સ પ્રોપેલર્સ સાથે
- કંટ્રોલ સિસ્ટમ: સ્ટેબિલાઇઝેશન એલ્ગોરિધમ સાથે ફ્લાઇટ કંટ્રોલર
- નેવિગેશન સિસ્ટમ: પોઝિશનિંગ માટે GPS અને કંપાસ
- પાવર સિસ્ટમ: ઇલેક્ટ્રિકલ પાવર માટે LiPo બેટરી
- કમ્યુનિકેશન: ગ્રાઉન્ડ કંટ્રોલર સાથે રેડિયો લિંક
કાર્યસિદ્ધાંત:
- લિફ્ટ: રોટર્સ ઉપરની દિશામાં થ્રસ્ટ બનાવે છે
- કંટ્રોલ: વિવિધ રોટર સ્પીડ મૂવમેન્ટ કંટ્રોલ કરે છે
- સ્ટેબિલિટી: સેન્સર્સ બેલેન્સ અને ઓરિએન્ટેશન જાળવે છે
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Drones Fly Using Motors, Electronics, Sensors, Power”
પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]#
IoT શું છે? IoT ના મુખ્ય ઘટકોની યાદી બનાવો.
જવાબ: IoT (Internet of Things) એ ભૌતિક ઉપકરણોનું નેટવર્ક છે જે ઇન્ટરનેટ દ્વારા ડેટા એકત્રિત અને વિનિમય કરે છે.
ટેબલ: IoT ના મુખ્ય ઘટકો
ઘટક | કાર્ય | ઉદાહરણ |
---|---|---|
સેન્સર્સ | ડેટા એકત્રીકરણ | તાપમાન, ભેજ સેન્સર્સ |
કનેક્ટિવિટી | ડેટા ટ્રાન્સમિશન | WiFi, Bluetooth, GSM |
ડેટા પ્રોસેસિંગ | માહિતી વિશ્લેષણ | ક્લાઉડ કમ્પ્યુટિંગ |
યુઝર ઇન્ટરફેસ | માનવીય ક્રિયાપ્રતિક્રિયા | મોબાઇલ એપ્સ, ડેશબોર્ડ |
મુખ્ય લક્ષણો:
- આંતરકનેક્ટેડ: ઉપકરણો એકબીજા સાથે વાતચીત કરે છે
- સ્માર્ટ: સ્વચાલિત નિર્ણય લેવું
- ડેટા-ડ્રિવન: સતત નિરીક્ષણ અને વિશ્લેષણ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “IoT Connects Smart Devices Using Internet”
પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]#
કાર્બનિક અને અકાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ વચ્ચે સરખામણી કરો.
જવાબ:
ટેબલ: કાર્બનિક વિ અકાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ
પેરામીટર | કાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ | અકાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ |
---|---|---|
સામગ્રી | કાર્બન આધારિત સંયોજનો | સિલિકોન, ધાતુઓ |
ઉત્પાદન | ઓછું તાપમાન, પ્રિન્ટિંગ | ઊંચું તાપમાન, ક્લીન રૂમ |
લવચીકતા | લવચીક, વળી શકાય તેવું | કઠોર, બરડ |
કિંમત | ઓછી ઉત્પાદન કિંમત | ઊંચી ઉત્પાદન કિંમત |
કાર્યક્ષમતા | ઓછી ઝડપ, કાર્યક્ષમતા | ઊંચી ઝડપ, કાર્યક્ષમતા |
એપ્લિકેશન્સ | ડિસ્પ્લે, સોલાર સેલ્સ | પ્રોસેસર્સ, મેમોરી |
મુખ્ય તફાવતો:
- પ્રોસેસિંગ: કાર્બનિક સોલ્યુશન આધારિત પ્રોસેસિંગ વાપરે છે
- સબસ્ટ્રેટ: કાર્બનિક પ્લાસ્ટિક સબસ્ટ્રેટ વાપરી શકે છે
- ટકાઉપણું: અકાર્બનિક વધુ સ્થિર અને ટકાઉ
- નવીનતા: કાર્બનિક નવા ફોર્મ ફેક્ટર્સ સક્ષમ કરે છે
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Organic: Flexible, Cheap, Printable vs Inorganic: Fast, Stable, Expensive”
પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]#
સ્માર્ટ સ્ટ્રીટ લાઇટ કંટ્રોલ અને મોનિટરિંગ સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો. ઉદ્યોગમાં AR/VR ટેકનોલોજીના ફાયદા અને ઉપયોગની ચર્ચા કરો.
જવાબ:
બ્લોક ડાયાગ્રામ: સ્માર્ટ સ્ટ્રીટ લાઇટ સિસ્ટમ
flowchart TD
A[Light Sensor] --> B[Microcontroller]
C[Motion Sensor] --> B
D[Remote Control] --> B
B --> E[LED Driver]
E --> F[LED Street Light]
B --> G[Wireless Module]
G --> H[Central Control]
H --> I[Monitoring Dashboard]
ઉદ્યોગમાં AR/VR ટેકનોલોજી:
ટેબલ: AR/VR એપ્લિકેશન્સ
ઉદ્યોગ | AR એપ્લિકેશન | VR એપ્લિકેશન |
---|---|---|
મેન્યુફેક્ચરિંગ | એસેમ્બલી સૂચનાઓ | ટ્રેનિંગ સિમ્યુલેશન |
હેલ્થકેર | સર્જરી સહાયતા | મેડિકલ ટ્રેનિંગ |
શિક્ષણ | ઇન્ટરેક્ટિવ લર્નિંગ | વર્ચ્યુઅલ ક્લાસરૂમ |
રિટેલ | પ્રોડક્ટ વિઝ્યુઅલાઇઝેશન | વર્ચ્યુઅલ શોરૂમ |
ફાયદા:
- વિકસિત પ્રશિક્ષણ: સુરક્ષિત, પુનરાવર્તિત શીખવાનું વાતાવરણ
- રિમોટ કોલેબોરેશન: વર્ચ્યુઅલ મીટિંગ્સ અને શેર્ડ વર્કસ્પેસ
- ડિઝાઇન વિઝ્યુઅલાઇઝેશન: 3D પ્રોટોટાઇપિંગ અને મોડેલિંગ
- મેઇન્ટેનન્સ સપોર્ટ: રીઅલ-ટાઇમ માર્ગદર્શન અને સમસ્યા નિવારણ
મુખ્ય ફાયદા:
- કિંમત ઘટાડો: ઓછા પ્રશિક્ષણ અને પ્રવાસ ખર્ચ
- સલામતી: જોખમ-મુક્ત પ્રશિક્ષણ વાતાવરણ
- કાર્યક્ષમતા: ઝડપી શીખવું અને સમસ્યા-નિવારણ
- નવીનતા: માનવ-કમ્પ્યુટર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની નવી રીતો
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “AR/VR: Training, Design, Remote, Maintenance”
પ્રશ્ન 3(અ OR) [3 ગુણ]#
સ્માર્ટ સિસ્ટમ શું છે? કોઈપણ ચાર પ્રકારની સ્માર્ટ સિસ્ટમની યાદી બનાવો.
જવાબ: સ્માર્ટ સિસ્ટમ એ બુદ્ધિશાળી સિસ્ટમ છે જે સેન્સર્સ, ડેટા પ્રોસેસિંગ અને ઓટોમેશનનો ઉપયોગ કરીને નિર્ણયો લે છે અને બદલાતી પરિસ્થિતિઓમાં અનુકૂલન કરે છે.
ટેબલ: સ્માર્ટ સિસ્ટમના પ્રકારો
પ્રકાર | વર્ણન | ઉદાહરણ |
---|---|---|
સ્માર્ટ હોમ | સ્વચાલિત ઘર નિયંત્રણ | લાઇટિંગ, HVAC, સિક્યુરિટી |
સ્માર્ટ સિટી | શહેરી ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર મેનેજમેન્ટ | ટ્રાફિક, યુટિલિટીઝ, કચરો |
સ્માર્ટ ગ્રિડ | બુદ્ધિશાળી પાવર વિતરણ | ઊર્જા મેનેજમેન્ટ |
સ્માર્ટ હેલ્થકેર | મેડિકલ મોનિટરિંગ સિસ્ટમ | દર્દી મોનિટરિંગ, ડાયાગ્નોસ્ટિક્સ |
મુખ્ય લક્ષણો:
- સ્વચાલિત: સ્વ-સંચાલન ક્ષમતાઓ
- કનેક્ટેડ: ઇન્ટરનેટ કનેક્ટિવિટી
- અનુકૂલનશીલ: સમય સાથે શીખવું અને સુધારવું
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Smart: Home, City, Grid, Health”
પ્રશ્ન 3(બ OR) [4 ગુણ]#
ઓર્ગેનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ફાયદા અને એપ્લિકેશનની યાદી બનાવો.
જવાબ:
ટેબલ: ઓર્ગેનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ફાયદા
ફાયદો | વર્ણન | લાભ |
---|---|---|
લવચીકતા | વળી શકાય, ખેંચાય તેવું | પહેરી શકાય તેવા ઉપકરણો |
ઓછી કિંમત | સસ્તું ઉત્પાદન | મોટા પાયે ઉત્પાદન |
મોટો વિસ્તાર | મોટી સપાટી પર પ્રિન્ટિંગ | મોટા ડિસ્પ્લે |
ઓછું તાપમાન | રૂમ ટેમ્પરેચર પ્રોસેસિંગ | ઊર્જા કાર્યક્ષમ |
એપ્લિકેશન્સ:
- OLED ડિસ્પ્લે: સ્માર્ટફોન, TV, લાઇટિંગ
- ઓર્ગેનિક સોલાર સેલ્સ: લવચીક સોલાર પેનલ્સ
- ઓર્ગેનિક ટ્રાન્ઝિસ્ટર: લવચીક સર્કિટ્સ
- ઇલેક્ટ્રોનિક પેપર: E-રીડર્સ, સ્માર્ટ લેબલ્સ
મુખ્ય ફાયદા:
- હળવા: પોર્ટેબલ ઉપકરણો માટે યોગ્ય
- પારદર્શક: સી-થ્રુ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ
- પર્યાવરણને અનુકૂળ: બાયોડિગ્રેડેબલ સામગ્રી
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Organic: Flexible, Cheap, Large, Low-temp”
પ્રશ્ન 3(ક OR) [7 ગુણ]#
(i) પહેરી શકાય તેવી સ્માર્ટ ઘડિયાળ અને (ii) બાયોમેટ્રિક સિસ્ટમનો મૂળભૂત બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો.
જવાબ:
(i) વેરેબલ સ્માર્ટ વોચ બ્લોક ડાયાગ્રામ:
flowchart TD
A[Sensors] --> B[Microprocessor]
C[Display] --> B
D[Battery] --> B
E[Wireless Module] --> B
B --> F[Memory]
B --> G[Charging Port]
H[Heart Rate Sensor] --> A
I[Accelerometer] --> A
J[GPS] --> A
(ii) બાયોમેટ્રિક સિસ્ટમ બ્લોક ડાયાગ્રામ:
flowchart TD
A[Biometric Sensor] --> B[Signal Processing]
B --> C[Feature Extraction]
C --> D[Template Matching]
E[Database] --> D
D --> F[Decision Module]
F --> G[Access Control]
H[Enrollment Module] --> E
સ્માર્ટ વોચ ઘટકો:
- સેન્સર્સ: હાર્ટ રેટ, એક્સેલેરોમીટર, જાયરોસ્કોપ
- પ્રોસેસર: ARM આધારિત માઇક્રોકંટ્રોલર
- ડિસ્પ્લે: ટચસ્ક્રીન OLED/LCD
- કનેક્ટિવિટી: Bluetooth, WiFi, સેલ્યુલર
- પાવર: રિચાર્જેબલ લિથિયમ બેટરી
બાયોમેટ્રિક સિસ્ટમ ઘટકો:
- સેન્સર મોડ્યુલ: બાયોમેટ્રિક ડેટા કેપ્ચર કરે છે
- પ્રોસેસિંગ યુનિટ: ફીચર્સનું વિશ્લેષણ અને નિષ્કર્ષણ
- ડેટાબેસ: નોંધાયેલા ટેમ્પ્લેટ્સ સ્ટોર કરે છે
- મેચિંગ એન્જિન: સ્ટોર કરેલા ડેટા સાથે સરખામણી
- ડિસિઝન લોજિક: પ્રવેશ મંજૂર અથવા નકારે છે
મુખ્ય લક્ષણો:
- ઓથેન્ટિકેશન: સુરક્ષિત યુઝર આઇડેન્ટિફિકેશન
- રીઅલ-ટાઇમ: તાત્કાલિક પ્રોસેસિંગ અને પ્રતિસાદ
- ચોકસાઈ: આઇડેન્ટિફિકેશનમાં ઉચ્ચ ચોકસાઈ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Smart Watch: Sense, Process, Display, Connect” / “Biometric: Capture, Process, Match, Decide”
પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]#
રાસ્પબેરી પાઇમાં NOOBS, GPIO અને LXDE નું સંપૂર્ણ સ્વરૂપ આપો.
જવાબ:
ટેબલ: રાસ્પબેરી પાઇ સંક્ષેપ
સંક્ષેપ | સંપૂર્ણ સ્વરૂપ | હેતુ |
---|---|---|
NOOBS | New Out Of Box Software | સરળ OS ઇન્સ્ટોલેશન |
GPIO | General Purpose Input Output | હાર્ડવેર ઇન્ટરફેસ પિન્સ |
LXDE | Lightweight X11 Desktop Environment | ડેસ્કટોપ ઇન્ટરફેસ |
કાર્યો:
- NOOBS: શરૂઆતીઓ માટે રાસ્પબેરી પાઇ સેટઅપ સરળ બનાવે છે
- GPIO: બાહ્ય હાર્ડવેર માટે 40-પિન કનેક્ટર
- LXDE: યુઝર-ફ્રેન્ડલી ગ્રાફિકલ ઇન્ટરફેસ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “New GPIO, Lightweight Experience”
પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]#
OLED પર ટૂંકી નોંધ લખો.
જવાબ: OLED (Organic Light Emitting Diode) એ ડિસ્પ્લે ટેકનોલોજી છે જે કાર્બનિક સંયોજનોનો ઉપયોગ કરે છે જે વિદ્યુત પ્રવાહ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરે છે.
મુખ્ય લક્ષણો:
- સ્વ-પ્રકાશિત: બેકલાઇટની જરૂર નથી
- પાતળું પ્રોફાઇલ: અત્યંત પાતળા ડિસ્પ્લે
- ઉચ્ચ કોન્ટ્રાસ્ટ: સાચા કાળા પિક્સેલ્સ
- વાઇડ વ્યુઇંગ એંગલ: કોઈ કલર ડિસ્ટોર્શન નથી
ટેબલ: OLED વિ LCD
પેરામીટર | OLED | LCD |
---|---|---|
બેકલાઇટ | જરૂરી નથી | જરૂરી |
કોન્ટ્રાસ્ટ | અનંત | 1000:1 |
જાડાઈ | અલ્ટ્રા-થિન | જાડું |
પાવર | ઓછું (ડાર્ક ઇમેજ) | સતત |
એપ્લિકેશન્સ:
- સ્માર્ટફોન: Samsung, iPhone ડિસ્પ્લે
- TV: પ્રીમિયમ ટેલિવિઝન સેટ્સ
- ઓટોમોટિવ: ડેશબોર્ડ ડિસ્પ્લે
- વેરેબલ્સ: સ્માર્ટવોચ સ્ક્રીન
ફાયદા:
- ઊર્જા કાર્યક્ષમ: ઓછો પાવર વપરાશ
- લવચીક: વળી શકાય તેવું બનાવી શકાય
- ફાસ્ટ રિસ્પોન્સ: કોઈ મોશન બ્લર નથી
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “OLED: Organic, Light, Emitting, Display”
પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]#
રાસ્પબેરી પાઇનું આર્કિટેક્ચર અને બ્લોક ડાયાગ્રામ સમજાવો.
જવાબ:
બ્લોક ડાયાગ્રામ: રાસ્પબેરી પાઇ આર્કિટેક્ચર
flowchart TD
A[ARM Cortex CPU] --> B[System Bus]
C[GPU] --> B
D[RAM] --> B
E[Storage] --> F[SD Card Slot]
F --> B
B --> G[GPIO Pins]
B --> H[USB Ports]
B --> I[Ethernet]
B --> J[HDMI]
B --> K[Audio Jack]
B --> L[Camera Interface]
B --> M[Display Interface]
મુખ્ય ઘટકો:
ટેબલ: રાસ્પબેરી પાઇ ઘટકો
ઘટક | સ્પેસિફિકેશન | કાર્ય |
---|---|---|
CPU | ARM Cortex-A72 Quad-core | મુખ્ય પ્રોસેસિંગ |
GPU | VideoCore VI | ગ્રાફિક્સ પ્રોસેસિંગ |
RAM | 4GB LPDDR4 | સિસ્ટમ મેમોરી |
સ્ટોરેજ | MicroSD કાર્ડ | ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ |
GPIO | 40-પિન હેડર | હાર્ડવેર ઇન્ટરફેસ |
કનેક્ટિવિટી | WiFi, Bluetooth, Ethernet | નેટવર્ક એક્સેસ |
આર્કિટેક્ચર લક્ષણો:
- SoC ડિઝાઇન: સિસ્ટમ ઓન ચિપ ઇન્ટિગ્રેશન
- લો પાવર: ઊર્જા-કાર્યક્ષમ ARM પ્રોસેસર
- એક્સપેન્ડેબલ: હાર્ડવેર પ્રોજેક્ટ્સ માટે GPIO પિન્સ
- મલ્ટિમીડિયા: વીડિયો માટે હાર્ડવેર એક્સેલેરેશન
ઇન્ટરફેસ:
- વીડિયો: 4K સુધી HDMI આઉટપુટ
- ઓડિયો: 3.5mm જેક અને HDMI ઓડિયો
- કેમેરા: CSI કેમેરા કનેક્ટર
- ડિસ્પ્લે: DSI ડિસ્પ્લે કનેક્ટર
એપ્લિકેશન્સ:
- શિક્ષણ: પ્રોગ્રામિંગ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ શીખવું
- IoT પ્રોજેક્ટ્સ: હોમ ઓટોમેશન, સેન્સર્સ
- મીડિયા સેન્ટર: હોમ એન્ટરટેઇનમેન્ટ સિસ્ટમ
- રોબોટિક્સ: રોબોટ્સ માટે કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Pi: Processor, Interfaces, Projects, Internet”
પ્રશ્ન 4(અ OR) [3 ગુણ]#
રાસ્પબેરી પાઇ શું છે અને તેના ફાયદા અને ગેરફાયદા શું છે?
જવાબ: રાસ્પબેરી પાઇ એ નાનું, સસ્તું સિંગલ-બોર્ડ કમ્પ્યુટર છે જે શિક્ષણ અને શોખીન પ્રોજેક્ટ્સ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે.
ટેબલ: ફાયદા અને ગેરફાયદા
ફાયદા | ગેરફાયદા |
---|---|
ઓછી કિંમત | મર્યાદિત કાર્યક્ષમતા |
નાનું સાઇઝ | બિલ્ટ-ઇન સ્ટોરેજ નથી |
GPIO પિન્સ | SD કાર્ડની જરૂર |
Linux સપોર્ટ | રીઅલ-ટાઇમ OS નથી |
શૈક્ષણિક | પાવર સપ્લાય સમસ્યાઓ |
કમ્યુનિટી સપોર્ટ | મર્યાદિત RAM |
મુખ્ય લક્ષણો:
- સસ્તું: ખર્ચ-અસરકારк કમ્પ્યુટિંગ સોલ્યુશન
- વર્સેટાઇલ: બહુવિધ પ્રોગ્રામિંગ ભાષાઓ સપોર્ટેડ
- ઓપન સોર્સ: મફત સોફ્ટવેર અને ડોક્યુમેન્ટેશન
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Pi: Cheap, Small, Educational vs Limited, External, Power”
પ્રશ્ન 4(બ OR) [4 ગુણ]#
OFET પર ટૂંકી નોંધ લખો.
જવાબ: OFET (Organic Field Effect Transistor) એ કાર્બનિક સેમિકંડક્ટિંગ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને સ્વિચિંગ અને એમ્પ્લિફિકેશન માટેનો ટ્રાન્ઝિસ્ટર છે.
મુખ્ય લક્ષણો:
- ઓર્ગેનિક મટીરિયલ્સ: કાર્બન આધારિત સેમિકંડક્ટર્સ
- લો ટેમ્પરેચર: સોલ્યુશન આધારિત પ્રોસેસિંગ
- ફ્લેક્સિબલ: પ્લાસ્ટિક સબસ્ટ્રેટ પર બનાવી શકાય
- લાર્જ એરિયા: મોટા ડિસ્પ્લે માટે યોગ્ય
ટેબલ: OFET સ્ટ્રક્ચર
ઘટક | સામગ્રી | કાર્ય |
---|---|---|
ગેટ | મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ | કરંટ ફ્લો કંટ્રોલ કરે છે |
ડાઇઇલેક્ટ્રિક | ઇન્સ્યુલેટિંગ લેયર | ગેટને ચેનલથી અલગ કરે છે |
સોર્સ/ડ્રેઇન | મેટલ કોન્ટેક્ટ્સ | કરંટ ઇન્જેક્શન/કલેક્શન |
ચેનલ | ઓર્ગેનિક સેમિકંડક્ટર | કરંટ કંડક્શન પાથ |
એપ્લિકેશન્સ:
- ફ્લેક્સિબલ ડિસ્પ્લે: વળી શકાય તેવી સ્ક્રીન્સ
- સ્માર્ટ કાર્ડ્સ: RFID એપ્લિકેશન્સ
- સેન્સર્સ: કેમિકલ અને બાયોલોજિકલ ડિટેક્શન
- લોજિક સર્કિટ્સ: સિમ્પલ ડિજિટલ સર્કિટ્સ
ફાયદા:
- મેકેનિકલ ફ્લેક્સિબિલિટી: વળી શકાય તેવી ઇલેક્ટ્રોનિક્સ
- લો કોસ્ટ: સસ્તું ઉત્પાદન
- રૂમ ટેમ્પરેચર: ઊંચા તાપમાનની પ્રોસેસિંગ નથી
મર્યાદાઓ:
- લોઅર મોબિલિટી: સિલિકોન કરતાં ધીમું
- સ્ટેબિલિટી ઇશ્યુઝ: સમય સાથે ક્ષીણતા
- મર્યાદિત કાર્યક્ષમતા: ઓછી સ્વિચિંગ સ્પીડ્સ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “OFET: Organic, Flexible, Easy, Transistor”
પ્રશ્ન 4(ક OR) [7 ગુણ]#
રાસ્પબેરી પાઇ પોર્ટ્સના પ્રકારોની સૂચિ બનાવો. રાસ્પબેરી પાઇની વિવિધ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સની ચર્ચા કરો.
જવાબ:
ટેબલ: રાસ્પબેરી પાઇ પોર્ટ્સ
પોર્ટ પ્રકાર | સંખ્યા | કાર્ય |
---|---|---|
USB | 4 પોર્ટ્સ | પેરિફેરલ્સ કનેક્ટ કરવા |
HDMI | 2 માઇક્રો HDMI | વીડિયો આઉટપુટ |
GPIO | 40 પિન્સ | હાર્ડવેર ઇન્ટરફેસ |
Ethernet | 1 પોર્ટ | વાયર્ડ નેટવર્ક |
ઓડિયો | 3.5mm જેક | ઓડિયો આઉટપુટ |
પાવર | USB-C | પાવર ઇનપુટ |
કેમેરા | CSI કનેક્ટર | કેમેરા મોડ્યુલ |
ડિસ્પ્લે | DSI કનેક્ટર | ડિસ્પ્લે પેનલ |
રાસ્પબેરી પાઇ માટે ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ:
ટેબલ: રાસ્પબેરી પાઇ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ
OS | પ્રકાર | શ્રેષ્ઠ માટે |
---|---|---|
Raspberry Pi OS | Debian આધારિત | સામાન્ય ઉપયોગ, શરૂઆતીઓ |
Ubuntu | Linux વિતરણ | સર્વર એપ્લિકેશન્સ |
LibreELEC | મીડિયા સેન્ટર | હોમ એન્ટરટેઇનમેન્ટ |
RetroPie | ગેમિંગ | રેટ્રો ગેમિંગ કન્સોલ |
Windows 10 IoT | Microsoft OS | IoT ડેવેલપમેન્ટ |
OSMC | મીડિયા સેન્ટર | મીડિયા સ્ટ્રીમિંગ |
Raspberry Pi OS ના મુખ્ય લક્ષણો:
- પ્રી-ઇન્સ્ટોલ્ડ સોફ્ટવેર: પ્રોગ્રામિંગ ટૂલ્સ, ઓફિસ સ્યુટ
- GPIO સપોર્ટ: હાર્ડવેર ઇન્ટરફેસિંગ લાઇબ્રેરીઓ
- શૈક્ષણિક: Scratch, Python, Minecraft Pi
- લાઇટવેઇટ: ARM પ્રોસેસર્સ માટે ઓપ્ટિમાઇઝ્ડ
ઇન્સ્ટોલેશન પદ્ધતિઓ:
- NOOBS: શરૂઆતી-મૈત્રીપૂર્ણ ઇન્સ્ટોલર
- Raspberry Pi Imager: ઓફિશિયલ ઇમેજિંગ ટૂલ
- ડાયરેક્ટ ફ્લેશ: એડવાન્સ્ડ યુઝર્સ
ફાયદા:
- વેરાઇટી: વિવિધ હેતુઓ માટે બહુવિધ OS વિકલ્પો
- કમ્યુનિટી: મોટો યુઝર બેઝ અને સપોર્ટ
- અપડેટ્સ: નિયમિત સિક્યુરિટી અને ફીચર અપડેટ્સ
- કસ્ટમાઇઝેશન: ઓપન સોર્સ લવચીકતા
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Pi Ports: USB, HDMI, GPIO, Ethernet” / “Pi OS: Official, Ubuntu, Media, Gaming”
પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]#
મશીન લર્નિંગ માટે NumPy python library સમજાવો.
જવાબ: NumPy (Numerical Python) એ વૈજ્ઞાનિક કમ્પ્યુટિંગ માટેની મૂળભૂત લાઇબ્રેરી છે, જે મોટા મલ્ટિ-ડાઇમેન્શનલ એરેઝ અને ગાણિતિક ફંક્શન્સ માટે સપોર્ટ પ્રદાન કરે છે.
મુખ્ય લક્ષણો:
- N-dimensional Arrays: કાર્યક્ષમ એરે ઓપરેશન્સ
- ગાણિતિક ફંક્શન્સ: લિનિયર અલજેબ્રા, ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ
- બ્રોડકાસ્ટિંગ: વિવિધ આકારના એરે પર ઓપરેશન્સ
- મેમોરી એફિશિયન્ટ: Python lists કરતાં ઝડપી
ટેબલ: મશીન લર્નિંગમાં NumPy
ફંક્શન | ઉપયોગ | ઉદાહરણ |
---|---|---|
એરેઝ | ડેટા સ્ટોરેજ | np.array([1,2,3]) |
લિનિયર અલજેબ્રા | મેટ્રિક્સ ઓપરેશન્સ | np.dot(a,b) |
સ્ટેટિસ્ટિક્સ | ડેટા એનાલિસિસ | np.mean(), np.std() |
રેન્ડમ | ડેટા જનરેશન | np.random.rand() |
ML માં એપ્લિકેશન્સ:
- ડેટા પ્રીપ્રોસેસિંગ: એરે મેનિપ્યુલેશન અને ક્લીનિંગ
- ફીચર એન્જિનિયરિંગ: ગાણિતિક રૂપાંતરણો
- મોડલ ઇમ્પ્લિમેન્ટેશન: એલ્ગોરિધમ માટે મેટ્રિક્સ ઓપરેશન્સ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “NumPy: Numbers, Python, Arrays, Math”
પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]#
ઓર્ગેનિક ફોટોવોલ્ટેઇક સેલ (OPV) શું છે? તેના કાર્ય સિદ્ધાંતને સમજાવો.
જવાબ: OPV (Organic Photovoltaic) સેલ એ કાર્બનિક સેમિકંડક્ટર્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરતા સોલાર સેલ છે.
કાર્યસિદ્ધાંત:
flowchart TD
A[Sunlight] --> B[Organic Active Layer]
B --> C[Exciton Generation]
C --> D[Charge Separation]
D --> E[Electron Transport]
E --> F[Current Collection]
મુખ્ય પગલાં:
- પ્રકાશ શોષણ: કાર્બનિક મોલેક્યુલ્સ ફોટોન્સ શોષે છે
- એક્સિટન ફોર્મેશન: બાઉન્ડ ઇલેક્ટ્રોન-હોલ પેર્સ બને છે
- ચાર્જ સેપરેશન: ડોનર-એક્સેપ્ટર ઇન્ટરફેસ પર એક્સિટન્સ વિભાજિત થાય છે
- ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ: ઇલેક્ટ્રોન્સ અને હોલ્સ ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ જાય છે
- કરંટ કલેક્શન: બાહ્ય સર્કિટ પ્રવાહ પૂર્ણ કરે છે
ટેબલ: OPV સ્ટ્રક્ચર
લેયર | સામગ્રી | કાર્ય |
---|---|---|
એનોડ | ITO | પારદર્શક ઇલેક્ટ્રોડ |
એક્ટિવ લેયર | ઓર્ગેનિક બ્લેન્ડ | પ્રકાશ શોષણ |
કેથોડ | એલ્યુમિનિયમ | બેક ઇલેક્ટ્રોડ |
બફર લેયર્સ | PEDOT:PSS | કાર્યક્ષમતા સુધારે છે |
ફાયદા:
- લવચીક: પ્લાસ્ટિક પર બનાવી શકાય
- હળવા: પોર્ટેબલ એપ્લિકેશન્સ
- ઓછી કિંમત: સોલ્યુશન પ્રોસેસિંગ
- પારદર્શક: સી-થ્રુ પેનલ્સ
મર્યાદાઓ:
- ઓછી કાર્યક્ષમતા: 10-15% વિ 20%+ સિલિકોન
- સ્ટેબિલિટી: ડિગ્રેડેશન ઇશ્યુઝ
- લાઇફટાઇમ: અકાર્બનિક સેલ્સ કરતાં ઓછું
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “OPV: Organic, Photons, Voltage, Excitons”
પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]#
કોઈપણ ચાર મશીન લર્નિંગ ટૂલ્સની યાદી બનાવો. કોઈપણ એકની સંક્ષિપ્તમાં ચર્ચા કરો.
જવાબ:
ટેબલ: મશીન લર્નિંગ ટૂલ્સ
ટૂલ | પ્રકાર | શ્રેષ્ઠ માટે |
---|---|---|
TensorFlow | ડીપ લર્નિંગ ફ્રેમવર્ક | ન્યુરલ નેટવર્ક્સ |
Scikit-learn | જનરલ ML લાઇબ્રેરી | પરંપરાગત એલ્ગોરિધમ |
PyTorch | ડીપ લર્નિંગ ફ્રેમવર્ક | સંશોધન અને વિકાસ |
Keras | હાઇ-લેવલ API | ઝડપી પ્રોટોટાઇપિંગ |
વિગતવાર ચર્ચા: TensorFlow
TensorFlow એ Google દ્વારા વિકસિત ML મોડેલ્સ બનાવવા અને તૈનાત કરવા માટેનું ઓપન-સોર્સ મશીન લર્નિંગ ફ્રેમવર્ક છે.
મુખ્ય લક્ષણો:
ટેબલ: TensorFlow ઘટકો
ઘટક | કાર્ય | ફાયદો |
---|---|---|
ટેન્સર્સ | મલ્ટિ-ડાઇમેન્શનલ એરેઝ | ડેટા રિપ્રેઝન્ટેશન |
ગ્રાફ્સ | કોમ્પ્યુટેશનલ ફ્લો | મોડલ વિઝ્યુઅલાઇઝેશન |
સેશન્સ | એક્ઝિક્યુશન એન્વાયરનમેન્ટ | રિસોર્સ મેનેજમેન્ટ |
એસ્ટિમેટર્સ | હાઇ-લેવલ APIs | સરળ મોડલ બિલ્ડિંગ |
આર્કિટેક્ચર:
- ફ્રન્ટએન્ડ: Python, C++, Java APIs
- બેકએન્ડ: CPU, GPU, TPU સપોર્ટ
- ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ: મલ્ટિ-ડિવાઇસ ટ્રેનિંગ
- પ્રોડક્શન: મોડલ સર્વિંગ અને ડિપ્લોયમેન્ટ
એપ્લિકેશન્સ:
- ઇમેજ રેકગ્નિશન: કમ્પ્યુટર વિઝન ટાસ્ક
- નેચરલ લેંગ્વેજ: ટેક્સ્ટ પ્રોસેસિંગ અને ટ્રાન્સલેશન
- રેકમેન્ડેશન સિસ્ટમ્સ: વ્યક્તિગત કન્ટેન્ટ
- ટાઇમ સિરીઝ: ફોરકાસ્ટિંગ અને પ્રિડિક્શન
ફાયદા:
- સ્કેલેબિલિટી: મોબાઇલથી ડેટા સેન્ટર સુધી
- ફ્લેક્સિબિલિટી: સંશોધનથી પ્રોડક્શન સુધી
- કમ્યુનિટી: મોટું ઇકોસિસ્ટમ અને સપોર્ટ
- વિઝ્યુઅલાઇઝેશન: મોનિટરિંગ માટે TensorBoard
કોડ ઉદાહરણ:
import tensorflow as tf
model = tf.keras.Sequential([
tf.keras.layers.Dense(128, activation='relu'),
tf.keras.layers.Dense(10, activation='softmax')
])
ઉદ્યોગમાં ઉપયોગ:
- Google: સર્ચ અને એડ્સ ઓપ્ટિમાઇઝેશન
- હેલ્થકેર: મેડિકલ ઇમેજ એનાલિસિસ
- ફાઇનાન્સ: ફ્રોડ ડિટેક્શન સિસ્ટમ્સ
- ઓટોમોટિવ: ઓટોનોમસ વહિકલ ડેવેલપમેન્ટ
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “TensorFlow: Tensors, Graphs, Scale, Deploy”
પ્રશ્ન 5(અ OR) [3 ગુણ]#
મશીન લર્નિંગ માટે પાન્ડા python library સમજાવો.
જવાબ: Pandas એ ડેટા મેનિપ્યુલેશન અને એનાલિસિસ માટેની Python લાઇબ્રેરી છે, જે સ્ટ્રક્ચર્ડ ડેટા હેન્ડલ કરવા માટે ડેટા સ્ટ્રક્ચર્ અને ટૂલ્સ પ્રદાન કરે છે.
મુખ્ય લક્ષણો:
- DataFrame: 2D લેબલ્ડ ડેટા સ્ટ્રક્ચર
- Series: 1D લેબલ્ડ એરે
- ડેટા ક્લીનિંગ: મિસિંગ વેલ્યુઝ, ડુપ્લિકેટ્સ હેન્ડલ કરવું
- ફાઇલ I/O: CSV, Excel, JSON, SQL રીડ/રાઇટ
ટેબલ: મશીન લર્નિંગમાં Pandas
ફંક્શન | ઉપયોગ | ઉદાહરણ |
---|---|---|
ડેટા લોડિંગ | ડેટાસેટ્સ ઇમ્પોર્ટ | pd.read_csv() |
ડેટા ક્લીનિંગ | મિસિંગ રિમૂવ/ફિલ | df.dropna() |
ડેટા સિલેક્શન | ડેટા ફિલ્ટર | df[df[‘col’] > 5] |
એગ્રીગેશન | ગ્રુપ અને સમરાઇઝ | df.groupby().mean() |
ML માં એપ્લિકેશન્સ:
- ડેટા પ્રીપ્રોસેસિંગ: ડેટાસેટ્સ ક્લીન અને તૈયાર કરવું
- ફીચર એન્જિનિયરિંગ: અસ્તિત્વમાંના ડેટામાંથી નવા ફીચર્સ બનાવવા
- એક્સપ્લોરેટરી એનાલિસિસ: ડેટા પેટર્ન અને સંબંધો સમજવા
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “Pandas: Python, Analysis, Data, Structure”
પ્રશ્ન 5(બ OR) [4 ગુણ]#
ઓગમેન્ટેડ રિયાલિટી અને વર્ચ્યુઅલ રિયાલિટી વચ્ચેનો તફાવત સમજાવો.
જવાબ:
ટેબલ: AR વિ VR સરખામણી
પેરામીટર | ઓગમેન્ટેડ રિયાલિટી (AR) | વર્ચ્યુઅલ રિયાલિટી (VR) |
---|---|---|
પર્યાવરણ | વાસ્તવિક વિશ્વ + ડિજિટલ ઓવરલે | સંપૂર્ણપણે વર્ચ્યુઅલ વિશ્વ |
હાર્ડવેર | સ્માર્ટફોન, AR ગ્લાસીસ | VR હેડસેટ, કંટ્રોલર્સ |
ઇમર્શન | આંશિક ઇમર્શન | સંપૂર્ણ ઇમર્શન |
ઇન્ટરેક્શન | વાસ્તવિક વિશ્વ + ડિજિટલ ઓબ્જેક્ટ્સ | માત્ર વર્ચ્યુઅલ ઓબ્જેક્ટ્સ |
કિંમત | ઓછી કિંમત | ઊંચી કિંમત |
મોબિલિટી | મોબાઇલ અને પોર્ટેબલ | સ્ટેશનરી સેટઅપ |
મુખ્ય તફાવતો:
- રિયાલિટી મિક્સ: AR વાસ્તવિક અને વર્ચ્યુઅલ મિશ્રણ કરે છે, VR વાસ્તવિકતા બદલે છે
- યુઝર એક્સપિરિયન્સ: AR વાસ્તવિકતા વધારે છે, VR નવી વાસ્તવિકતા બનાવે છે
- એપ્લિકેશન્સ: AR નેવિગેશન, શોપિંગ માટે; VR ગેમિંગ, ટ્રેનિંગ માટે
- હાર્ડવેર આવશ્યકતાઓ: AR ઓછા શક્તિશાળી હાર્ડવેરની જરૂર
ઉદાહરણો:
- AR: Pokemon Go, Snapchat ફિલ્ટર્સ, Google Maps નેવિગેશન
- VR: Oculus ગેમ્સ, વર્ચ્યુઅલ ટૂર્સ, ફ્લાઇટ સિમ્યુલેટર્સ
ઉપયોગ કેસેસ:
- AR: રિટેલ, શિક્ષણ, મેઇન્ટેનન્સ, માર્કેટિંગ
- VR: એન્ટરટેઇનમેન્ટ, ટ્રેનિંગ, થેરાપી, ડિઝાઇન
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “AR: Augments Reality vs VR: Virtual Reality”
પ્રશ્ન 5(ક OR) [7 ગુણ]#
મશીન લર્નિંગ શું છે? મશીન લર્નિંગના વિવિધ પ્રકારોની ચર્ચા કરો.
જવાબ: મશીન લર્નિંગ એ આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સનો ઉપવિભાગ છે જે કમ્પ્યુટર્સને સ્પષ્ટ રીતે પ્રોગ્રામ કર્યા વિના ડેટામાંથી શીખવા અને નિર્ણયો લેવા સક્ષમ બનાવે છે.
વ્યાખ્યા: મશીન લર્નિંગ ડેટાનું વિશ્લેષણ કરવા, પેટર્ન ઓળખવા અને શીખેલા પેટર્ન આધારે અનુમાન અથવા નિર્ણયો લેવા માટે એલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરે છે.
મશીન લર્નિંગના પ્રકારો:
ટેબલ: મશીન લર્નિંગના પ્રકારો
પ્રકાર | વર્ણન | ઉદાહરણો | ઉપયોગ કેસેસ |
---|---|---|---|
સુપરવાઇઝ્ડ | લેબલ્ડ ડેટામાંથી શીખે છે | ક્લાસિફિકેશન, રિગ્રેશન | ઇમેઇલ સ્પામ, કિંમત પૂર્વાનુમાન |
અનસુપરવાઇઝ્ડ | અનલેબલ્ડ ડેટામાં પેટર્ન શોધે છે | ક્લસ્ટરિંગ, એસોસિએશન | કસ્ટમર સેગમેન્ટેશન |
રિઇન્ફોર્સમેન્ટ | ટ્રાયલ અને એરર દ્વારા શીખે છે | Q-learning, પોલિસી ગ્રેડિએન્ટ | ગેમ પ્લેઇંગ, રોબોટિક્સ |
1. સુપરવાઇઝ્ડ લર્નિંગ:
flowchart TD
A[Training Data] --> B[Algorithm]
B --> C[Model]
D[New Data] --> C
C --> E[Prediction]
સુપરવાઇઝ્ડ લર્નિંગના પ્રકારો:
- ક્લાસિફિકેશન: કેટેગરીઝનું અનુમાન (સ્પામ/નોટ સ્પામ)
- રિગ્રેશન: સતત વેલ્યુઝનું અનુમાન (ઘરની કિંમતો)
2. અનસુપરવાઇઝ્ડ લર્નિંગ:
- ક્લસ્ટરિંગ: સમાન ડેટા પોઇન્ટ્સને ગ્રુપ કરે છે
- એસોસિએશન: વેરિએબલ્સ વચ્ચેના સંબંધો શોધે છે
- ડાઇમેન્શનાલિટી રિડક્શન: ડેટા કોમ્પ્લેક્સિટી ઘટાડે છે
3. રિઇન્ફોર્સમેન્ટ લર્નિંગ:
- એજન્ટ: લર્નિંગ એન્ટિટી
- એન્વાયરનમેન્ટ: લર્ન થતી સિસ્ટમ
- રિવોર્ડ: ફીડબેક મેકેનિઝમ
- પોલિસી: ક્રિયાઓ માટેની રણનીતિ
પ્રકાર પ્રમાણે એપ્લિકેશન્સ:
ટેબલ: ML એપ્લિકેશન્સ
પ્રકાર | એપ્લિકેશન | ઉદ્યોગ |
---|---|---|
સુપરવાઇઝ્ડ | મેડિકલ ડાયાગ્નોસિસ | હેલ્થકેર |
અનસુપરવાઇઝ્ડ | માર્કેટ બાસ્કેટ એનાલિસિસ | રિટેલ |
રિઇન્ફોર્સમેન્ટ | ઓટોનોમસ ડ્રાઇવિંગ | ઓટોમોટિવ |
મુખ્ય એલ્ગોરિધમ:
- સુપરવાઇઝ્ડ: લિનિયર રિગ્રેશન, ડિસિઝન ટ્રીઝ, SVM, ન્યુરલ નેટવર્ક્સ
- અનસુપરવાઇઝ્ડ: K-Means, DBSCAN, PCA, Apriori
- રિઇન્ફોર્સમેન્ટ: Q-Learning, Actor-Critic, Deep Q-Networks
મશીન લર્નિંગ પ્રક્રિયા:
- ડેટા એકત્રીકરણ: સંબંધિત ડેટાસેટ્સ એકત્રિત કરવા
- ડેટા પ્રીપ્રોસેસિંગ: ડેટા ક્લીન અને તૈયાર કરવા
- ફીચર સિલેક્શન: મહત્વપૂર્ણ વેરિએબલ્સ પસંદ કરવા
- મોડલ ટ્રેનિંગ: ડેટા પર એલ્ગોરિધમ ટ્રેન કરવું
- મોડલ ઇવેલ્યુએશન: કાર્યક્ષમતા ટેસ્ટ કરવી
- ડિપ્લોયમેન્ટ: પ્રોડક્શનમાં અમલીકરણ
ફાયદા:
- ઓટોમેશન: મેન્યુઅલ કામ ઘટાડે છે
- ચોકસાઈ: ઘણા કાર્યોમાં માનવીય કાર્યક્ષમતા કરતાં સારું
- સ્કેલેબિલિટી: મોટા ડેટાસેટ્સ હેન્ડલ કરે છે
- અનુકૂલનક્ષમતા: વધુ ડેટા સાથે સુધારે છે
પડકારો:
- ડેટા ક્વોલિટી: સ્વચ્છ, સંબંધિત ડેટાની જરૂર
- ઓવરફિટિંગ: મોડલ ટ્રેનિંગ ડેટા માટે ખૂબ વિશિષ્ટ
- ઇન્ટરપ્રિટેબિલિટી: કેટલાક એલ્ગોરિધમનું બ્લેક બોક્સ સ્વભાવ
- કોમ્પ્યુટેશનલ રિસોર્સ: નોંધપાત્ર પ્રોસેસિંગ પાવરની જરૂર
વાસ્તવિક દુનિયાના ઉદાહરણો:
- Netflix: મૂવી રેકમેન્ડેશન્સ (સુપરવાઇઝ્ડ)
- Amazon: કસ્ટમર સેગમેન્ટેશન (અનસુપરવાઇઝ્ડ)
- AlphaGo: ગેમ પ્લેઇંગ (રિઇન્ફોર્સમેન્ટ)
ભાવિ ટ્રેન્ડ્સ:
- ડીપ લર્નિંગ: બહુવિધ લેયર્સ સાથે ન્યુરલ નેટવર્ક્સ
- AutoML: ઓટોમેટેડ મશીન લર્નિંગ પાઇપલાઇન્સ
- એજ AI: મોબાઇલ અને IoT ડિવાઇસેસ પર ML
- એક્સપ્લેનેબલ AI: ML નિર્ણયોને ઇન્ટરપ્રિટેબલ બનાવવું
યાદ રાખવાની ટેકનીક: “ML Types: Supervised teaches, Unsupervised discovers, Reinforcement rewards”