واقعیت افزوده چیست و چگونه از آن استفاده می‌شود؟ - بخش اول

واقعیت افزوده چیست و چگونه از آن استفاده می‌شود؟ – بخش اول

by with No Comment مقالات آموزشی

واقعیت افزوده (Augmented Reality) که به اختصار از آن با نام AR نیز یاد می‌شود، تجربه‌ای تعاملی از محیط‌های دنیای حقیقی است، جایی که اشیا در دنیای واقعی با استفاده از اطلاعات ادراکی تولید شده توسط کامپیوتر بهبود پیدا می‌کنند. اینکار در بسیاری از مواقع با استفاده از مودالیتی های حسی گوناگون از قبیل بصری، شنیداری، لمسی، بویایی و حس تنی انجام می‌شود. از واقعیت افزوده به عنوان سیستمی یاد می‌شود که سه ویژگی پایه را برآورده می‌کند. این سه ویژگی شامل ترکیب دنیای حقیقی و مجازی، تعامل پذیری بلادرنگ و ثبت سه بعدی دقیق اشیای مجازی و حقیقی خواهد بود. اطلاعات حسگری که روی محیط قرار می‌گیرند، می‌توانند سازنده و یا مخرب باشند. منظور از اطلاعات حسی سازنده، اضافه شدن اجزایی جدید در محیط حقیقی است. در مقابل کاهندگی اطلاعات حسی به این معنی است که چیزی به عنوان لایه‌ای روی محیط حقیقی و یا اشیای آن را میپوشاند.

تجربه واقعیت افزوده به صورت یکپارچه با دنیای فیزیکی در هم آمیخته است و از این تکنولوژی به عنوان جنبه ای غوطه ور کننده ای (Immersive) از محیط حقیقی یاد می‌شود. در این مفهوم، واقعیت افزوده تغییری در دنیای واقعی که کاربر آن را مشاهده می‌کند ایجاد خواهد کرد اما در سمت مقابل واقعیت مجازی این دنیا را به صورت کلی با دنیای شبیه سازی شده جایگزین خواهد کرد. واقعیت افزوده بیشتر با دو مفهوم مشابه نیز مرتبط است که شامل واقعیت در هم آمیخته و واقعیت رایانه‌ای خواهد بود. ارزش اولیه واقعیت مجازی نوع رفتاری است که در آن اجزای دنیای دیجیتال وارد درک یک انسان از محیط واقعی خواهد شد و اینکار صرفا نشان دهنده داده ها به صورت ساده نیست بلکه اینکار توسط استفاده حس‌های غوطه ور سازی انجام می‌شود و بدین صورت کاربر آنها را به عنوان بخشی از دنیای واقعی قبول خواهد کرد. اولین نمونه کارآمد از سیستم‌های واقعیت افزوده برای کاربران در اوایل دهه نود میلادی اختراع شد. این کار با اختراع سیستم مجازی وظایف ثابت بود که در آزمایشگاه آرمسترانگ ارتش آمریکا در سال 1992 انجام شد. ارائه تجربه واقعیت افزوده به صورت تجاری در ابتدا توسط صنعت سرگرمی و صنعت بازی آغاز شد. در ادامه استفاده از واقعیت افزوده به صورت تجاری در دانشگاه‌ها، سیستم‌های ارتباطی، درمانگاه‌ها و … آغاز شد. در دانشگاه‌ها و کمک به تحصیل، محتوای مد نظر از طریق گوشی‌های هوشمند و اسکن کردن محیط توسط آنها انجام می‌شود. همچنین در یک مدل از تکنیک واقعیت افزوده بی نشان استفاده خواهد شد. یکی از مثال‌های استفاده از واقعیت افزوده در ساخت و ساز مربوط به کلاه‌های ایمنی است که به این تکنولوژی مجهز شده است. کارگران با استفاده از این کلاه‌های ایمنی مخصوص می‌توانند اطلاعات مربوط به ساخت و ساز در نقاط مختلف پروژه را مشاهده کنند.

از واقعیت افزوده برای بهود محیط‌های طبیعی و موقعیت‌ها نیز استفاده می‌شود تا تجربه آنها بهتر از قبل شود. با کمک تکنولوژی پیشرفته واقعیت افزوده مثل اضافه کردن دید کامپیوتری، استفاده از دوربین‌های واقعیت افزوده در برنامه‌های گوشی های هوشمند و شناسایی اشیا، اطلاعات در مورد دنیای حقیقی اطراف کاربر به صورت تاثیرپذیر و دیجیتالی قابل دستکاری خواهند بود. این اطلاعات می‌تواند مجازی یا حقیقی باشد، حس کردن یک حس واقعی یا اطلاعات قابل اندازه گیری مثل مشاهده کردن امواج الکترومغناطیس در فضا به شکلی که واقعا مشاهده می‌شوند. واقعیت افزوده پتانسیل بسیار بالایی برای جمع آوری و به اشتراک گذاری دانش ضمنی دارد. تکنیک‌های این شیوه به صورت کلی در حالت بدون درنگ (Real Time) پیاده سازی می‌شود و با المان‌های محیطی در ارتباط خواهند بود. درک همه جانبه اطلاعات در برخی از مواقع با اطلاعات تکمیلی ترکیب خواهند شد. در این مورد می‌توان از نمایشگر نتیجه مسابقات ورزشی روی تصویر در حال پخش به عنوان مثال یاد کرد. این ترکیب از واقعیت افزوده و تکنولوژی هاد (HUD) استفاده می‌کند.

واقعیت افزوده (Augmented Reality) که به اختصار از آن با نام AR نیز یاد می‌شود
واقعیت افزوده (Augmented Reality) که به اختصار از آن با نام AR نیز یاد می‌شود

تفاوت میان واقعیت مجازی و واقعیت افزوده چیست؟

واقعیت مجازی (Virtual Reatliy) که با نام مختصر VR نیز شاخته می‌شود به گونه‌ای است که دید کاربر از دنیای واقعی به صورت کلی با محیطی از اطلاعات مجازی جایگزین خواهد شد. در واقعیت افزوده یا AR کاربر با محیطی مواجه خواهد شد که اطلاعات پردازش شده توسط کامپیوتر، محیط حقیقی را تحت تاثیر قرار خواهد داد. برای مثل در معماری واقعیت مجازی می‌تواند شبیه سازی یک ساختمان را در اختیار کاربر قرار دهد اما در واقعیت افزوده می‌توانید ساختار ساختمان و دیگر موارد را به صورت دیدی که از دنیای حقیقی دارید مشاهده کنید.

تکنولوژی استفاده شده در واقعیت افزوده

سخت‌افزار

سخت‌افزار واقعیت افزوده شامل یک پردازنده، صفحه نمایش، حسگر‌ها و دستگاه ورودی اطلاعات است. گوشی‌های مدرن مانند گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها تمامی سخت‌افزار‌های مد نظر برای پیاده سازی واقعیت افزوده را در اختیار دارند. گوشی‌های هوشمند یا تبلت‌ها دارای یک دوربین، سیستم‌های میکروالکترومکانیکال، حسگر‌های مختلف مثل ژیروسکوپ، سرعت سنج، مکان یاب و … خواهند بود. بدین ترتیب گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها به پلتفرمی بسیار خوب برای پیاده سازی واقعیت افزوده تبدیل شدند. در واقعیت افزوده به صورت کلی از دو تکنولوژی استفاده می‌شود. این دو شامل تکنولوژی موج‌بر‌های پراکنده و موج‌بر‌های بازتاب دهنده خواهند بود.

صفحه نمایش

در ساختار و رندر کردن واقعیت افزوده از تکنولوژی‌های مختلفی استفاده می‌شود. در این قسمت می‌توان از عینک‌های نمایش دهنده، صفحه‌های نمایش، دستگاه‌‌های قابل حمل، سیستم‌های نمایش یاد کرد که توسط انسان قابل استفاده باشند. در واقعیت افزوده نیز می‌توان از نمایشگر سربند (Head Mounted Display) استفاده کرد که ماند عینکی بزرگی روی سر و در مقابل چشم قرار خواهند گرفت. این نمایشگر‌های سربند می‌توانند جزئیات دنیای حقیقی و اشیای مجازی را در میدان دید کاربر قرار دهند. نمایشگر‌های سربند مدرن معمولا از حسگر‌هایی استفاده می‌کنند که شش درجه آزادی در تحت نظر قرار خواهند داد. این حسگر‌ها و عملکرد آنها به سیستم اجازه می‌دهد که اطلاعات مجازی را در محیط فیزیکی جایگزاری کند و این اطلاعات بر اساس حرکت‌های سر انسان تنظیم خواهد شد. در ژانویه سال 2015، شرکت متا پروژه‌ای را آغاز کرد که باعث به وجود آمدن یک نمایشگر سربند واقعیت افزوده شد. با گذر زمان و در سال 2016، این شرکت نسخه دوم این نمایشگر سربند واقعیت افزوده را معرفی کرد که شامل ویژگی‌هایی مثل آرایه‌ای از سنسورها برای واکنش نشان دادن دست‌ها و مکان یابی موقعیت بدن، میدان دید مجازی نود درجه‌ای به صورت مورب و اندازه تصویر 2560×1440 پیکسل (بیست پیکسل به ازای هر درجه) بود. این میدان دید تا به امروز یکی از بیشترین میدان‌های دید در واقعیت افزوده به شمار می‌رود.

تشریح کامل واقعیت مجازی درمانی

شواهد واقعیت مجازی درمانی در توان‌بخشی عصبی شناختی و سلامت روان – ژورنال : Frontiers in Human Neuroscience

by مقالات آموزشی
[vc_row][vc_column width=”1/6″][/vc_column][vc_column width=”2/3″][vc_column_text]

اضطراب، فوبیاها و آسیب استرسی پس از سانحه

اضطراب می­‌تواند در ذات خود فراگیر شود (یعنی اختلال فراگیر شده اضطراب GAD) و با ویژگی اضطراب طولانی مدتی که بر روی شی خاصی متمرکز نیست شناخته می‌­شود، یا بیشتر متمرکز بر حضور یا انتظار شی خاص یا موقعیتی خاص است (یعنی فوبیاها). شواهد اولیه از استفاده واقعیت مجازی در GAD نشان دادند که ترکیب آرمیدگی، مواجهه کنترل شده و مایه‌­کوبی استرس ممکن است به بیماران در سازگاری با استرسورها و منابع نگرانی مختلفی کمک کنند. علاوه بر این، ترکیب بیوفیدبک (مثلا ضربان قلب و واکنش الکترو-ترمال پوستی) ممکن است به شناسایی منابع خاص نگرانی و هیجانات کمک کند و برای تعدیل ویژگی‌­های خاص محیط­‌های VR مورد استفاده قرار بگیرد.

علی­رغم شواهد محدود در استفاده از واقعیت مجازی درمانی در GAD، تاییداتی در استفاده از VR در طیفی از دیگر اختلالات اضطراب شامل هراس‌­های خاص، اختلال پانیک و هراس‌­های اجتماعی وجود دارد. واقعیت مجازی درمانی امروزه، به خصوص برای هراس­ها، از مواجهه درمانی کنترل شده‌­ای استفاده می­‌کنند که به بیمار اجازه می‌­دهد حس حضور در محیط مجازی غوطه‌­ور کننده­ و تعاملی را القا کند که رفتارهای اجتنابی را به حداقل رسانده و درگیری هیجانی را تسهیل ببخشد. این محیط مجازی همچنین محرک حسی را به صورت کنترل شده توسط درمانگر به بیمار ارائه می­کند و بیمار را به شکلی تدریجی با محرک رو به رو می‌­کند. یکی دیگر از مزیت‌­های واقعیت مجازی درمانی توانایی آن در بازسازی موقعیت‌­هایی است که نمی­‌توانند به شکل «در محل» دوباره تجربه شوند (مثلا موقعیت­های تروریستی یا جنگی). واقعیت مجازی درمانی می­تواند به عنوان جایگزینی برای مواجهه خیالی استفاده شود، بدین معنا که بیماران PTSD دیگر نیازی به تکیه کردن بر خیال­‌پردازی درونی خود برای تصویرسازی از واقعه را ندارند. یکی از محدودیت­های بالقوه مواجهه خیالی درمانی این است که درمانگر هیچ کنترل یا دانشی از آنچه بیمار واقعا در خیال خود فرامی‌خواند ندارد. در حالیکه در محیط مجازی، محرک ارائه شده می­‌تواند به دقت کنترل و پایش شود. مانند بیماران مبتلا به هراس (فوبیا)، مواجهه درمانی مبتنی بر واقعیت مجازی می‌­تواند به شکلی خاص برای بیماران مبتلا به PTSD پراستفاده باشد، به خصوص برای آنهایی که اجتناب و ناکامی در درگیرشدن با درمان، فرایند درمانی ایشان را به تعویق و تاخیر می­‌اندازد. تاثیر واقعیت مجازی درمانی در درمان PTSD غالبا در جمعیت­های نظامی مورد بررسی قرار گرفته است. یک بررسی نظام­‌مند نتیجه گرفت که واقعیت مجازی درمانی دقیقا به اندازه مواجهه سنتی برای PTSD موثر است. هفت بررسی از ده بررسی موجود در مقاله گونکالوس (Goncalves) دریافتند که محیط‌­های واقعیت مجازی به شکلی معنادار علائم PTSD را در مقایسه با گروه کنترل کاهش داده‌­اند، اما تفاوت معناداری در علائم بین واقعیت مجازی درمانی و مواجهه درمانی سنتی مشاهده نشد.

در حالیکه ادبیات موجود در زمینه استفاده از واقعیت مجازی درمانی برای فوبیاها، اختلالات پانیک و PTSD امیدبخش بوده‌­اند، چند محدودیت باید در نظر گرفته شوند. میربروکر (Meyerbroker ) اشاره کرده است که واقعیت مجازی به عنوان یک ابزار درمانی برای ارزیابی سخت است چراکه معمولا با دیگر تکنیک­‌ها ترکیب می­‌شود. این امر مزیت­‌های واقعیت مجازی برای بیمار را به شکل بالقوه می‌­پوشاند. علاوه بر این بیشتر بررسی­ها تکالیف رفتاری اجتناب را شامل نکرده­‌اند که می‌­تواند در نشان دادن تعمیم‌­پذیری نتایج به دنیای واقعی کمک­ کننده باشد.

اضطراب، فوبیاها و آسیب استرسی پس از سانحه
اضطراب، فوبیاها و آسیب استرسی پس از سانحه

شیزوفرنی

به عنوان یک ابزار ارزیابی، واقعیت مجازی امکان شاخت محیط­‌های منحصر به فرد را ایجاد کرده و به محققان اجازه می­‌دهد به شکلی بهتر مناطق خاص مغزی که در شیزوفرنی تحت تاثیر قرار می­گیرند را شناسایی و درک کنند. تصور می­‌شود که خطاهای انقیاد (Binding Errors) که در طول فرایند رمزگذاری حافظه اپیزودی رخ می­‌دهد مسئول نقوص حافظه در کیس‌­های شیزوفرنی هستند. بدین معنا واقعیت مجازی قادر است با فراهم کردن موقعیت­‌ها یا تکالیف خاص برای بیماران، مناطقی از مغز را اذیت کند که مسئول نقوص انقیاد هستند. برای مثال یک بررسی توسط لدوکس و همکاران در سال 2013 انقیاد متنی (Contextual Binding) در شیزوفرنی را با استفاده از fMRI در طول یک تکلیف جهت­یابی در شهری مجازی مورد بررسی قرار دادند (تکلیف به شکل پیدا کردن فروشگاه از مدرسه بود). نتایج آنها فعالسازی معنادار کمتری را بین بیماران در مقایسه با گروه کنترل در Middle frontal gyrus سمت چپ و همپوکامپ چپ و راست نشان داد. لودکس پیشنهاد کرد که این فعال‌سازی کمتر نشانگر این است که محتوا و بافت زمینه (متن) به درستی به هم مرتبط نشده‌­اند و بناربراین بر ایجاد یک نقشه شناختی بازنمایی کننده تاثیر می­‌گذارند. این اتفاق نشانگر نقصی در انقیاد متنی بود.

VR به عنوان یک ابزار توان‌بخشی پتانسیل منحصر به فردی را برای مواجه کردن افراد با محیط­های توان‌بخشی کنترل شده دارد و فرد را قادر به تعامل در یک دنیای مجازی می‌­کند. به واقع دنیاهای مجازی می­توانند برای بیماران کمتر رعب‌­آور باشند چرا که تکلیف را برایشان به شکل تدریجی افزایش داده و بدین شکل می‌­توانند همکاری در توانبخشی را افزایش دهند. به طور خاص از واقعیت مجازی درمانی برای بهبود کارکرد شناختی، مهارت‌­های فنی و حرفه­ای در بیماران شیزوفرنی استفاده شده است. با این حال، شاید یکی از مهم‌­ترین نقش‌­های واقعیت مجازی درمانی کم کردن نقص‌های مهارت­‌های اجتماعی مرتبط با شیزوفرنی باشد. در شکل سنتی، تمرین مهارت‌­های اجتماعی با استفاده از نقش­ بازی کردن (Roleplay) در کم کردن این نقوص موثر بوده است اما نقش بازی کردن مهارت­‌های اجتماعی محدودیت­‌های خاص خود را نیز دارد. برای مثل نیاز به گروه مناسب دارد که ممکن است اضطراب اجتماعی و علائم منفی دیگری را تولید کند که نهایتا به بینش ضعیف فرد بیمار ختم شوند. تکنیک­‌های مبتنی بر VR جایگزین مناسبی برای تکنیک­‌های سنتی نقش ­بازی کردن هستند. در این تکنیک­‌ها از جهانی که بوسیله کامپیوتر تولید شده اما واقع­‌گرایانه و سه بعدی است در کنار آواتارهای انسان­‌مانند استفاده می‌­شود که می­‌توانند به محرک هیجانی را فراهم کنند. چنین تکنیک‌­های مبتنی بر واقعیت مجازی می­‌توانند برای بازیادگیری مهارت­‌های محاوره‌­ای (یعنی شروع کردن مکالمه، شکستن سکوت و تمیز دادن حالت­‌های چهره) بسیار موثر باشند.

درحالی‌که واقعیت مجازی پتانسیل زیادی برای نقش داشتن در درمان شیزوفرنی دارد، شواهد برای استفاده از آن مورد بحث است. سوالاتی وجود دارد که آیا اثرات واقعیت مجازی خود به طور مستقیم بر بیماری تاثیر می‌­گذارند، یا شاید واقعیت مجازی اثری کاهنده بر هم­‌ابتلایی‌­های دیگر روانپزشکی مانند اضطراب یا افسردگی که می­توانند توهمات شنیداری یا بینایی در مبتلایان به شیزوفرنی را شروع کنند دارد. از آنجایی که هنوز در روزهای آغازین واقعیت مجازی درمانی قرار داریم، نیاز است نقش دقیق واقعیت مجازی در درمان­‌های شیزوفرنی و محدودیت‌­های آن مشخص گردد.

شیزوفرنی
شیزوفرنی

منبع : Frontiers in Human Neuroscience

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2017.00053/full

[/vc_column_text][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row]
واقعیت مجازی درمانی چیست؟ - بخش سوم، روان‌درمانی

واقعیت مجازی درمانی چیست؟ – بخش سوم، روان‌ درمانی

by with No Comment مقالات آموزشی

مواجهه درمانی

استفاده از تکنولوژی واقعیت مجازی به خصوص در زمینه مواجهه درمانی مفید است. روشی که در آن بیماران به آرامی در معرض محرک‌های آسیب زا قرار خواهد گرفت. در محیط مجازی، بیماران می‌توانند با اطمینان خاطر با ترس خود به تعامل پرداخته و اطلاعات بیشتری از آن کسب کنند. محققان برای انجام اینکار نیاز به دسترسی به نسخه اصلی این هراس‌ها نخواهند داشت.

یک مثال بسیار موفق مواجهه درمانی با استفاده از واقعیت مجازی را می‌توان به درمان اختلالات استرسی پس از آسیب روانی یا PTSD را به پروژه عراق مجازی نسبت داد. در این راهکار درمانی، بیمار از نمایشگر سربند و یک کنترلر استفاده می‌کند. بیمار در این شبیه سازی ماشینی را درمحیط شبیه سازی شده مجازی از کشور عراق، افغانستان و آمریکا هدایت می‌کند. با قرار گرفتن ایمن در محیطی آسیب زا، بیماران یاد می‌گیرند که اضطراب خود را کاهش دهند. طبق بررسی‌های انجام شده از پروژه عراق مجازی، مطالعه‌ای خاص نشان داد که علائم اختلالات استرسی پس از آسیب روانی به صورت متوسط با کاهش پنجاه درصدی روبرو شده و بیش از هفتاد و پنج درصد از شرکت کنندگان نیز پس از اتمام دوره کاملا درمان می‌شوند. مواجهه درمانی با استفاده از واقعیت مجازی به صورت معمول برای درمان هراس‌های خاص به خصوص ترس در مورد حیوانات و حشرات کوچک مورد بهره برداری قرار می‌گیرد. بیماران معمولا ترس خاصی نسبت به حیوانات و حشرات کوچک مثل عنکبوت یا سوسک دارند که به راحتی می‌توان از نسخه مجازی آنها در محیط مجازی استفاده کرد. درمانگر نیازی ندارد که برای درمان ترس از حیوان یا حشره واقعی استفاده کند. از این تکنیک به صورت آزمایشی برای درمان دیگر هراس‌ها مانند ترس از صحبت کردن در مکان‌های عمومی و ترس از فضاهای بسته نیز استفاده شده است. در سال 2011، سه محقق در دانشگاه یورک مدلی کم هزینه از مواجهه درمانی با استفاده از واقعیت مجازی را معرفی کردند که از آن برای درمان هراس‌های مختلف در محیط خانه استفاده می‌شود.

 

توان‌بخشی مجازی

کلمه توان‌بخشی مجازی اولین بار در سال 2002 توسط پروفسور Daniel Thalmann و پروفسور Grigore Burdea استفاده شد. از نظر این دو، این اصطلاح هم برای فیزیوتراپی و هم برای مداخلات شناختی کاربرد دارد که می‌تواند شامل اختلال استرسی پس از آسیب روانی، هراس‌ها، اضطراب و فراموشی باشد. از سال 2008 “جامعه” توان‌بخشی مجازی توسط انجمن بین المللی توان بخشی مجازی مورد پشتیبانی قرار گرفته است.

توان‌بخشی مجازی مفهومی در روانشانسی است که در آن بیمار درمانی را دریافت می‌کند که کاملا بر اساس تمرینات شبیه سازی شده و یا واقعیت مجازی انجام می‌شود. اگر هیچ درمانی به شکل سنتی انجام نشود، از آن به عنوان توان‌بخشی بر اساس واقعیت مجازی یاد خواهد شد. در غیر این صورت توان‌بخشی مجازی در واقع مکملی برای راهکار‌های درمانی سنتی خواهد بود. امروزه، اکثر افراد در زندگی روزمره خود از محیط مجازی استفاده می‌کنند و حداقل یک چهارم جمعیت کل کره زمین نیز از اینترنت استفاده می‌کنند. در نتیجه باید گفت که توان‌بخشی مجازی یا به صورت کلی توان‌بخشی بازی (Game Rehabilitation) از طریق کنسول‌های بازی کاملا مرسوم شده است. در حقیقت توان‌بخشی مجازی حالا بسیار بیشتر از روش‌های سنتی برای درمان برخی از اختلالات مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از عواملی که باید در توان‌بخشی مجازی بیشتر مورد توجه قرار گیرند شامل حساسیت فرهنگی، امکان دسترسی و توانایی اقتصادی برای استفاده از این درمان است.

توان‌بخشی مجازی
توان‌بخشی مجازی

مزایا

توان‌بخشی مجازی نسبت به راهکارهای سنتی مزایای زیادی دارد که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت:

  • این درمان می‌تواند سرگرم کننده باشد و از این رو برای بیمار جذاب خواهد بود.
  • این اقدامات نتیجه عینی اثر بخشی درمانی را ارائه می‌کند. ( سرعت اندام، دامنه حرکت، میزان خطا و نمرات بازی)
  • این داده‌ها به صورت شفاف توسط کامپیوتری که شبیه سازی را انجام می‌دهد، ذخیره خواهد شد. این اطلاعات می‌تواند از طریق اینترنت در دسترس قرار بگیرد و برای مدت نامحدودی ذخیره گردد.
  • بنابراین توان‌بخشی مجازی را می‌توان در خانه بیمار نیز انجام داد و مراحل را از دور تحت نظر قرار داد.
  • بیمار حس می‌کند که درگیر فرآیند درمان شده است.
  • تاثیرگذاری و عملکرد بسیار خوب برای بیمارستان و کاهش هزینه برای آنها.
  • تاثیرگذاری بسیار خوب واقعیت مجازی برای کاهش درد
  • کاهش هزینه دارو و تجهیزات

معایب

توان‌بخشی مجازی و واقعیت مجازی دارای معایبی نیز هست:

  • دستگاه‌های واقعیت مجازی برای استفاده اصلا راحت نیستند.
  • برای همه بیماران با علائم خاصی از بیماری قابل استفاده نیست.
واقعیت مجازی درمانی چیست؟ - بخش دوم، تاریخچه

واقعیت مجازی درمانی چیست؟ – بخش دوم، تاریخچه

by with No Comment مقالات آموزشی

واقعیت مجازی درمانی اولین بار به عنوان یک مفهوم توسط Max North در مقاله‌ای با نام محیط‌های مجازی و اختلالات روانی در سال 1994 معرفی شد. پایان نامه دکترای او در سال 1995 با همین مضمون انجام شد، او سپس در سال 96 اولین کتاب شناخته شده در زمینه واقعیت مجازی درمانی را منتشر کرد. تکنولوژی پیشگام واقعیت مجازی درمانی او در واقع ایده‌ای بود که از سال 92 شکل گرفته بود که توسط بودجه تحقیقاتی ارتش آمریکا پشتیبانی می‌شد.

اولین تحقیقات در زمینه واقعیت مجازی درمانی توسط Ralph Lamson در سال 93 تا 94 میلادی انجام شد. او که فارق التحصیل دانشگاه کالیفرنیای جنوبی بود در آن مقطع زمانی در شرکت بهداشت و درمان آمریکایی کایزر پرمننته فعالیت می‌کرد. Lamson اطلاعات مربوط به تحقیقات اولیه خود را در سال 1993 منتشر کرد. او به عنوان یک روانشناس بیشتر نگران جنبه‌های پزشکی و درمانی استفاده از این تکنولوژی بود. اینکه بیماران چگونه با استفاده از این تکنولوژی درمان شوند نیز بسیار برای او حائز اهمیت بود. مجله Psychology Today در سال 1994 با انتشار مقاله‌ای اعلام کرد که آزمایش‌های انجام شده توسط Lamson در سال 1993-1994 روی بیش از 90 درصد از بیماران موفق بوده است. او در سال 1993 کتابی با نام درمان مجازی را نوشت که البته در سال 1997 منتشر شد و شامل توضیحات بسیار کاملی از این شیوه درمانی بسیار مدرن و تاثیرگذاری آن بود. در سال 1994-1995 او توانست با استفاده از همین شیوه درمانی، مشکل ترس از ارتفاع خودش را نیز درمان کند. او این شیوه درمانی را نیز روی چهل نفر دیگر پیاده سازی کرد. بلافاصله در سال 1994-1995 متخصص کامپیوتری به نام Larry Hodges که در Georgia Tech در زمینه واقعیت مجازی کار می‌کرد مطالعه روی واقعیت مجازی درمانی را با همکاری Max North آغاز کرد. Max North در این زمان گزارشی مربوط به ترس از ارتفاع در مورد شبیه سازی واقعیت مجازی از قالیچه پرنده را گزارش کرده بود. Hodges تلاش کرد تا Lamson را برای همکاری استخدام کند اما این تلاش موفقیت آمیز نبود. بعد از آن او همکاری خود را با Barbara Rothbaum آغاز کرد. Rothbaum در واقع یک روانشناس بود که در دانشگاه Emory گروه‌های تست واقعیت مجازی درمانی را مدیریت می‌کرد. او در این درمان توانسته بود به نرخ موفقیت 70 درصدی از میان پنجاه درصدی که توانسته بودند تست را به اتمام برسانند، دست پیدا کند.

پروژه عراق مجازی
پروژه عراق مجازی
پروژه عراق مجازی - Bravemind
پروژه عراق مجازی – Bravemind

در سال 2005، فردی به نام Skip Rizzo از موسسه فناوری‌های خلاق دانشگاه کالیفرنیا توانست بودجه‌ای برای توسعه ابزاری را برای استفاده در بازی Full Spectrum Warrior به دست آورد که برای درمان اختلال استرسی پس از آسیب روانی (PTSD) استفاده می‌شد. پس از آن پروژه عراق مجازی بر اساس بودجه ONR مورد ارزیابی و بهبود قرار گرفت که توسط Virtual Better inc. پشتیبانی می‌شود. پروژه عراق مجازی توانست برای بهبود حال بیش از 70 درصد مبتلایان به اختلال استرسی پس از آسیب روانی موفق عمل کند. در حال حاضر این پروژه به عنوان درمانی استاندراد توسط موسسه اضطراب و افسردگی آمریکا مورد تایید قرار گرفته است. در حال حاضر هنوز از واقعیت مجازی درمانی به صورت محدود استفاده می‌شود در حالی که هزینه بسیار مناسب و تاثیرگذاری بسیار قابل توجهی دارد. در حال حاضر ONR بودجه دوازده میلیون دلاری برای نمایش قدرت و مقایسه واقعیت مجازی درمانی با شیوه‌های دیگر را تخصیص داده است. آزمایشگاه‌های نظامی از تعداد نسبتا زیادی آزمایشگاه واقعیت مجازی درمانی استفاده می‌کنند تا بتوانند اختلال استرسی پس از آسیب روانی را درمان کنند. به همین خاطر می‌توان گفت که واقعیت مجازی درمانی به یکی از شیوه‌های اصلی برای درمان اختلالات اضطرابی تبدیل شده است و همچنین محبوبیت استفاده از آن برای درمان بی خوابی، اعتیاد و افسردگی در حال افزایش است.

واقعیت مجازی درمانی چیست؟ - بخش اول

واقعیت مجازی درمانی چیست؟ – بخش اول

by with No Comment مقالات آموزشی

درمان با استفاده از واقعیت مجازی یا واقعیت مجازی درمانی (VRT) که همچنین با نام درمان غوطه وری واقعیت مجازی، شبیه سازی برای درمان، مواجه درمانی بر پایه واقعیت مجازی و رفتار درمانی شناختی با استفاده از کامپیوتر شناخته می‌شود در واقع راهکاری برای استفاده از فناورب واقعیت مجازی برای روانشناختی یا کاردرمانی و تاثیرگذاری در توان‌بخشی است. بیمارانی که از واقعیت مجازی درمانی استفاده می‌کنند درون محیطی دیجیتالی قرار می‌گیرند که وظایفی برای درمان بیماری‌های روانی خاص در آن طراحی شده است.

این تکنولوژی می‌تواند شامل استفاده از یک کامپیوتر و کیبورد ساده تا هدست‌های پیشرفته واقعیت مجازی باشد. این درمان به صورت گسترده به عنوان جایگزینی برای مواجه درمانی در نظر گرفته می‌شود که در آن بیمار با نمایش‌های مجازی بدون خطر از محرک‌های آسیب زا به منظور کاهش ترس در تعامل خواهند بود. این شیوه تاثیرگذاری فوق العاده‌ای در زمینه درمان اختلال استرسی پس از آسیب روانی (PTSD) دارد. یکی دیگر از کاربردهای نوین واقعیت مجازی، درمان اختلالات مربوط به اضطراب و اختلالات وسواس فکری-جبری است. واقعیت مجازی درمانی همچنین برای بهبود بیمارانی که با سکته مواجه شدند نیز کاربرد دارد. در این درمان به بیمار کمک می‌شود تا کنترل عضلات خود را افزایش دهد. همچنین از این شیوه درمانی برای بهبود دیگر اختلالات مثل خود زشت‌انگاری و اوتیسم نیز استفاده می‌شود.

تشریح کامل واقعیت مجازی درمانی
تشریح کامل واقعیت مجازی درمانی

تشریح کامل واقعیت مجازی درمانی

واقعیت مجازی درمانی از برنامه‌های کامپیوتری مخصوص، دستگاه‌های غوطه مجازی و محیط‌های مصنوعی استفاده می‌کند تا تجربه‌ای خاص را برای بیمار شبیه سازی کند. سپس این تجربه می‌تواند تجزیه و تحلیل شده و برای درمان اختلالات روانشناختی بیمار استفاده شود. بسیاری از ترس‌های محیطی، واکنش در مقابل خطرات محیطی مثل ارتفاع، صحبت در فضای عمومی، پرواز، ایجاد ارتباط در فضای نزدیک معمولا توسط محرک‌های دیداری و شنیداری ایجاد می‌شوند. در درمان هایی بر اساس واقعیت مجازی، دنیای مجازی راهکاری برای ارائه محرک‌های مصنوعی و کنترل شده برای انجام درمان را ارائه می­دهد. همچنین درمانگر قادر به نظارت روی واکنش بیمار خواهد بود. بر خلاف شیوه‌های رفتاردرمانی شناختی سنتی، درمان با استفاده از واقعیت مجازی مستلزم تنظیم محیط مجازی است که برای مثال می‌توان از افزودن بو با امکان کنترل شدت آن، اضافه کردن و تنظیم ارتعاشات و … اشاره کرد که به پزشک اجازه می‌دهد تا محرک‌ها و میزان تحریک آنها را برای اندازه گیری واکنش هر بیمار به خصوص تعیین کند. سیستم‌های مبتنی بر درمان واقعیت مجازی ممکن است امکان پخش مجدد صحنه‌های مجازی را با امکان تغییر یا بدون امکان آن تنظیم کند تا بیمار به این محیط‌ها عادت کند.

پزشکی که از شیوه مواجه درمانی مبتنی بر واقعیت مجازی استفاده می‌کند می‌تواند یکی از دو راهکار را برای افزایش شدت درمان اتخاذ کند. اولین راهکار به عنوان طغیان یا غرق کردن (Flooding) شناخته می‌شود که در واقع شدید‌ترین رویکرد درمانی است. در این رویکرد از شدید ترین محرک‌ها برای ایجاد اضطراب استفاده خواهد شد. برای سربازان جنگی که از اختلال استرسی پس از آسیب روانی رنج می‌برند این شیوه بدین معنی است که آنها باید در محیطی مجازی قرار گیرند که در آن ابتدا آسیب دیدن همرزمان خود را مشاهده کنند و سپس از محرک‌های استرسی کمتری مانند صدای میدان جنگ استفاده کرد. در سمت مقابل آنچه که از آن به عنوان مواجهه تدریجی (Graded Exposure) یاد می‌شود، رویکردی آرام‌تر مورد استفاده قرار خواهد گرفت. این این شیوه از حداقل عوامل تحریک کننده استفاده می‌شود. مواجه درمانی با واقعیت مجازی در مقایسه با شیوه‌های دیگر مثل مواجهه در محل (In-vivo Exposure) دارای نکاتی مثبتی است. از این نکات مثبت می‌توان به تجربه بسیار واضح و بدون هیچ ریسکی اشاره کرد. واقعیت مجازی درمانی پتانسیل بسیار زیادی دارد و این پتانسیل جایی خود را نشان می‌دهد که می‌تواند تقریبا 90 درصد افراد مراجعه کننده را به درمانی قطعی و با هزینه کمتر از نصف درمان رفتاری شناختی برساند. این نوع درمان برای افرادی که با مشکل اختلال استرسی پس از آسیب روانی مواجه هستند، بهترین عملکرد را ارائه می‌کند.

به تازگی پیشرفت‌هایی در زمینه پزشکی واقعیت مجازی صورت گرفته. واقعیت مجازی در واقع غوطه ورسازی کامل بیمار در دنیای مجازی است. اینکار با استفاده از هدست‌های پیشرفته انجام می‌شود که از نمایشگر‌های LED در لنز هدست استفاده می‌کنند. در واقع باید گفت که واقعیت مجازی درمانی تفاوت عمده ای با پیشرفت‌های اخیر در واقعیت افزوده دارد. در واقعیت افزوده با استفاده از عوامل مصنوعی، دید کاربر نسبت به دنیای واقعی بهبود پیدا می‌کند. در حقیقت واقعیت افزوده برای کار کردن دنیایی مجازی را تشکیل نمی‌دهد بلکه از دنیای واقعی استفاده کرده و اطلاعات، اشیا و یا نکاتی دیگر که به صورت مصنوعی تولید می‌شوند را در میدان دید کاربر به وجود خواهد آورد. واقعیت افزوده ویژگی‌های بسیار منحصر به فردی دارد و ثابت شده که برای درمان ترس‌های خاص می‌توان از آن استفاده کرد. بدین ترتیب که بیمار بدون ترس از ریسک‌ها می‌تواند همانند واقعیت مجازی درمانی با ترس خود مواجه شود. همچنین واقعیت افزوده می‌تواند از لحاظ هزینه‌های برنامه نویسی باعث صرفه جویی شود.

واقعیت افزوده چیست و چگونه از آن استفاده می‌شود؟ - بخش دوم

واقعیت افزوده چیست و چگونه از آن استفاده می‌شود؟ – بخش دوم

by with No Comment مقالات آموزشی

عینک‌های واقعیت افزوده

واقعیت افزوده می‌تواند به شکلی رندر شود که دستگاه مد نظر همانند عینک روی صورت و مقابل چشم‌ها قرار گیرد. نسخه‌هایی وجود دارد که شامل عینکی می‌شود که از دوربین برای دریافت اطلاعات محیط فیزیکی استفاده می‌کند و سپس آن محیط را به صورت واقعیت افزوده از طریق عینک به کاربر نشان خواهد داد.

هاد (HUD)

هاد (Heads-up Display) یا HUD یک نمایشگر شفاف یا فرانما است که اطلاعات را بدون نیاز به تغییر زاویه دید به کاربر ارائه می‌کند. در واقع کاربر در همان میدان دید خود اطلاعات را مشاهده خواهد کرد. در واقع هاد تکنولوژی پایه گذار برای واقعیت افزوده است. هاد اولین بار برای خلبان‌ها در دهه 1950 طراحی شد. در آن مقطع زمانی هاد می‌توانست اطلاعات ساده از پرواز در میدان دید خلبان قرار دهد و نیازی به نگاه کردن به سخت‌افزار موجود در کابین وجود ندارد. ابزار‌های واقعیت افزوده که در نزدیکی چشم استفاده می‌شوند می‌توانند به صورت قابل حمل اطلاعات و تصاویری را در کنار دید کاربر از دنیای فیزیکی ارائه کند. مدل‌های مختلفی از واقعیت افزوده به صورت لایه‌ای روی دنیای فیزیکی ارائه می‌شوند. در واقع هاد وظیفه‌ خود را بدین شکل انجام می‌دهد اما در حقیقت باید گفت که انتظار می‌رود واقعیت افزوده علاوه بر وظایف یک هاد بتواند ادرک‌، حس‌ها، اطلاعات، داده‌ها، تصاویر و بخشی از دنیای حقیقی به کاربر ارائه کند.

 

عینک‌های واقعیت افزوده
عینک‌های واقعیت افزوده

لنز

در حال حاضر لنز‌هایی که قابلیت استفاده از تکنولوژی واقعیت افزوده را دارند فاز طراحی را می‌گذرانند. لنز‌های چشمی بیونیک شاید شامل المان هایی برای جایگذاری یک نمایشگر درون خود باشد که از مدار های داخلی، چراغ‌های LED و آنتن برای ارتباط بدون سیم باشد. اولین نمایشگر داخل لنز چشمی در سال 1999 طراحی شده بود. بعد از گذر یازده سال و در مقطعی بین سال 2010 تا 2011 دوباره این مفهوم مطرح شد. نسخه‌ای دیگر از لنز چشمی توسط ارتش آمریکا در حال طراحی است که قابلیت‌های نظامی دارد. بسیاری از دانشمندان در حال طراحی و ساخت لنز‌های چشمی با قابلیت‌های بسیار متفاوت هستند. شرکت سامسونگ به تازگی لنز جدیدی با استفاده از قابلیت واقعیت افزوده را ثبت اخترع کرده است. اگر فرآیند طراحی و ساخت این پروژه به پایان برسد، شامل دوربینی روی لنز خواهد بود. مفهوم این طرح بدین شکل است که کنترل توسط پلک زدن انجام شود. همچنین در بخش دیگری از این پروژه تعریف شده که کاربر بتواند با استفاده از گوشی هوشمند خود به لنز متصل شده و تصاویر ضبط شده را مرور کند. همچنین حسگر‌های مختلفی نیز روی این لنز در نظر گرفته خواهد شد، این حسگرها می‌تواند شامل نور و حتی دما باشد. در واقعیت افزوده تفاوتی بین دو حالت رد گیری وجود دارد که به عنوان دارای نشانگر و بدون نشان‌گر شناخته می‌شود. نشانگر‌ها علامت‌های بصری هستند که باعث نمایش دادن اطلاعات مجازی خواهند شد. فرض کنید که روی کاغذی می‌تواند از مختصاتی نوشته شود. دوربین موجود می‌تواند این مختصات را شناسایی کرده و اطلاعاتی را ارائه کند. در مدل ردیابی بدون نشانگر که به عنوان ردیابی بدون درنگ شناخته می‌شود. همانگونه که مشخص است در این مدل از نشانگر استفاده نمی شود و بر خلاف آن کاربر باید شی را در زاویه‌ای مد نظر قرار دهد که بهتر است در حالت افقی قرار گیرد. در این شیوه از حسگر‌ها برای پیدا کردن درست محیط‌های دنیای حقیقی استفاده می‌شود مانند نقاطی مشخص روی دیوار یا نقاط تقاطع.

نمایشگر شبکیه مجازی

نمایشگر شبکیه مجازی (Virtual Retinal Display) یا VRD در واقع یک دستگاه نمایش شخصی است که توسط دانشگاه واشنگتن در حال طراحی است. این پروژه در قسمت آزمایشگاه تکنولوژی رابط کاربری انسانی تحت نظر دکتر Thomas A. Furness III در حال پیگیری است. با استفاده از این تکنولوژی، یک نمایشگر به صورت مستقیم روی شبکیه چشم کاربر اسکن خواهد شد. نتیجه اینکار تصاویر بسیار روشن، رزولوشن بسیار زیاد و کنتراست بالا خواهد بود. بدین ترتیب بیننده تصاویری را مشاهده می‌کند که درون محیط واقعی دیده می‌شوند. آزمایش‌هایی برای امن بودن VRD انجام شده است. در یک آزمایش، بیمار‌هایی با مشکل از دست دادن بخشی از بینایی انتخاب شدند. تقریبا اکثر افرادی که در این آزمایش حضور داشتند، این شیوه را بسیار خوب ارزیابی کردند.

EyeTap

عینک EyeTap که با نام نسل دوم عینک نیز شناخته می‌شود، اشعه‌های نور را که از مرکز لنز عبور می‌کنند را درون خود گرفتار می‌کند و سپس آن را با سیستم مصنوعی کنترل شده توسط کامپیوتر جایگزین می‌کند. در واقع این نور‌های مصنوعی جایگزینی برای نور‌های حقیقی هستند. نسل چهارم عینک EyeTap بسیار شبیه به VRD عمل می‌کند اما در کنار آن از عمق تمرکز بینهایت استفاده می‌کند و باعث می‌شود که چشم فرد استفاده کننده از عینک دقیقا مانند یک دوربین عمل کند.

 

دستگاه‌های قابل حمل واقعیت افزوده
دستگاه‌های قابل حمل واقعیت افزوده

دستگاه نمایش قابل حمل از یک صفحه نمایش بسیار کوچک استفاده می‌کند که درون دست کاربر تعبیه خواهد شد. دستگاه‌های مدرن قابل حمل از سیستم مسیریابی، حسگر‌های MEMS مثل شش درجه آزادی، سرعت سنج و ژیروسکوپ استفاده می‌کنند. از نمونه‌های استفاده از واقعیت افزوده می‌تواند به بازی Pokemon GO و  Ingress اشاره کرد.

واقعیت افزوده فضایی

واقعیت افزوده فضایی (Spatial Augmented Reality) همچنین با نام مختصر SAR شناخته می‌شود. در این مدل دنیای حقیقی، اشیا و محیط‌ها بدون استفاده از صفحه نمایش خاص، نمایشگر‌ها سربند یا دستگاه‌های قابل حمل در قالب تجربه واقعیت افزوده ارائه خواهند شد. واقعیت افزوده فضایی از پروژکتور‌های دیجیتا برای نمایش دادن اطلاعات گرافیکی روی اشیای فیزیکی استفاده می‌کند. تفاوت کلیدی واقعیت افزوده فضایی منفصل بودن نمایشگر از کاربر است. از آنجا که هر کاربر برای تجربه آن به نمایشگر منحصر به فرد نیاز ندارد، این تکنولوژی اجازه می‌دهد که تجربه محتوا به صورت همزمان برای چند فرد امکان پذیر باشد. در این میان برای مثال می‌توان به Shader Lamp، پروژکتور‌های موبایلی، میز‌های مجازی و پروژکتورهای هوشمند اشاره کرد. Shader Lamp با تقلید از واقعیت افزوده، تصویر را روی یک شی حقیقی نمایش می‌دهد. این فرصت باعث می‌شود تا ظاهر شی تغییر پیدا کرده و حتی بهبود پیدا کند در حالی که نیاز به استفاده از سخت‌افزار خاصی نیست بلکه برای اینکار صرفا به یک پروژکتور، دوربین و حسگر نیاز خواهد بود.

ردگیری

دستگاه‌های مدرن موبایل واقعیت افزوده از یک یا چند تکنولوژی ردیابی حرکتی استفاده می‌کنند. این ردیاب‌های شامل دوربین دیجیتال یا گیرنده تصویر، سرعت سنج، مکان یاب، ژیروسکوپ، قطب نما و سامانه شناسایی امواج رادیویی خواهند بود. استفاده از این تکنولوژی‌ها باعث ایجاد سطوح مختلفی از دقت خواهند شد. نکته بسیار مهم در این زمینه قرارگیری سر کاربر است. ردگیری با استفاده از دست کاربر یا استفاده از دستگاه‌های قابل حمل می‌تواند باعث استفاده از تکنیک‌های شش درجه از آزادی شود.

شبکه

دستگاه‌های موبایل واقعیت افزوده به خاطر استفاده روی گوشی‌های هوشمند و گجت‌های قابل پوشیدن به محبوبیت بسیار زیادی دست پیدا کردند. گرچه این تکنولوژی وابستگی بسیار زیادی به قدرت پردازش بالا، الگوریتم‌های پیچیده و البته زمان تاخیر بسیار کم دارد. برای جبران قدرت پردازش، انجام اینکار معمولا به ماشین ثانویه واگذار می‌شود. این شیوه، راه‌های جدیدی برای پیاده سازی واقعیت افزوده را به وجود آورد اما باعث پدیدار شدن محدودیت‌های جدید شد که از میان آنها می‌تواند به زمان تاخیر شبکه و پهنای باند آن اشاره کرد. در حالی که راهکار‌های متنوعی برای کاهش زمان تاخیر وجود دارد اما در نهایت باید گفت که پیاده سازی واقعیت افزوده نیاز به زیرساخت شبکه بسیار قوی دارد.

دستگاه‌های ورودی

تکنیک‌هایی مانند بازشناسی گفتار که صحبت‌های کاربر را به دستورالعمل‌های کامپیوتری تبدیل می‌کند، سیستم تشخیص حرکات و اشارات که از زبان بدن کاربر نکته را تشخیص می‌دهند می‌توانند جز دستگاه‌های ورودی باشند. تمام محصولاتی که به عنوان کنترل کننده دستگاه‌های واقعیت افزودی در نظر گرفته می شود، جز دستگاه‌های ورودی دسته بندی خواهند شد.

کامپیوتر

کامپیوتر وظیفه تجزیه و تحلیل داده‌های بصری حس شده و دیگر داده‌های مصنوعی و قرارگیری محیطی را بر عهده خواهد داشت. همچنین در کنار آن کامپیوتر وظیفه ارائه گرافیکی را دارد که توسط واقعیت افزوده ارائه می‌شود. واقعیت افزودیه از تصویری که توسط کامپیوتر تولید شده برای بهبود محیط حقیقی استفاده می‌کند و این تصویر در محیط نمایش داده خواهد شد. با پیشرفت تکنولوژی و البته سخت‌افزار کامپیوتر‌ها، واقعیت افزوده شاهد پیشرفت بسیار شگرفی خواهد بود و به بُعدی جدایی ناپذیر از دنیای واقعی تبدیل خواهد شد. بر اساس مقاله‌ای که توسط مجله Time منتشر شده است، طی پانزده تا بیست سال آینده واقعیت مجازی و واقعیت افزوده به بخش جدایی ناپذیر از ارتباط با کامپیوترها تبدیل خواهند شد. کامپیوتر‌ها با سرعت بسیار زیادی در حال بهبود هستند که باعث می‌شود راه‌های جدیدی برای بهبود تکنولوژی‌ها موجود به وجود آید. به هر میزان که کامپیوترها پیشرفت کنند، واقعیت افزوده انعطاف پذیری بیشتری خواهد داشت و در جامعه نیز از مقبولیت بیشتری برخوردار خواهد شد. در واقع می‌توان گفت که کامپیوترها قلب تپنده تکنولوژی واقعیت افزوده هستند. کامپیوتر‌ها اطلاعات را از حسگرها دریافت کرده و با استفاده از داده‌ها می‌توانند بفهمند که سطح شی با توجه به قرارگیری سنسور‌ها در چه مکانی وجود دارد. با دریافت این اطلاعات و پردازش‌ها، شاهد خروجی خواهیم بود که بدون حضور کامپیوتر هیچگاه آنجا نخواهد بود. کامپیوتر‌ها به صورت کلی از واحد پردازنده مرکزی و حافظه رم تشکیل می‌شوند. کامپیوتر محیط اسکن شده را دریافت کرده و با به وجود آوردن تصاویر یا ویدیو آن را به دریافت کننده برای مشاهده فرد ارسال می‌کند.

هولوگرافی چیست و چگونه کار می‌کند؟ – بخش دوم

by with No Comment مقالات آموزشی

هولوگرافی تکنیکی است که اجازه می‌دهد میدان نوری در آن ضبط شده و بعدا دوباره مانند ابتدا بازسازی شود. این در حالی اتفاق می‌افتد که میدان نوری اصلی، دیگر وجود ندارد چون شی اولیه نیز دیگر در محیط مد نظر حضور ندارد. هولوگرافی را از لحاظ منطق می‌توان به ضبط صدا تشبیه کرد. میدان صدا توسط ارتعاشات آلات موسیقی یا تار‌های صوتی به وجود می‌آید. صدای ضبط شده، این ارتعاشات را به صورت رمزگذاری شده نگهداری می‌کند. این اطلاعات بعدا بدون نیاز به حضور میدان صوتی اصلی، قابل شنیدن خواهد بود. هولوگرافی حتی شباهت بسیار بیشتری به ضبط صدا Ambisonic دارد که در آن هر زاویه از میدان صوتی ضبط شده قابلیت بازتولید را دارد.

لیزر

در هولوگرافی از طریق لیزر، هولوگرام از طریق نور لیزر ضبط می‌شود که لحاظ رنگی بسیار خالص و منظم است. شاید تنظیمات مختلفی برای تولید هولوگرام استفاده شود و انواع متفاوتی از آن تولید شود اما همه هولوگرام‌ها شامل تعامل نور از جهات مختلف و تولید الگوی تداخل میکروسکوپی هستند که یک صفحه، فلیم یا راسنه‌ها به صورت عکاسی ضبط می‌کنند. در یک ترکیب ترکیب مشترک، پرتو لیزر به دو قسم تقسیم می‌شود. یکی از این قسمت‌ها به عنوان پرتو شی و دیگری به عنوان پرتو مرجع شناخته می‌شود. پرتو شی با عبر دادن آن از لنز گسترش پیدا می‌کند و برای روشنایی سوژه مورد استفاده قرار می‌گیرد. رسانه مد نظر برای ضبط در جایی قرار گرفته است که وقتی نور از شی منعکس یا پراکنده می‌شود، به آن خواهد رسید. لبه رسانه ضبط در نهایت به عنوان پنجره‌ای از آن شی مد نظر مشاهده می‌شود، کار خواهد کرد. بنابر این مکان رسانه باید با توجه به این مسائل انتخاب شود. پرتو  مرجع نیز گسترش پیدا کرده برای برای نورپردازی مستقیم در محیط استفاده می‌شود. در اینجا نور مرجع با نوری که از شی ساطع شده ملاقات کرده تا در نهایت الگوی تداخل مد نظر ایجاد شود. همانند عکاسی، هولوگرافی برای تاثیر صحیح بر محیط که قرار است ضبط در آن انجام شود نیاز به نور مناسب دارد. بر خلاف عکاسی، در طول قرار گرفتن در معرض نور منبع، عناصر نوری، محیط ضبط و سوژه باید همه نسبت به یکدیگر کاملا بی حرکت بمانند تا در حدود یک چهارم طول موج نور، از نور یا الگوی تداخل استفاده شود. در غیر این صورت هولوگرام تار خواهد شد و به صورت کلی قابل استفاده نیست. در حالی که موجودات زنده اصولا کاملا ثابت نخواهند بود برای تصویر برداری هولوگرامی باید از نور لیزر بسیار قوی استفاده کرد. به خاطر مضرات موجود اینکار به ندرت و صرفا در محیط آزمایشگاهی انجام می‌شود. قرار گرفتن در معرض نور لیزر با قدرت بسیار کمتر در حدود چند ثانیه تا چند دقیقه، طبیعی است.

دستگاه

با تابیدن بخشی از پرتو نور به صورت مستقیم در محیط ضبط و بخشی دیگر به شی مد نظر به گونه‌ای که این نور به رسانه ضبط بازگردد، هولوگرام به وجود می‌آید. برای آرایش منعطف ضبط هولوگرام نیاز است که پرتو لیزر از طریق تعدادی عناصر مختلف هدایت شود که آن را به طریق مختلف تغییر می‌دهد. اولین عنصر، شکاف پرتو نور است. این عنصر پرتو نو را به دو پرتو یکسان تقسیم می‌کند که هرکدام جهت‌های مختلفی را هدف قرار می‌گیرند.

  • یک پرتو (معروف به نور یا پرتو شی) با استفاده از لنز‌ها پخش شده و توسط آینه‌ها به صحنه مد نظر منتقل می‌شود. برخی از نورهای پراکنده (منعکس شده) از صحنه سپس در محیط ضبط قرار می‌گیرند.
  • پرتوی دوم (بیشتر به عنوان پرتو مرجع شناخته می‌شود) نیز با استفاده از لنز‌ها پخش می‌شود اما به گونه‌ای هدایت می‌شوند که با صحنه تماس نداشته باشند اما به صورت مستقیم در محیط ضبط قرار خواهند گرفت.

ماده‌های مختلفی به عنوان رسانه ضبط مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از معمول‌ترین راهکار‌ها استفاده از فیلمی شبیه به فیلم عکاسی (امولوسیون عکاسی هالید نقره) است اما اینکار با غلظت بسیار بالاتره دانه‌های واکنشی نسبت به نور انجام می‌شود. استفاده از این ماده باعث می‌شود که هولوگرام وضوح تصویر بسیار بالاتری را داشته باشد. لایه‌ای از این رسانه ضبط به لایه‌ای شفاف متصل می‌شود که معمولا از جس شیشه است اما امکان استفاده از پلاستیک نیز وجود دارد.

پردازش

وقتی دو پرتو اشاره شده از لیزر به محیط ضبط می‌رسند، امواج نور آنها با یکدیگر برخورد خواهد کرد. این همان الگوی تداخل است که در محیط ضبط حک می‌شود. این الگو شاید به نظر تصادفی باشد زیر نشان دهنده جایی است که نور صحنه با منبع اصلی نور تداخل پیدا می‌کند امار حقیقت منبع اصلی نور نیست. از الگوی تداخل می‌توان به عنوان نسخه رمزگذاری شده صحنه یاد کرد که برای مشاهده دوباره محتویات آن نیز به یک کلید خاص است. این کلید خاص منبع نور اصلی خواهد بود. این کلید کم شده بعدا با استفاده از نور لیزر جایگزین می‌شود که همان نوری است که برای ضبط هولوگرام استفاده شده بود. وقتی این پرتو هولوگرام را روشن می‌کند روی سطح آن پراکنده خواهد شد. این میدان نوری دقیقا با جایی که هولوگرام ضبط شده، یکسان خواهد بود.

در تقابل با عکاسی

درک بهتر هولوگرافی شاید در زمانی مشخص شود که آن را با عکاسی مقایسه کنیم:

  • یک هولوگرام نمایانگر اطلاعات ضبط شده در مورد نوری است که در صحنه اصلی به دست آمده است که در زوایای مختلف پخش شده و مانند عکاس صرفا در یک زاویه نیست. این قابلیت اجازه می‌دهد که صحنه ضبط شده از زوایای مختلف دوباره مشاهده شود به نوعی که حس می‌شود شی مد نظر هنوز در مقابل مشاهده کننده وجود دارد.
  • برای ثبت یک عکس صرفا به منبع نور عادی مانند نور خورشید یا لامپ نیاز است اما برای ثبت هولوگرام نیاز به استفاده از نور لیزر خواهد بود.
  • برای عکاسی نیاز به استفاده از لنز است اما در هولوگرافی نور از جسم به صورت مستقیم روی رسانه ضبط پراکنده می‌شود.
  • همچنین باید گفت که برای ضبط هولوگرافی نیاز به پرتوی مرجع نیز خواهد بود که باید از سمت رسانه ضبط هدایت شود.
  • یک عکس تقریبا در هر نوری قابل مشاهده است اما برای مشاهده هولوگرام نیاز به اشکال خاص نورپردازی خواهد بود.
  • وقتی یک عکس به دو نیمه تقسیم می‌شود، هر قطعه از آن قسمتی از تصویر را نشان می‌دهد. در سمت مقابل وقتی یک هولوگرام به دو نیم تقسیم شود می توان تمام صحنه ضبط شده را در هر قطعه مشاهده کرد. این امر به خاطر این است که هر قسمت از عکس فقط مخصوص به نور ثبت شده در آن قسمت است. در هولوگرافی هر قسمت تصویر نمایانگر نور ضبط شده از تمامی زوایای محیط ضبط است. برای مثال می‌توان گفت که فرض کنید تصویری از یک خیابان از درون یک پنجره 120 در 120 سانتیمتر ثبت شده، سپس همین کار از یک پنجره 120 در 60 سانتیمتر انجام شده است. قابلیت مشاهده تمام جزئیات از پنجره کوچکتر نیز وجود دارد و فقط نیاز به تغییر زاوایه دید دارد اما بیننده می‌تواند در پنجره 120 سانتیمتری در آن واحد قسمت بیشتری را از تصویر مشاهده کند.
  • یک عکس نمایش دو بعدی از محیط سه بعدی را باز تولید می‌کند اما در محدوده مشاهده یک هولوگرام نشانه‌های بسیار بیشتری مانند درک عمق که در صحنه اصلی وجود داشت نیز قابل مشاهده است. این نشانه‌های بصری توسط مغز انسان شناخته شده و به ادراک سه بعدی ترجمه می‌شود که در صحنه اصلی وجود داشته.
  • یک عکس به صورت واضح نور اصلی صحنه ضبط شده را نمایش می‌دهد. در سمت مقابل سطح هولوگرام از الگویی بسیار ظریف و به ظاهر تصادفی تشکیل شده است که در نگاه اول هیچ ارتباطی با صحنه ضبط شده ندارد.

بازسازی و مشاهده تصاویر هولوگرافیک

زمانی که صفحه یک هولوگرام توسط یک پرتو لیزر یکسان با پرتو مرجع که برای ضبط آن استفاده شده روشن می‌شود، یک بازسازی دقیق از موج اصلی شی یا محیط به دست می‌آید. یک سیستم تصویر بداری که می‌تواند دوربین یا حتی چشم انسان باشد، وقتی در مقابل این پرتو قرار بگیرد دقیقا همان صحنه‌ای را که هنگام ضبط مشاهده می‌شد را خواهد دید. با تغییر زاویه لنز شاهد همان تغییرات در زاویه دید خواهیم بود. اگر در هنگام ضبط هولوگرام چند شی در تصویر وجود داشته باشد، در هنگام مشاهده نیز این اشیا بازسازی شده و قابلیت جا به جایی نسبت به یکدیگر را نیز دارند. این قابلیت به خاطر وجود عمق در تصویر به وجود می‌آید و در ضبط هولوگرام تقریبا هما زوایای مشاهده از شی یا محیط در آن قرار خواهد گرفت. در روزهای ابتدایی خلق هولوگرافی از صفحه شطرنج به عنوان شی مد نظر برای ضبط انجام می‌شد. از این صفحه در زوایای مختلف عکس برداری می‌شد و سپس می‌توان مشاهده کرده که مهره‌های شطرنج در زوایای مختلف چگونه تغییر کرده و قابل مشاهده خواهند بود.

از لیزر می‌توان برای بازسازی یک تصویر هولوگرافی استفاده کرد اما تصویر بازسازی شده دقیقا مانند نمونه اصلی نخواهد بود. وقتی از نور لیزر برای بازسازی هولوگرام استفاده می‌شود نقاط مختلفی از تصویر اصلی برای اینکار استفاده می‌شود. این مورد می‌تواند باعث شود که اشکالات بزرگی در مشاهده یک هولوگرام به وجود آورد. نور سفید از طیف نور وسیعی از طول موج‌های متفاوت تشکیل شده است. معمولا اگر یک هولوگرام توسط یک منبع نور سفید روشن شود، می‌توان در هر طول موجی برای باز تولید آن هولوگراف استفاده کرد که شامل اندازه، زاویه و مسافت خواهد بود. در شرایط بسیار خاص می‌توان با استفاده از نور سفید تصویر هولوگرافیک به دست آورد که در دسته هولوگرام رنگین کمانی و حجم دار دسته بندی می‌شوند. هولوگرام باید همیشه به نقطه منبع نور در زوایه دقیقی قرار گرفته باشد و در غیر این صورت نمایش داده نمی‌شود.

بازسازی و مشاهده تصاویر هولوگرافیک

زمانی که صفحه یک هولوگرام توسط یک پرتو لیزر یکسان با پرتو مرجع که برای ضبط آن استفاده شده روشن می‌شود، یک بازسازی دقیق از موج اصلی شی یا محیط به دست می‌آید. یک سیستم تصویر بداری که می‌تواند دوربین یا حتی چشم انسان باشد، وقتی در مقابل این پرتو قرار بگیرد دقیقا همان صحنه‌ای را که هنگام ضبط مشاهده می‌شد را خواهد دید. با تغییر زاویه لنز شاهد همان تغییرات در زاویه دید خواهیم بود. اگر در هنگام ضبط هولوگرام چند شی در تصویر وجود داشته باشد، در هنگام مشاهده نیز این اشیا بازسازی شده و قابلیت جا به جایی نسبت به یکدیگر را نیز دارند. این قابلیت به خاطر وجود عمق در تصویر به وجود می‌آید و در ضبط هولوگرام تقریبا هما زوایای مشاهده از شی یا محیط در آن قرار خواهد گرفت. در روزهای ابتدایی خلق هولوگرافی از صفحه شطرنج به عنوان شی مد نظر برای ضبط انجام می‌شد. از این صفحه در زوایای مختلف عکس برداری می‌شد و سپس می‌توان مشاهده کرده که مهره‌های شطرنج در زوایای مختلف چگونه تغییر کرده و قابل مشاهده خواهند بود.

از لیزر می‌توان برای بازسازی یک تصویر هولوگرافی استفاده کرد اما تصویر بازسازی شده دقیقا مانند نمونه اصلی نخواهد بود. وقتی از نور لیزر برای بازسازی هولوگرام استفاده می‌شود نقاط مختلفی از تصویر اصلی برای اینکار استفاده می‌شود. این مورد می‌تواند باعث شود که اشکالات بزرگی در مشاهده یک هولوگرام به وجود آورد. نور سفید از طیف نور وسیعی از طول موج‌های متفاوت تشکیل شده است. معمولا اگر یک هولوگرام توس یک منبع نور سفید روشن شود، می‌توان در هر طول موجی برای باز تولید آن هولوگراف استفاده کرد که شامل اندازه، زاویه و مسافت خواهد بود.

holograms-arent-science-fiction-anymore-31-1068x601-1

هولوگرافی چیست و چگونه کار می‌کند؟

by with No Comment مقالات آموزشی

هولوگرام، جادو یا واقعیت؟

یک هولوگرام، ساختاری فیزیکی است که از انکسار نور برای ساخت یک تصویر استفاده می‌کند. این تصویر می‌تواند به صورت سه بعدی دیده شود. هولوگرافی (Holography) در واقع نوعی از دانش و عمل ساخت هولوگرام است. به صورت کلی، یک هولوگرام تصویربرداری از میدان نور است که توسط یک لنز به وجود نیامده. مدیوم هولوگرافیک به معنی یک شی تولید شده توسط هولوگرافی است که با استفاده از نور پراکنده در محیط غیر قابل درک خواهد بود. در واقع این شیوه یک نوع کدگذاری از میدان نور است که به عنوان الگویی مداخله‌ای از متغیرهایی مثل تاری، تراکم و مشخصات سطح تشکیل می‌شود. وقتی این هولوگرام با نوری مناسب روشن شود الگوی تداخل باعث انکسار نور و تبدیل آن به میدان نوری اصلی خواهد شد. این تصویر شامل نشانه هایی از عمق بصری مثل اختلاف منظر و زاویه دید است که بر اساس زاویه دید مشاهده کننده به صورت واقع گرایانه تغییر می‌کند. این بدین معنی است که مشاهده کردن تصویر از زوایای مختلف، بازگو کننده مشاهده آن شی از همان زاویه است.

در نوع بدون هر نوع آلایشی، هولوگرافی نیاز به نور لیزر برای روشن کردن موضوع و مشاهده نسخه نهایی هولوگرام دارد. سطحی از جزئیات در حد میکروسکوپی نیز قابل تولید است. گرچه در استفاده‌های متدوال ساختار کیفیت کلی تصویر متشکل از عدم نیاز به نور لیزر برای مشاهده هولوگرام و در بعضی موارد حتی ساختن آن خواهد بود. پرتره‌های هولوگرافی اکثرا به یک شیوه تصویربرداری بدون نیاز به هولوگرافی انجام می‌شود. اینکار برای جلوگیری از پالس‌های  قدرتمند و خطرناک است که برای تصویربرداری ثابت از اشیا استفاده می‌شود خواهد بود. در حال حاضر هولوگراف می‌تواند کاملا توسط یک کامپیوتر تولید شود و برای نمایش اشیا و محیطی استفاده شود که هرگز وجود نداشتند. هولوگرافی متمایز از عدسی و سایر فن‌آوری‌های صفحه نمایش سه بعدی اتواستروسکوپی است و می‌تواند نتایج مشابهی ارائه کند اما بر اساس تصویربرداری با لنز‌های معمولی است. تصاویری که برای مشاده به عینک یا هدست‌های مخصوص میانی نیاز دارند که باعث ایجاد توهمات دیداری و نسبتا جادویی می‌شوند، معمولا با هولوگرام اشتباه گرفته می‌شوند.

تاریخچه هولوگرافی

یک فیزیکدان بریتانیایی – مجارستانی به نام Dennis Gabor در سال 1971 توانست جایزه نوبل در بخش فیزیک را برای اختراع و توسعه متود هولوگرافی دریافت کرد. کار او در پایان دهه 1940 انجام شده بود. این کار بر اساس تحقیقاتی در زمینه اشعه ایکس میکروسکوپی انجام شده بود. این کشف در واقع نتیجه‌ای غیر منتظره در تحقیقات برای بهبود میکروسکوپ‌های الکترونی بود که حتی ثبت اختراع آن نیز انجام شد. این تکنیک به شکل اصلی خود هنوز هم درون میکروسکوپ‌های الکترونی استفاده می‌شود و از آن به نام هولوگرافی الکترونی شناخته می‌شود اما هولوگرافی نوری قبل از اختراع لیزر در سال 1960 پیشرفت چندانی نداشت. کلمه “هولوگرافی” ریشه یونانی دارد. توسعه لیزر باعث شد تا اولین ساختار هولوگرام‌های بصری به وجود آید. این هولوگرام‌ها تصاویری سه بعدی از اشیا را ضبط می‌کرد که اولین بار در سال 1962 در جماهیر شوروی انجام شد. اینکار به صورت همزمان در ایالات متحده آمریکا نیز انجام شده بود. هولوگرام‌های اولیه از امولسیون‌های عکاسی هالیده نقره به عنوان وسطه ضبط استفاده می‌کردند. این شیوه چندان کارآمد نبود زیرا گرید‌های تولید شده نور واقعه را بیش از حد جذب می‌کردند. روش‌های مختلفی برای تبدیل متغیرها در انتقال به متغیری دیگر  مثل ضریب شکست به وجود آمدند. این کار باعث می‌شد که هولوگرام‌های کارآمد‌تری تولید شود. مدل‌های مختلفی از هولوگرام تولید می‌شوند. هولوگرام‌های مخابره‌ای مثل نسخه‌ای که توسط Leith and Upatnieks تولید شد با استفاده از نور لیزر قابل مشاهده بودند. در بهبود این راهکار، از هولوگرام انتقال رنگین کمان استفاده شود. این راهکار نور پردازی را با استفاده از نور سفید انجام می‌داد و دیگر نیازی به لیزر نبود. هولوگرام‌های رنگین کمان معمولا برای احراز هویت و ایجاد امنیت بیشتر استفاده می‌شود. برای مثال این هولوگرام روی کارت‌های اعتباری و بسته بندی محصولات مشاهده می‌شود. یکی دیگر از انواع هولوگرام‌های معمول، هولوگرام‌های بازتاب یا Denisyuk هستند. این نوع از منبع نور سفید در سمت هولوگرام استفاده می‌کند که توسط کاربر مشاهده می‌شود. این نوع از هولوگرام معمولا در نمایشگر‌های هولوگرافی استفاده می‌شود. این نوع همچنین قدرت ایجاد تصاویر چند رنگ را دارند. هولوگرافی اختصاص نیز یکی دیگر از دسته بندی‌های مد نظر است. هولوگرافی اختصاصی یک تکنیک مرتبط با ساخت تصاویر سه بعدی با کنترل حرکت روی یک سطح دو بعدی است. این کار با ایجاد تغییرات خاص در بازتابی یا انعطاف پذیری پرتوهای نور فعالیت می‌کند در حالی که دیگر هولوگرام‌ها با بازسازی پراکنده امواج کار خواهند کرد.

بسیاری از هولوگرام‌ها به گونه‌ای تولید می‌شوند که شی‌ای بدون حرکت را نمایش می‌دهند اما سیستم‌هایی برای ساخت هولوگرام‌هایی با قابلیت حرکت و نمایشگر های حجم‌دار در حال توسعه هستند. از هولوگرام همچنین می‌توان در خرده فروشی‌ها برای ذخیره سازی، بازیابی و پردازش اطلاعات به صورت بصری استفاده کرد. در روزهای اولیه هولوگرافی برای کار کردن نیاز به لیزر‌های بسیار قدرتمند و گران قیمت داشت اما در حال حاضر لیزر‌های دایود بسیار ارزان قیمت وجود دارند مانند انواعی که در دستگاه‌های DVD Player استفاده می‌شوند. این لیزر‌ها برای تولید هولوگرام‌ها استفاده می‌شوند و حالا هولوگرافی با بودجه بسیار کمتر برای همه افراد در دسترس هستند.

واقعیت ترکیبی چیست و چگونه کار می‌کند؟ بخش دوم

by with No Comment مقالات آموزشی

واقعیت افزوده در واقع یکی از زیر شاخه‌های واقعیت ترکیبی است که به ترکیب اشیای دنیای واقعی در دنیای مجازی اشاره دارد. به عنوان یک واسطه در پیوستار مفهوم دنیای مجازی، واقعیت ترکیبی به فضا‌های قالبا مجازی اشاره می‌کند. جایی که عناصر فیزیکی ( مانند بدن یک فرد یا اشیا) به صورت پویا و یکپارچه به آن اضافه می‌شوند و امکان تعامل با دنیای مجازی در دنیای حقیقی امکان پذیر می‌شود. این ادغام با استفاده از تکنیک‌های مختلف امکان پذیر می‌شود که از میان آنها می‌توان به استریم کردن ویدیو از فضای فیزیکی مثل وبکم اشاره کرد. استفاده از حسگر اطلاعات در دنیای واقعی مثل ژیروسکوپ برای کنترل محیط مجازی ویژگی واقعیت افزوده به شمار می‌رود که در آن از ورودی‌های خارجی برای ایجاد مفهوم دید مجازی استفاده می‌شود.

موارد استفاده

واقعیت ترکیبی برای موارد مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از میان آنها می‌توان به هنر، سرگرمی و تمرین‌های نظامی اشاره کرد.

مدیریت محصول محتوای تعاملی

گذر از محصولات ایستا به سمت محصولات هوشمند، دیجیتال و قابل تعامل سه بعدی. این راهکار شامل برنامه نرم‌افزاری برای محصول با مجوز قابل افزایش است.

یادگیری مبتنی بر شبیه سازی

گذر از یادگیری الکترونیکی و رسیدن به یادگیری مبتنی بر شبیه سازی. یادگیری مبتنی شبیه سازی مانند تمرین‌ها بر اساس واقعیت مجازی و تعامل و فراگیری تجربی است. این مورد شامل نرم‌افزار و نمایش با مدل توسعه برنامه درسی مجازی است.

تمرین‌های نظامی

مبارزات واقعی به صورتی شبیه سازی می‌شود که اطلاعات به صورت لایه از طریق یک نمایشگر سربند به کاربر ارائه می‌شود.

واقعیت ترکیبی چیست و چگونه کار می‌کند؟ بخش اول

by with No Comment مقالات آموزشی

واقعیت ترکیبی (Mixed Reality) در واقع ادغام کردن دنیای واقعی و مجازی است که باعث می‌شود محیط و تصور جدیدی از آن به وجود آید که در آن فیزیک و اشیا دیجیتال در کنار یک دیگر در یک زمان وجود دارند. واقعیت ترکیبی به صورت انحصاری در دنیای واقعی یا مجازی اتفاق نمی‌افتد بلکه از طریق تکنولوژی‌های همه جانبه از واقعیت افزوده نیز استفاده می‌کند. اولین سیستم واقعیت ترکیبی که از دید کامل، صدا و لمس در یک پلتفرم واحد استفاده می‌کرد در سال 1992 در آزمایشگاه آرمسترانگ در نیروی هوایی آمریکا تولید شد. این پروژه عملکرد بهبود یافته انسان را نمایش می‌داد که در محیط آن اشیای مجازی در دید و محیط فیزیکی واقعی قرار می‌گیرند.

تفاوت در اصطلاحات

واقعیت ترکیبی به زنجیره‌ای گفته می‌شود که شامل واقعیت مجازی و واقعیت افزوده است:

  • واقعیت افزوده باعث غوطه‌وری کاربر در دنیای کاملا شبیه سازی شده و مصنوعی می‌شود.
  • واقعیت افزوده اشیای مجازی را به صورت لایه‌ای روی دنیای واقعی شبیه‌سازی می‌کند. این تکنولوژی پایداری هندسی مربوط به قرارگیری و جهت یابی را در دنیای واقعی ممکن می‌کند. به فناوری‌های قدیمی‌تر که تصاویر را بدون ثبت در دنیای واقعی نمایش می‌دادند تکنولوژی Heads-up Display گفته می‌شود.

تعریف واقعیت ترکیبی

پیوستار مجازی و رسانه

در سال 1994، پل میلگرام و فومیو کیشینو از واقعیت ترکیبی به عنوان هر جایی بین بیشینه و کمینه پیوستار مجازی یاد کردند، جایی که پیوستار مجازی به محیط کامل مجازی همراه با واقعیت افزوده گسترش پیدا می‌کند. اولین سیستم واقعیت ترکیبی همه جانبه با نام پلتفرم Virtual Fixtures شناخته می‌شود. این سیستم در سال 1992 در نیروی هوایی آمریکا توسعه داده شد. این سیستم به کاربر که یک انسان بود اجازه می‌داد ربات‌ها را در دنیای واقعی کنترل کرده که شامل فیزیکی واقعی اشیا و لایه سه بعدی مجازی بود که به دید انسان اضافه می‌شد تا عملکرد افزایش پیدا کند. تحقیقات منتشر شده نشان می‌دهد که نمایش اشیا مجازی در دنیای واقعی باعث افزایش عملکرد قابل توجه انسان‌ها در محیط کاری می‌شود. پیوستار واقعیت ترکیبی یکی از دو محور در مفهوم ارائه شده از واقعیت رایانه‌ای است که توسط Steve Mann ارائه شده. این مفهوم توسط کلاه، کامپیوتر و دیگر سیستم‌های تصویری قابل پوشیدن در دهه‌های 1970 و 1980 پیاده سازی شد. محور دوم در این مفهوم نیز پیوستار رسانه بود. این مفهوم شامل واقعیت کاهش یافته است که در آن از نمایشگر سربند یا عینک برای محدود کردن تبلیغات در دنیای واقعی و جایگزین کردن آن با اطلاعات مفید استفاده می‌شود.

یکی از تعاریف بسیار معمول از واقعیت مجازی به عنوان یک محیط این است که کاربر در محیطی قرار می‌گیرد که در آن غوطه ور می‌شود و می‌تواند حتی با آن تعامل داشته باشد. در واقع این محیط یک دنیای کاملا مصنوعی خواهد بود. این دنیا می‌تواند برخی از ویژگی‌های دنیای حقیقی را تقلید کند که این ویژگی‌ها می‌توانند واقعی و حتی تخیلی باشند. گرچه این دنیا می‌تواند پا را از مرز‌های دنیای واقعی فراتر گذاشته و محیطی را به وجود آورد که قوانین مربوط به زمان، مکان، جاذبه و ویژگی‌های ماده در آن رعایت نشود. این نکته بسیار بزرگی است که شاید در نگاه کلی به آن توجه زیادی نشود گرچه از کلمه واقعیت مجازی در مورد برخی دیگر از محیط‌ها نیز استفاده می‌شود که کاملا از غوطه وری و ساختار مصنوعی استفاده نمی‌کنند اما در حدود مفهوم پیوستار مجازی قرار می‌گیرند.

رابطه متقابل فیزیکی

در مفهوم فیزیک، کلمه “سیستم‌های متقابل” به سیستم واقعیت مجازی اشاره می‌کند که همراه با دنیای واقعی ترکیب شده است. در سال 2017، مقاله‌ای تشریح کرد که سیستم‌های متقابل شامل یک آونگ فیزیکی واقعی همراه با آونگی که صرفا در دنیای مجازی وجود دارد، خواهد بود. این سیستم دارای دو حالت پایدار است. یک حالت “واقعیت دوگانه” است که در آن حرکت دو آونگ به هم ارتباطی ندارد. در حالت دوم که “واقعیت ترکیبی” شناخته می‌شود حرکت این دو آونگ به یکدیگر قفل شده است و با هم همبسته هستند.