تويت
حقيقه افتراضيه
Virtual reality - Réalité virtuelle
الحقيقة الافتراضية
الحقيقة الافتراضية virtual reality (أو الواقع الافتراضي) هي بيئةُ محاكاةٍ ثلاثية الأبعاد تمكِّن المستخدِمَ من التفاعل معها كأنها عالَمٌ طبيعيٌّ حقيقي. وتستلزم الحقيقة الافتراضية استخدام تقانات متطورة لتوليد بيئةٍ مُحاكاةٍ (أي افتراضية) يشعر المستخدم أنها تتضمن أغراضاً وأحداثاً من العالم الحقيقي. ويستطيع المستخدم، بمساعدة نواقل ومحسّات مصممة خصيصاً، التفاعل مع الصور المعروضة، والإمساك بالأغراض الافتراضية وتحريكها، والقيام بأفعال أخرى بحيث يصبح لديه إحساس بالوجود الفعلي (الغمر) في البيئة الافتراضية. هذا الغمر هو نتيجة لموافقة المشحقيقه افتراضيه
Virtual reality - Réalité virtuelle
الحقيقة الافتراضية
الحقيقة الافتراضية virtual reality (أو الواقع الافتراضي) هي بيئةُ محاكاةٍ ثلاثية الأبعاد تمكِّن المستخدِمَ من التفاعل معها كأنها عالَمٌ طبيعيٌّ حقيقي. وتستلزم الحقيقة الافتراضية استخدام تقانات متطورة لتوليد بيئةٍ مُحاكاةٍ (أي افتراضية) يشعر المستخدم أنها تتضمن أغراضاً وأحداثاً من العالم الحقيقي. ويستطيع المستخدم، بمساعدة نواقل ومحسّات مصممة خصيصاً، التفاعل مع الصور المعروضة، والإمساك بالأغراض الافتراضية وتحريكها، والقيام بأفعال أخرى بحيث يصبح لديه إحساس بالوجود الفعلي (الغمر) في البيئة الافتراضية. هذا الغمر هو نتيجة لموافقة المشهد الافتراضي لحركات جسم المستخدم، إذ تأتي النتائج المحسوسة مطابقة دوماً لما يتوقع المستخدم حدوثه عند إجراء الفعل في العالم الحقيقي. ومجال التطبيقات المفيدة لتقنية الحقيقة الافتراضية واسع جداً لا يمكن حصره، وفيما يأتي بعض منها:
1- محاكاة الطيران
ابتُكرت محاكيات الطيران لتوفير تدريب آمن وواقعي للطيارين، إذ إنها تسمح بتمثيل مواقف طارئة محتملة لا يتكرر حدوثها في أثناء رحلات الطيران الحقيقة. وتتألف هذه المحاكيات من نموذج لغرفة قيادة الطائرة مثبت على نظام يسمح بمحاكاة القوى والحركات المحتملة في أثناء الطيران الحقيقي. يقوم نظام المحاكاة، بالاعتماد على الأوامر التي يتلقاها من المتدرب، بحساب صور المشاهد وعرضها على الشاشات المثبّتة بدلاً من نوافذ غرفة الطيار، وبتحريك الغرفة في الاتجاه المناسب. تمتلك محاكيات الطيران الحديثة قواعد معطيات ضخمة من المناطق المنمذجة هندسياً، ونماذج متطورة للطيران يمكنها أن تولد أي ظرف محتمل، بما في ذلك تأثيرات الطقس، أو عطل في التجهيزات، أو الحالات التي يمكن أن تكون كارثية.
2- التصميم
تقوم الحقيقة الافتراضية بدور مفيد في النمذجة الصناعية، إذ غالباً ما تستلزم عملية تصميم منتجات جديدة إنشاءَ عددٍ من النماذج المصغرة أو الأولية للمنتجات، وهو أمر مكلف عادة. يسمح استخدام الحقيقة الافتراضية وأدوات التصميم بمعونة الحاسوب CAD بنمذجة منتج ما وتقويمه في زمن قصير، كذلك يمكّن من تعديل النموذج سريعاً لبيان الخيارات الأخرى المتاحة.
3- الهندسة المعمارية
يتزايد استخدام نظم الحقيقة الافتراضية في المشاريع الإنشائية الضخمة، لتمكين الزبائن من إجراء جولة افتراضية ضمن المبنى الذي يقترحه المهندس المعماري. ويسمح ذلك للمهندس بالتفاهم مع الزبون حول نقاط معينة، وإجراء التعديلات التي يطلبها الزبون على التصميم قبل البدء بعملية البناء، ويمكّن الزبون من وضع تصور لما ستكون عليه النتيجة النهائية.
4- نمذجة العوامل البشرية
أصبح من المألوف، عند تصميم منتجات أو أبنية جديدة، استخدام الحقيقة الافتراضية لنمذجة السلوك البشري، مثل محاكاة انتشار حريق في مبنىً ما، لتمكين المستخدم من رؤية التصرف السليم للقاطن الافتراضي في مواجهة هذه الحالة الطارئة، والتأكد من أن مخارج النجاة في المبنى ستسمح بإخلاء المبنى من جميع ساكنيه في وقت مناسب. ويستخدم اليوم أشخاص افتراضيون أي نماذج ثلاثية الأبعاد للبشر يمكنها التحرك ضمن الحدود البشرية، ضمن بيئات افتراضية أخرى لتقييم فاعليتها مثل محاكاة نتائج حوادث اصطدام المركبات.
5- المحاكاة الفيزيائية
تستخدم نظم الحقيقة الافتراضية لدراسة الظواهر التي لا يمكن رؤيتها في الواقع، كتجربة مرور طائرة في نفق هوائي، إذ تجري نمذجة تدفق الهواء على سطح النموذج الافتراضي للطائرة باستخدام معادلات فيزيائية دقيقة لتوفير نتائج واقعية. ويمكن للمستخدم أن يدخل التجربة الافتراضية ويتفحص ما يريد بحرّية من دون إيقاف عملية المحاكاة.
أنواع الحقيقة الافتراضية
إن مما يميز نظم الحقيقة الافتراضية بعضها عن بعض الطريقة التي تتفاعلُ بها مع المستخدم، وفيما يلي أهم أنواع نظم الحقيقة الافتراضية:
1 ـ نظم النافذة على العالم window on world أو الحقيقة الافتراضية المكتبية: وهي أكثر أشكال الحقيقة الافتراضية شيوعاً وأكثرها سهولة، إذ لا يتطلب استخدامها أجهزة دخل أو خرج خاصة، بل تكفي فأرة الحاسوب والشاشة العادية التي يرى المستخدمُ العالمَ الافتراضي من خلالها، ويتجول ضمن نافذتها باستخدام الفأرة من دون أن يُنتَزع من عالمه الحقيقي.
2 ـ المطابقة الفيديوية video mapping: يجري في هذا النمط رصد حركة المستخدم حاسوبياً عن طريق آلة تصوير فيديوية، ومواكبة تمثيلٍ لجسمه، مع مشهدٍ بيانيٍ مولدٍ حاسوبياً، يتفاعل المستخدم مع البيئة الافتراضية من خلال إعطاء إشارات أو التجول أمام آلة التصوير.
3 ـ الحقيقة الافتراضية الغامرة immersive virtual reality: تهدف هذه النظم إلى غمر المستخدم في بيئة مولّدة حاسوبياً حتى يشعر وكأنه جزء منها، وذلك من خلال فصله كلياً عن العالم الحقيقي وتزويده بوجود ومنظور خاصين به ضمن العالم الافتراضي. يستلزم ذلك عادة مظهاراً يوضع على الرأس ويمرر الاستجابات المرئية والصوتية من البيئة إلى المستخدم.
هناك نوع آخر من النظم الغامرة تستخدم بيئة «كهفية» وهي غرفة تستخدم عدة أجهزة إسقاط كبيرة لعرض المنظور الملائم على كل جدار من جدران الغرفة.
التواجد عن بعدtelepresence : تمكّن هذه التقنية المستخدمَ من مراقبة بيئة بعيدة عنه والتحكم فيها باستخدام محسّات وآلات تصوير مرتبطة مع إحدى حواسه. ومن الأمثلة على ذلك الرَّبوطات التي يستخدمها رجالُ الإطفاء لتولّي بعض الحالات الخطرة، وكذلك الأدوات الجراحية الصغيرة جداً، التي تثبت على كبلات وتستخدم لإجراء عمليات جراحية من دون فتح جرح كبير في أجسام المرضى، والمزودة بآلة تصوير فيديوية صغيرة.
الحقيقة الموسّعة augmented reality: تقع الحقيقة الموسعة بين النظم غير الغامرة والنظم الغامرة كلياً. إذ يجري دمج المعلومات التي يولدها الحاسوب مع رؤية المستخدم للعالم الحقيقي و/أو المدخلات الواردة من بعد. ومن الأمثلة على ذلك مراكبة ما يراه الجرّاح في أثناء إجرائه لعملية في الدماغ مع صور شعاعية أُخذت سلفاً للدماغ وتصوير فوق صوتي بالزمن الحقيقي.
العتاد المستخدم في نظم الحقيقة الافتراضية
ـ الحواسيب: يمكن تجهيز الحواسيب الشخصية العادية لتشغيل بيئات افتراضية بسيطة. ويعتمد التعقيد الأعظمي للبيئة الافتراضية التي يمكن بناؤها على سرعة المعالجة الحاسوبية. ومن الضروري، للمحافظة على انطباع مرضٍ بالواقعية، حسابُ الصور وتحديثها أكثر من 20 مرةٍ في الثانية.
ـ المظاهير الحسية:
المساعدات المرئية: إن أحد الأهداف الأساسية لنظام الحقيقة الافتراضية هو تزويد الحواس بمعلومات مستمدة من الحقيقة المولدة حاسوبياً بالطريقة ذاتها التي تحصل في العالم الحقيقي. والطريقة الشائعة لإنشاء رؤية ثلاثية الأبعاد حقيقية لعالم افتراضي هي وضع شاشة حاسوب صغيرة أمام كل عين، بحيث تعرض كل شاشة المنظور الذي ستراه العين الموافقة في البيئة الحقيقية. ويطلق على ذلك اسم المظهار المحمول على الرأس head-mounted display.
المساعدات السمعية: يمكن، باستخدام السماعات وبتوليد الأصوات الصحيحة الموافقة لكل أذن، إعطاء الانطباعات الصوتية الصحيحة. وعادة ما تتضمن المظاهير المحمولة على الرأس سماعات أذنية أيضاً.
المساعدات اللمسية: يمكن استخدام مظاهير إضافية تشرك حواس أخرى في الحقيقة الافتراضية. فهناك بعض الشركات التي تقدم أجهزة تعطي استجابة لمسية للقوى الراجعة عن نظام الحقيقة الافتراضية.
ـ نظم الملاحقة: يقيس نظامُ الملاحقة الموقعَ والاتجاه، ويستطيع الحاسوب بالاعتماد على هاتين المعلومتين أن يحدد كيفية عرض العالم الافتراضي إذ يبدو وكأن المستخدم ضمنه. وعندما يدير المستخدم رأسه يتحسس النظام التغير في موقعه، ويعدّل الإظهارات وفقاً لذلك.
ـ أجهزة الإدخال: تستخدم أجهزة الإدخال لإيصال رغبات المستخدم وأفعاله إلى العالم الافتراضي. فإضافة إلى الفأرة ولوحة المفاتيح، تستخدم أنواع أخرى من نظم الإدخال مثل العصا السحرية wand، وهي عصا تحكم عليها مجموعة من الأزرار. وغالباً ما تكون العصا مزودة بأداة ملاحقة تسمح بالتقاط الأغراض في العالم الافتراضي وتحريكها. وهناك أيضاً قفازات الحقيقة الافتراضية والتي تتألف من أداة ملاحقة تقوم بتحسس موقع اليد واتجاهها، وحساسات لقياس مدى انحناء الأصابع.
ـ بطاقات تسريع المعالجة: هناك كثير من بطاقات تسريع البيانات الثلاثية الأبعاد والبطاقات الصوتية ثلاثية الأبعاد في الحواسيب الشخصية.
عمار جوخدار
هد الافتراضي لحركات جسم المستخدم، إذ تأتي النتائج المحسوسة مطابقة دوماً لما يتوقع المستخدم حدوثه عند إجراء الفعل في العالم الحقيقي. ومجال التطبيقات المفيدة لتقنية الحقيقة الافتراضية واسع جداً لا يمكن حصره، وفيما يأتي بعض منها:
1- محاكاة الطيران
ابتُكرت محاكيات الطيران لتوفير تدريب آمن وواقعي للطيارين، إذ إنها تسمح بتمثيل مواقف طارئة محتملة لا يتكرر حدوثها في أثناء رحلات الطيران الحقيقة. وتتألف هذه المحاكيات من نموذج لغرفة قيادة الطائرة مثبت على نظام يسمح بمحاكاة القوى والحركات المحتملة في أثناء الطيران الحقيقي. يقوم نظام المحاكاة، بالاعتماد على الأوامر التي يتلقاها من المتدرب، بحساب صور المشاهد وعرضها على الشاشات المثبّتة بدلاً من نوافذ غرفة الطيار، وبتحريك الغرفة في الاتجاه المناسب. تمتلك محاكيات الطيران الحديثة قواعد معطيات ضخمة من المناطق المنمذجة هندسياً، ونماذج متطورة للطيران يمكنها أن تولد أي ظرف محتمل، بما في ذلك تأثيرات الطقس، أو عطل في التجهيزات، أو الحالات التي يمكن أن تكون كارثية.
2- التصميم
تقوم الحقيقة الافتراضية بدور مفيد في النمذجة الصناعية، إذ غالباً ما تستلزم عملية تصميم منتجات جديدة إنشاءَ عددٍ من النماذج المصغرة أو الأولية للمنتجات، وهو أمر مكلف عادة. يسمح استخدام الحقيقة الافتراضية وأدوات التصميم بمعونة الحاسوب CAD بنمذجة منتج ما وتقويمه في زمن قصير، كذلك يمكّن من تعديل النموذج سريعاً لبيان الخيارات الأخرى المتاحة.
3- الهندسة المعمارية
يتزايد استخدام نظم الحقيقة الافتراضية في المشاريع الإنشائية الضخمة، لتمكين الزبائن من إجراء جولة افتراضية ضمن المبنى الذي يقترحه المهندس المعماري. ويسمح ذلك للمهندس بالتفاهم مع الزبون حول نقاط معينة، وإجراء التعديلات التي يطلبها الزبون على التصميم قبل البدء بعملية البناء، ويمكّن الزبون من وضع تصور لما ستكون عليه النتيجة النهائية.
4- نمذجة العوامل البشرية
أصبح من المألوف، عند تصميم منتجات أو أبنية جديدة، استخدام الحقيقة الافتراضية لنمذجة السلوك البشري، مثل محاكاة انتشار حريق في مبنىً ما، لتمكين المستخدم من رؤية التصرف السليم للقاطن الافتراضي في مواجهة هذه الحالة الطارئة، والتأكد من أن مخارج النجاة في المبنى ستسمح بإخلاء المبنى من جميع ساكنيه في وقت مناسب. ويستخدم اليوم أشخاص افتراضيون أي نماذج ثلاثية الأبعاد للبشر يمكنها التحرك ضمن الحدود البشرية، ضمن بيئات افتراضية أخرى لتقييم فاعليتها مثل محاكاة نتائج حوادث اصطدام المركبات.
5- المحاكاة الفيزيائية
تستخدم نظم الحقيقة الافتراضية لدراسة الظواهر التي لا يمكن رؤيتها في الواقع، كتجربة مرور طائرة في نفق هوائي، إذ تجري نمذجة تدفق الهواء على سطح النموذج الافتراضي للطائرة باستخدام معادلات فيزيائية دقيقة لتوفير نتائج واقعية. ويمكن للمستخدم أن يدخل التجربة الافتراضية ويتفحص ما يريد بحرّية من دون إيقاف عملية المحاكاة.
أنواع الحقيقة الافتراضية
إن مما يميز نظم الحقيقة الافتراضية بعضها عن بعض الطريقة التي تتفاعلُ بها مع المستخدم، وفيما يلي أهم أنواع نظم الحقيقة الافتراضية:
1 ـ نظم النافذة على العالم window on world أو الحقيقة الافتراضية المكتبية: وهي أكثر أشكال الحقيقة الافتراضية شيوعاً وأكثرها سهولة، إذ لا يتطلب استخدامها أجهزة دخل أو خرج خاصة، بل تكفي فأرة الحاسوب والشاشة العادية التي يرى المستخدمُ العالمَ الافتراضي من خلالها، ويتجول ضمن نافذتها باستخدام الفأرة من دون أن يُنتَزع من عالمه الحقيقي.
2 ـ المطابقة الفيديوية video mapping: يجري في هذا النمط رصد حركة المستخدم حاسوبياً عن طريق آلة تصوير فيديوية، ومواكبة تمثيلٍ لجسمه، مع مشهدٍ بيانيٍ مولدٍ حاسوبياً، يتفاعل المستخدم مع البيئة الافتراضية من خلال إعطاء إشارات أو التجول أمام آلة التصوير.
3 ـ الحقيقة الافتراضية الغامرة immersive virtual reality: تهدف هذه النظم إلى غمر المستخدم في بيئة مولّدة حاسوبياً حتى يشعر وكأنه جزء منها، وذلك من خلال فصله كلياً عن العالم الحقيقي وتزويده بوجود ومنظور خاصين به ضمن العالم الافتراضي. يستلزم ذلك عادة مظهاراً يوضع على الرأس ويمرر الاستجابات المرئية والصوتية من البيئة إلى المستخدم.
هناك نوع آخر من النظم الغامرة تستخدم بيئة «كهفية» وهي غرفة تستخدم عدة أجهزة إسقاط كبيرة لعرض المنظور الملائم على كل جدار من جدران الغرفة.
التواجد عن بعدtelepresence : تمكّن هذه التقنية المستخدمَ من مراقبة بيئة بعيدة عنه والتحكم فيها باستخدام محسّات وآلات تصوير مرتبطة مع إحدى حواسه. ومن الأمثلة على ذلك الرَّبوطات التي يستخدمها رجالُ الإطفاء لتولّي بعض الحالات الخطرة، وكذلك الأدوات الجراحية الصغيرة جداً، التي تثبت على كبلات وتستخدم لإجراء عمليات جراحية من دون فتح جرح كبير في أجسام المرضى، والمزودة بآلة تصوير فيديوية صغيرة.
الحقيقة الموسّعة augmented reality: تقع الحقيقة الموسعة بين النظم غير الغامرة والنظم الغامرة كلياً. إذ يجري دمج المعلومات التي يولدها الحاسوب مع رؤية المستخدم للعالم الحقيقي و/أو المدخلات الواردة من بعد. ومن الأمثلة على ذلك مراكبة ما يراه الجرّاح في أثناء إجرائه لعملية في الدماغ مع صور شعاعية أُخذت سلفاً للدماغ وتصوير فوق صوتي بالزمن الحقيقي.
العتاد المستخدم في نظم الحقيقة الافتراضية
ـ الحواسيب: يمكن تجهيز الحواسيب الشخصية العادية لتشغيل بيئات افتراضية بسيطة. ويعتمد التعقيد الأعظمي للبيئة الافتراضية التي يمكن بناؤها على سرعة المعالجة الحاسوبية. ومن الضروري، للمحافظة على انطباع مرضٍ بالواقعية، حسابُ الصور وتحديثها أكثر من 20 مرةٍ في الثانية.
ـ المظاهير الحسية:
المساعدات المرئية: إن أحد الأهداف الأساسية لنظام الحقيقة الافتراضية هو تزويد الحواس بمعلومات مستمدة من الحقيقة المولدة حاسوبياً بالطريقة ذاتها التي تحصل في العالم الحقيقي. والطريقة الشائعة لإنشاء رؤية ثلاثية الأبعاد حقيقية لعالم افتراضي هي وضع شاشة حاسوب صغيرة أمام كل عين، بحيث تعرض كل شاشة المنظور الذي ستراه العين الموافقة في البيئة الحقيقية. ويطلق على ذلك اسم المظهار المحمول على الرأس head-mounted display.
المساعدات السمعية: يمكن، باستخدام السماعات وبتوليد الأصوات الصحيحة الموافقة لكل أذن، إعطاء الانطباعات الصوتية الصحيحة. وعادة ما تتضمن المظاهير المحمولة على الرأس سماعات أذنية أيضاً.
المساعدات اللمسية: يمكن استخدام مظاهير إضافية تشرك حواس أخرى في الحقيقة الافتراضية. فهناك بعض الشركات التي تقدم أجهزة تعطي استجابة لمسية للقوى الراجعة عن نظام الحقيقة الافتراضية.
ـ نظم الملاحقة: يقيس نظامُ الملاحقة الموقعَ والاتجاه، ويستطيع الحاسوب بالاعتماد على هاتين المعلومتين أن يحدد كيفية عرض العالم الافتراضي إذ يبدو وكأن المستخدم ضمنه. وعندما يدير المستخدم رأسه يتحسس النظام التغير في موقعه، ويعدّل الإظهارات وفقاً لذلك.
ـ أجهزة الإدخال: تستخدم أجهزة الإدخال لإيصال رغبات المستخدم وأفعاله إلى العالم الافتراضي. فإضافة إلى الفأرة ولوحة المفاتيح، تستخدم أنواع أخرى من نظم الإدخال مثل العصا السحرية wand، وهي عصا تحكم عليها مجموعة من الأزرار. وغالباً ما تكون العصا مزودة بأداة ملاحقة تسمح بالتقاط الأغراض في العالم الافتراضي وتحريكها. وهناك أيضاً قفازات الحقيقة الافتراضية والتي تتألف من أداة ملاحقة تقوم بتحسس موقع اليد واتجاهها، وحساسات لقياس مدى انحناء الأصابع.
ـ بطاقات تسريع المعالجة: هناك كثير من بطاقات تسريع البيانات الثلاثية الأبعاد والبطاقات الصوتية ثلاثية الأبعاد في الحواسيب الشخصية.
عمار جوخدار
Virtual reality - Réalité virtuelle
الحقيقة الافتراضية
الحقيقة الافتراضية virtual reality (أو الواقع الافتراضي) هي بيئةُ محاكاةٍ ثلاثية الأبعاد تمكِّن المستخدِمَ من التفاعل معها كأنها عالَمٌ طبيعيٌّ حقيقي. وتستلزم الحقيقة الافتراضية استخدام تقانات متطورة لتوليد بيئةٍ مُحاكاةٍ (أي افتراضية) يشعر المستخدم أنها تتضمن أغراضاً وأحداثاً من العالم الحقيقي. ويستطيع المستخدم، بمساعدة نواقل ومحسّات مصممة خصيصاً، التفاعل مع الصور المعروضة، والإمساك بالأغراض الافتراضية وتحريكها، والقيام بأفعال أخرى بحيث يصبح لديه إحساس بالوجود الفعلي (الغمر) في البيئة الافتراضية. هذا الغمر هو نتيجة لموافقة المشحقيقه افتراضيه
Virtual reality - Réalité virtuelle
الحقيقة الافتراضية
الحقيقة الافتراضية virtual reality (أو الواقع الافتراضي) هي بيئةُ محاكاةٍ ثلاثية الأبعاد تمكِّن المستخدِمَ من التفاعل معها كأنها عالَمٌ طبيعيٌّ حقيقي. وتستلزم الحقيقة الافتراضية استخدام تقانات متطورة لتوليد بيئةٍ مُحاكاةٍ (أي افتراضية) يشعر المستخدم أنها تتضمن أغراضاً وأحداثاً من العالم الحقيقي. ويستطيع المستخدم، بمساعدة نواقل ومحسّات مصممة خصيصاً، التفاعل مع الصور المعروضة، والإمساك بالأغراض الافتراضية وتحريكها، والقيام بأفعال أخرى بحيث يصبح لديه إحساس بالوجود الفعلي (الغمر) في البيئة الافتراضية. هذا الغمر هو نتيجة لموافقة المشهد الافتراضي لحركات جسم المستخدم، إذ تأتي النتائج المحسوسة مطابقة دوماً لما يتوقع المستخدم حدوثه عند إجراء الفعل في العالم الحقيقي. ومجال التطبيقات المفيدة لتقنية الحقيقة الافتراضية واسع جداً لا يمكن حصره، وفيما يأتي بعض منها:
1- محاكاة الطيران
ابتُكرت محاكيات الطيران لتوفير تدريب آمن وواقعي للطيارين، إذ إنها تسمح بتمثيل مواقف طارئة محتملة لا يتكرر حدوثها في أثناء رحلات الطيران الحقيقة. وتتألف هذه المحاكيات من نموذج لغرفة قيادة الطائرة مثبت على نظام يسمح بمحاكاة القوى والحركات المحتملة في أثناء الطيران الحقيقي. يقوم نظام المحاكاة، بالاعتماد على الأوامر التي يتلقاها من المتدرب، بحساب صور المشاهد وعرضها على الشاشات المثبّتة بدلاً من نوافذ غرفة الطيار، وبتحريك الغرفة في الاتجاه المناسب. تمتلك محاكيات الطيران الحديثة قواعد معطيات ضخمة من المناطق المنمذجة هندسياً، ونماذج متطورة للطيران يمكنها أن تولد أي ظرف محتمل، بما في ذلك تأثيرات الطقس، أو عطل في التجهيزات، أو الحالات التي يمكن أن تكون كارثية.
2- التصميم
تقوم الحقيقة الافتراضية بدور مفيد في النمذجة الصناعية، إذ غالباً ما تستلزم عملية تصميم منتجات جديدة إنشاءَ عددٍ من النماذج المصغرة أو الأولية للمنتجات، وهو أمر مكلف عادة. يسمح استخدام الحقيقة الافتراضية وأدوات التصميم بمعونة الحاسوب CAD بنمذجة منتج ما وتقويمه في زمن قصير، كذلك يمكّن من تعديل النموذج سريعاً لبيان الخيارات الأخرى المتاحة.
3- الهندسة المعمارية
يتزايد استخدام نظم الحقيقة الافتراضية في المشاريع الإنشائية الضخمة، لتمكين الزبائن من إجراء جولة افتراضية ضمن المبنى الذي يقترحه المهندس المعماري. ويسمح ذلك للمهندس بالتفاهم مع الزبون حول نقاط معينة، وإجراء التعديلات التي يطلبها الزبون على التصميم قبل البدء بعملية البناء، ويمكّن الزبون من وضع تصور لما ستكون عليه النتيجة النهائية.
4- نمذجة العوامل البشرية
أصبح من المألوف، عند تصميم منتجات أو أبنية جديدة، استخدام الحقيقة الافتراضية لنمذجة السلوك البشري، مثل محاكاة انتشار حريق في مبنىً ما، لتمكين المستخدم من رؤية التصرف السليم للقاطن الافتراضي في مواجهة هذه الحالة الطارئة، والتأكد من أن مخارج النجاة في المبنى ستسمح بإخلاء المبنى من جميع ساكنيه في وقت مناسب. ويستخدم اليوم أشخاص افتراضيون أي نماذج ثلاثية الأبعاد للبشر يمكنها التحرك ضمن الحدود البشرية، ضمن بيئات افتراضية أخرى لتقييم فاعليتها مثل محاكاة نتائج حوادث اصطدام المركبات.
5- المحاكاة الفيزيائية
تستخدم نظم الحقيقة الافتراضية لدراسة الظواهر التي لا يمكن رؤيتها في الواقع، كتجربة مرور طائرة في نفق هوائي، إذ تجري نمذجة تدفق الهواء على سطح النموذج الافتراضي للطائرة باستخدام معادلات فيزيائية دقيقة لتوفير نتائج واقعية. ويمكن للمستخدم أن يدخل التجربة الافتراضية ويتفحص ما يريد بحرّية من دون إيقاف عملية المحاكاة.
أنواع الحقيقة الافتراضية
إن مما يميز نظم الحقيقة الافتراضية بعضها عن بعض الطريقة التي تتفاعلُ بها مع المستخدم، وفيما يلي أهم أنواع نظم الحقيقة الافتراضية:
1 ـ نظم النافذة على العالم window on world أو الحقيقة الافتراضية المكتبية: وهي أكثر أشكال الحقيقة الافتراضية شيوعاً وأكثرها سهولة، إذ لا يتطلب استخدامها أجهزة دخل أو خرج خاصة، بل تكفي فأرة الحاسوب والشاشة العادية التي يرى المستخدمُ العالمَ الافتراضي من خلالها، ويتجول ضمن نافذتها باستخدام الفأرة من دون أن يُنتَزع من عالمه الحقيقي.
2 ـ المطابقة الفيديوية video mapping: يجري في هذا النمط رصد حركة المستخدم حاسوبياً عن طريق آلة تصوير فيديوية، ومواكبة تمثيلٍ لجسمه، مع مشهدٍ بيانيٍ مولدٍ حاسوبياً، يتفاعل المستخدم مع البيئة الافتراضية من خلال إعطاء إشارات أو التجول أمام آلة التصوير.
3 ـ الحقيقة الافتراضية الغامرة immersive virtual reality: تهدف هذه النظم إلى غمر المستخدم في بيئة مولّدة حاسوبياً حتى يشعر وكأنه جزء منها، وذلك من خلال فصله كلياً عن العالم الحقيقي وتزويده بوجود ومنظور خاصين به ضمن العالم الافتراضي. يستلزم ذلك عادة مظهاراً يوضع على الرأس ويمرر الاستجابات المرئية والصوتية من البيئة إلى المستخدم.
هناك نوع آخر من النظم الغامرة تستخدم بيئة «كهفية» وهي غرفة تستخدم عدة أجهزة إسقاط كبيرة لعرض المنظور الملائم على كل جدار من جدران الغرفة.
التواجد عن بعدtelepresence : تمكّن هذه التقنية المستخدمَ من مراقبة بيئة بعيدة عنه والتحكم فيها باستخدام محسّات وآلات تصوير مرتبطة مع إحدى حواسه. ومن الأمثلة على ذلك الرَّبوطات التي يستخدمها رجالُ الإطفاء لتولّي بعض الحالات الخطرة، وكذلك الأدوات الجراحية الصغيرة جداً، التي تثبت على كبلات وتستخدم لإجراء عمليات جراحية من دون فتح جرح كبير في أجسام المرضى، والمزودة بآلة تصوير فيديوية صغيرة.
الحقيقة الموسّعة augmented reality: تقع الحقيقة الموسعة بين النظم غير الغامرة والنظم الغامرة كلياً. إذ يجري دمج المعلومات التي يولدها الحاسوب مع رؤية المستخدم للعالم الحقيقي و/أو المدخلات الواردة من بعد. ومن الأمثلة على ذلك مراكبة ما يراه الجرّاح في أثناء إجرائه لعملية في الدماغ مع صور شعاعية أُخذت سلفاً للدماغ وتصوير فوق صوتي بالزمن الحقيقي.
العتاد المستخدم في نظم الحقيقة الافتراضية
ـ الحواسيب: يمكن تجهيز الحواسيب الشخصية العادية لتشغيل بيئات افتراضية بسيطة. ويعتمد التعقيد الأعظمي للبيئة الافتراضية التي يمكن بناؤها على سرعة المعالجة الحاسوبية. ومن الضروري، للمحافظة على انطباع مرضٍ بالواقعية، حسابُ الصور وتحديثها أكثر من 20 مرةٍ في الثانية.
ـ المظاهير الحسية:
المساعدات المرئية: إن أحد الأهداف الأساسية لنظام الحقيقة الافتراضية هو تزويد الحواس بمعلومات مستمدة من الحقيقة المولدة حاسوبياً بالطريقة ذاتها التي تحصل في العالم الحقيقي. والطريقة الشائعة لإنشاء رؤية ثلاثية الأبعاد حقيقية لعالم افتراضي هي وضع شاشة حاسوب صغيرة أمام كل عين، بحيث تعرض كل شاشة المنظور الذي ستراه العين الموافقة في البيئة الحقيقية. ويطلق على ذلك اسم المظهار المحمول على الرأس head-mounted display.
المساعدات السمعية: يمكن، باستخدام السماعات وبتوليد الأصوات الصحيحة الموافقة لكل أذن، إعطاء الانطباعات الصوتية الصحيحة. وعادة ما تتضمن المظاهير المحمولة على الرأس سماعات أذنية أيضاً.
المساعدات اللمسية: يمكن استخدام مظاهير إضافية تشرك حواس أخرى في الحقيقة الافتراضية. فهناك بعض الشركات التي تقدم أجهزة تعطي استجابة لمسية للقوى الراجعة عن نظام الحقيقة الافتراضية.
ـ نظم الملاحقة: يقيس نظامُ الملاحقة الموقعَ والاتجاه، ويستطيع الحاسوب بالاعتماد على هاتين المعلومتين أن يحدد كيفية عرض العالم الافتراضي إذ يبدو وكأن المستخدم ضمنه. وعندما يدير المستخدم رأسه يتحسس النظام التغير في موقعه، ويعدّل الإظهارات وفقاً لذلك.
ـ أجهزة الإدخال: تستخدم أجهزة الإدخال لإيصال رغبات المستخدم وأفعاله إلى العالم الافتراضي. فإضافة إلى الفأرة ولوحة المفاتيح، تستخدم أنواع أخرى من نظم الإدخال مثل العصا السحرية wand، وهي عصا تحكم عليها مجموعة من الأزرار. وغالباً ما تكون العصا مزودة بأداة ملاحقة تسمح بالتقاط الأغراض في العالم الافتراضي وتحريكها. وهناك أيضاً قفازات الحقيقة الافتراضية والتي تتألف من أداة ملاحقة تقوم بتحسس موقع اليد واتجاهها، وحساسات لقياس مدى انحناء الأصابع.
ـ بطاقات تسريع المعالجة: هناك كثير من بطاقات تسريع البيانات الثلاثية الأبعاد والبطاقات الصوتية ثلاثية الأبعاد في الحواسيب الشخصية.
عمار جوخدار
هد الافتراضي لحركات جسم المستخدم، إذ تأتي النتائج المحسوسة مطابقة دوماً لما يتوقع المستخدم حدوثه عند إجراء الفعل في العالم الحقيقي. ومجال التطبيقات المفيدة لتقنية الحقيقة الافتراضية واسع جداً لا يمكن حصره، وفيما يأتي بعض منها:
1- محاكاة الطيران
ابتُكرت محاكيات الطيران لتوفير تدريب آمن وواقعي للطيارين، إذ إنها تسمح بتمثيل مواقف طارئة محتملة لا يتكرر حدوثها في أثناء رحلات الطيران الحقيقة. وتتألف هذه المحاكيات من نموذج لغرفة قيادة الطائرة مثبت على نظام يسمح بمحاكاة القوى والحركات المحتملة في أثناء الطيران الحقيقي. يقوم نظام المحاكاة، بالاعتماد على الأوامر التي يتلقاها من المتدرب، بحساب صور المشاهد وعرضها على الشاشات المثبّتة بدلاً من نوافذ غرفة الطيار، وبتحريك الغرفة في الاتجاه المناسب. تمتلك محاكيات الطيران الحديثة قواعد معطيات ضخمة من المناطق المنمذجة هندسياً، ونماذج متطورة للطيران يمكنها أن تولد أي ظرف محتمل، بما في ذلك تأثيرات الطقس، أو عطل في التجهيزات، أو الحالات التي يمكن أن تكون كارثية.
2- التصميم
تقوم الحقيقة الافتراضية بدور مفيد في النمذجة الصناعية، إذ غالباً ما تستلزم عملية تصميم منتجات جديدة إنشاءَ عددٍ من النماذج المصغرة أو الأولية للمنتجات، وهو أمر مكلف عادة. يسمح استخدام الحقيقة الافتراضية وأدوات التصميم بمعونة الحاسوب CAD بنمذجة منتج ما وتقويمه في زمن قصير، كذلك يمكّن من تعديل النموذج سريعاً لبيان الخيارات الأخرى المتاحة.
3- الهندسة المعمارية
يتزايد استخدام نظم الحقيقة الافتراضية في المشاريع الإنشائية الضخمة، لتمكين الزبائن من إجراء جولة افتراضية ضمن المبنى الذي يقترحه المهندس المعماري. ويسمح ذلك للمهندس بالتفاهم مع الزبون حول نقاط معينة، وإجراء التعديلات التي يطلبها الزبون على التصميم قبل البدء بعملية البناء، ويمكّن الزبون من وضع تصور لما ستكون عليه النتيجة النهائية.
4- نمذجة العوامل البشرية
أصبح من المألوف، عند تصميم منتجات أو أبنية جديدة، استخدام الحقيقة الافتراضية لنمذجة السلوك البشري، مثل محاكاة انتشار حريق في مبنىً ما، لتمكين المستخدم من رؤية التصرف السليم للقاطن الافتراضي في مواجهة هذه الحالة الطارئة، والتأكد من أن مخارج النجاة في المبنى ستسمح بإخلاء المبنى من جميع ساكنيه في وقت مناسب. ويستخدم اليوم أشخاص افتراضيون أي نماذج ثلاثية الأبعاد للبشر يمكنها التحرك ضمن الحدود البشرية، ضمن بيئات افتراضية أخرى لتقييم فاعليتها مثل محاكاة نتائج حوادث اصطدام المركبات.
5- المحاكاة الفيزيائية
تستخدم نظم الحقيقة الافتراضية لدراسة الظواهر التي لا يمكن رؤيتها في الواقع، كتجربة مرور طائرة في نفق هوائي، إذ تجري نمذجة تدفق الهواء على سطح النموذج الافتراضي للطائرة باستخدام معادلات فيزيائية دقيقة لتوفير نتائج واقعية. ويمكن للمستخدم أن يدخل التجربة الافتراضية ويتفحص ما يريد بحرّية من دون إيقاف عملية المحاكاة.
أنواع الحقيقة الافتراضية
إن مما يميز نظم الحقيقة الافتراضية بعضها عن بعض الطريقة التي تتفاعلُ بها مع المستخدم، وفيما يلي أهم أنواع نظم الحقيقة الافتراضية:
1 ـ نظم النافذة على العالم window on world أو الحقيقة الافتراضية المكتبية: وهي أكثر أشكال الحقيقة الافتراضية شيوعاً وأكثرها سهولة، إذ لا يتطلب استخدامها أجهزة دخل أو خرج خاصة، بل تكفي فأرة الحاسوب والشاشة العادية التي يرى المستخدمُ العالمَ الافتراضي من خلالها، ويتجول ضمن نافذتها باستخدام الفأرة من دون أن يُنتَزع من عالمه الحقيقي.
2 ـ المطابقة الفيديوية video mapping: يجري في هذا النمط رصد حركة المستخدم حاسوبياً عن طريق آلة تصوير فيديوية، ومواكبة تمثيلٍ لجسمه، مع مشهدٍ بيانيٍ مولدٍ حاسوبياً، يتفاعل المستخدم مع البيئة الافتراضية من خلال إعطاء إشارات أو التجول أمام آلة التصوير.
3 ـ الحقيقة الافتراضية الغامرة immersive virtual reality: تهدف هذه النظم إلى غمر المستخدم في بيئة مولّدة حاسوبياً حتى يشعر وكأنه جزء منها، وذلك من خلال فصله كلياً عن العالم الحقيقي وتزويده بوجود ومنظور خاصين به ضمن العالم الافتراضي. يستلزم ذلك عادة مظهاراً يوضع على الرأس ويمرر الاستجابات المرئية والصوتية من البيئة إلى المستخدم.
هناك نوع آخر من النظم الغامرة تستخدم بيئة «كهفية» وهي غرفة تستخدم عدة أجهزة إسقاط كبيرة لعرض المنظور الملائم على كل جدار من جدران الغرفة.
التواجد عن بعدtelepresence : تمكّن هذه التقنية المستخدمَ من مراقبة بيئة بعيدة عنه والتحكم فيها باستخدام محسّات وآلات تصوير مرتبطة مع إحدى حواسه. ومن الأمثلة على ذلك الرَّبوطات التي يستخدمها رجالُ الإطفاء لتولّي بعض الحالات الخطرة، وكذلك الأدوات الجراحية الصغيرة جداً، التي تثبت على كبلات وتستخدم لإجراء عمليات جراحية من دون فتح جرح كبير في أجسام المرضى، والمزودة بآلة تصوير فيديوية صغيرة.
الحقيقة الموسّعة augmented reality: تقع الحقيقة الموسعة بين النظم غير الغامرة والنظم الغامرة كلياً. إذ يجري دمج المعلومات التي يولدها الحاسوب مع رؤية المستخدم للعالم الحقيقي و/أو المدخلات الواردة من بعد. ومن الأمثلة على ذلك مراكبة ما يراه الجرّاح في أثناء إجرائه لعملية في الدماغ مع صور شعاعية أُخذت سلفاً للدماغ وتصوير فوق صوتي بالزمن الحقيقي.
العتاد المستخدم في نظم الحقيقة الافتراضية
ـ الحواسيب: يمكن تجهيز الحواسيب الشخصية العادية لتشغيل بيئات افتراضية بسيطة. ويعتمد التعقيد الأعظمي للبيئة الافتراضية التي يمكن بناؤها على سرعة المعالجة الحاسوبية. ومن الضروري، للمحافظة على انطباع مرضٍ بالواقعية، حسابُ الصور وتحديثها أكثر من 20 مرةٍ في الثانية.
ـ المظاهير الحسية:
المساعدات المرئية: إن أحد الأهداف الأساسية لنظام الحقيقة الافتراضية هو تزويد الحواس بمعلومات مستمدة من الحقيقة المولدة حاسوبياً بالطريقة ذاتها التي تحصل في العالم الحقيقي. والطريقة الشائعة لإنشاء رؤية ثلاثية الأبعاد حقيقية لعالم افتراضي هي وضع شاشة حاسوب صغيرة أمام كل عين، بحيث تعرض كل شاشة المنظور الذي ستراه العين الموافقة في البيئة الحقيقية. ويطلق على ذلك اسم المظهار المحمول على الرأس head-mounted display.
المساعدات السمعية: يمكن، باستخدام السماعات وبتوليد الأصوات الصحيحة الموافقة لكل أذن، إعطاء الانطباعات الصوتية الصحيحة. وعادة ما تتضمن المظاهير المحمولة على الرأس سماعات أذنية أيضاً.
المساعدات اللمسية: يمكن استخدام مظاهير إضافية تشرك حواس أخرى في الحقيقة الافتراضية. فهناك بعض الشركات التي تقدم أجهزة تعطي استجابة لمسية للقوى الراجعة عن نظام الحقيقة الافتراضية.
ـ نظم الملاحقة: يقيس نظامُ الملاحقة الموقعَ والاتجاه، ويستطيع الحاسوب بالاعتماد على هاتين المعلومتين أن يحدد كيفية عرض العالم الافتراضي إذ يبدو وكأن المستخدم ضمنه. وعندما يدير المستخدم رأسه يتحسس النظام التغير في موقعه، ويعدّل الإظهارات وفقاً لذلك.
ـ أجهزة الإدخال: تستخدم أجهزة الإدخال لإيصال رغبات المستخدم وأفعاله إلى العالم الافتراضي. فإضافة إلى الفأرة ولوحة المفاتيح، تستخدم أنواع أخرى من نظم الإدخال مثل العصا السحرية wand، وهي عصا تحكم عليها مجموعة من الأزرار. وغالباً ما تكون العصا مزودة بأداة ملاحقة تسمح بالتقاط الأغراض في العالم الافتراضي وتحريكها. وهناك أيضاً قفازات الحقيقة الافتراضية والتي تتألف من أداة ملاحقة تقوم بتحسس موقع اليد واتجاهها، وحساسات لقياس مدى انحناء الأصابع.
ـ بطاقات تسريع المعالجة: هناك كثير من بطاقات تسريع البيانات الثلاثية الأبعاد والبطاقات الصوتية ثلاثية الأبعاد في الحواسيب الشخصية.
عمار جوخدار