الكاتب: Hasan Abdulrahman

أحدثت فكرة استخدام الواقع الافتراضي في مجال الطب ثورة علمية في السنوات الأربع الأخيرة. بالإضافة لسباق في الابتكارات والأفكار والتي دفعت مجال الطب والرعاية الصحية خطوات إضافية إلى الأمام. وازدادت بشكل كبير في السنتين الأخيرتين خصوصًا بعد جائحة كورونا وظهور فكرة الاستطباب عن بعد.

تطبيقات الواقع الافتراضي في الطب

• تتيح محاكاة العمل الجراحي قبل إجراءه الإحاطة بجميع الاحتمالات الوارد حدوثها أثناء العمل الجراحي، وبالتالي زيادة عامل الأمان وتقليل المفاجآت.
  
• يتيح الواقع الافتراضي مكاملة المعلومات التي يحصل عليها الأطباء بشكل منفصل، مثل صور «الرنين المغناطيسي – MRI» وصور «الطبقي المحوري – CT» والتحاليل الدموية وغيرها من المعلومات. بعدذلك يقوم النظام بتوليد محاكاة بصرية تفاعلية لهذه المعلومات على شكل جسد افتراضي، يستطيع الأطباء من خلالها تتبع الحالة المرضية بدقة عالية.
  
• علاج الأمراض النفسية مثل الرهاب، يمكن استخدام الواقع الافتراضي لعلاج حالات الرهاب المختلفة، حيث تستخدم هذه التقنية لمساعدة المرضى في التغلب على مخاوفهم وعيش حياة أفضل. وقد أظهرت هذه الطريقة نتائج واعدة في علاج الأشخاص الذين يعانون من مخاوف من المرتفعات أو العناكب أو الأماكن المغلقة وغيرها.
  
• العلاج الفيزيائي أو العلاج الطبيعي، يساهم الواقع الافتراضي في تسريع العلاج الفيزيائي وجعله أسهل، وذلك لأنه يصرف تركيز المريض عن الألم الذي يعاني منه. حيث يستهدف الواقع الافتراضي إدراك المستخدم وبالتالي سوف يركز على المكان الذي انتقل إليه وليس على الألم.وأيضا يساعد من ناحية إجراء العلاج وذلك عن طريق وضع مسار افتراضي يجب على المريض أن يسلكه بطريقة معينة تجعله يقوم بالحركات اللازمة. [1]

ومن الحالات التي يساعد استخدام الواقع الافتراضي في علاجها:

• التواء الكاحل.
• آلام الكتف.
• معالجة ما بعد جراحة الكاحل، الركبة أو الورك.
• آلام الظهر والرقبة والفقرات.

فوائد استخدام الواقع الافتراضي في الطب

1- يتيح للكوادر الجديدة المزيد من التدريب

استخدام الواقع الافتراضي يعطي درجة حرية كبيرة أثناء تدريب المتعلم. وبناءًا على ذلك فإنه يتيح للطبيب أن يتدرب على إجراء العملية بسهولة تامة بعيدًا عن أي ضغط نفسي قد ينتج عند التدريب الواقعي.

2- الاستطباب عن بعد

فتح استخدام الواقع الافتراضي في الطب المجال أمام تطور الاستطباب عن بعد، فأصبح الطبيب قادرًا على إجراء العملية من منزله باستخدام غرفة توفر بيئة افتراضية تحاكي غرفة العمليات الحقيقية وبمساعدة روبوتات جراحية خاصة موجودة في غرفة العمليات الواقعية.

3- جمع البيانات

يساعد في تجميع البيانات في صورة واحدة مما يسهل على الأطباء معرفة تفاصيل المرض بسرعة أكبر.[2]

شركات تقدم خدمات الواقع الافتراضي ضمن مجال الطب

1- «FundementalVR»

شركة رائدة في استخدام الواقع الافتراضي في التعليم والتدريب الطبي. تقوم بتوفير تدريب الأطباء حديثي التخرج على إجراء العمليات الجراحية بواسطة بيئة افتراضية تفاعلية ومتكاملة ومشابهة جدا للعمليات الواقعية. يمكن زيارة الموقع من هنا.

2- «Karuna Labs»

تقدم هذه الشركة خدمات لعلاج الآلام المزمنة بوساطة بيئة افتراضية خاصة تتيح للمريض تلقي العلاج ضمن العيادة أو في المنزل لكنشرط أن يملك أدوات الواقع البيئة الافتراضية. يمكن زيارة الموقع من هنا.

3- «OxfordVR»

شركة تقدم خدمات لعلاج الأمراض النفسية وخاصة حالات الرهاب والخوف، مثل حالات الخوف من المرتفعات، وقد وجد أن العلاج بهذه الطريقة قد خفض حوالي 68% من المشاكل عند المرضى خلال أسبوع واحد بمعدل ساعتين يوميًا. يمكن زيارة الموقع من هنا.

4- «EchoPixel»

تقدم هذه الشركة خدمة فريدة تدعى «True3D» وتقوم بتجميع البيانات والصور الطبية للمريض وتعالجها وتولد صورة تفاعلية للمريض، يمكن للأطباء التعامل معها و إجراء تجارب عليها قبل التنفيذ على المريض[3]. يمكن زيارة الموقع من هنا.

إن استخدام الواقع الافتراضي في مجال الطب يفتح العديد من المجالات لتطوير القطاع الصحي أكثر فأكثر. ومع ذلك قد يحتاج للمزيد من الوقت لكي يدخل بشكل أوسع وأكثر وثوقية.

المصادر
[1]-Make An App Like
[2]-Grendel Games
[3]- Hitconsultant

يعد مجال التعليم من أهم المجالات التي تأثرت بالتطور الرقمي، فعاصرنا انتقال التعليم من الكتب المطبوعة إلى الكتب والنصوص الرقمية. وبعد جائحة الكورونا لجأ العالم إلى التعليم عن بعد باستخدام تقنيات الفيديو. والآن يدخل الواقع الافتراضي في هذا المجال لدفعه خطوة جديدة إلى الأمام.

التعليم التقليدي والتعليم باستخدام الواقع الافتراضي

في دراسة أجرتها «جامعة وارويك -University of Warwick » وجِد أن الطلاب الذين استخدموا الواقع الافتراضي في التعلّم كانوا أكثر قدرة على تذكر المعلومات المشروحة لهم. بالإضافة لانطباعهم الإيجابي مقارنة بطرق التعليم التقليدية.[1]

إيجابيات استخدام الواقع الافتراضي في التعليم

يضيف استخدام الواقع الافتراضي العديد من الإيجابيات على أسلوب التعليم وأهمها:

1- التعلّم بالتجربة

توجد العديد من التجارب التي يصعب على الطلاب إجراءها بسبب نقص المعدات أو عدم القدرة على توفير الموارد. لذلك يتيح الواقع الافتراضي إجراء التجربة في بيئة افتراضية توفر جميع اللوازم لأداء التجربة لجميع الطلاب.

2- التطوير الإبداعي

بسبب درجة الحرية الكبيرة التي يوفرّها الواقع الافتراضي فإنه يعطي مجال واسع للطلاب بتطوير الجانب الإبداعي لهم. مثلًا يمكن للطالب أن يقوم بتجارب قد يكون من الصعب إجراءها في الواقع لقلة التجهيزات أو سعر المواد المرتفع. أيضًا يعطي الطالب المزيد من الوقت لإجراء التجارب، مما ينعكس إيجابيا على تفكيره وعلى تجاربه.

3- التعليم المرئي

يستطيع المعلّم شرح العديد من الأفكار بطريقة أفضل وأجمل عن طريق إضافة المؤثرات البصرية التي تساعد على ذلك. فمثلًا يستطيع إضافة ألوان تشد الطالب عند شرح فكرة مهمة.

4-المرونة

تعطي مرونة للمعلم بحيث يمكنه إعداد البيئة الافتراضية بما يتناسب مع طبيعة المحاضرة وهذا يوفر سهولة كبيرة في إيصال الفكرة للطلاب.

المواد الدراسية الأكثر استفادة من استخدام الواقع الافتراضي

1- الجغرافيا

على عكس الطريقة التقليدية في تعليم الجغرافيا فإن استخدم الواقع الافتراضي في تعليمها يتيح للطلاب استكشاف وسبر المناطق المختلفة حول العالم، مما يعزز المعلومة ويثبتها في ذهن الطالب بطريقة ممتعة وجميلة. مثلًا يمكن للطالب الذي يعيش في بيئة صحراوية أن يستكشف غابات الأمازون الاستوائية وأن يتفاعل مع عناصرها بشكل كامل.

2- التاريخ

يمكّن الواقع الافتراضي الطلاب من عيش الوقائع التاريخية من جديد والتفاعل معها، كما يمكنهم من استكشاف المدن القديمة للحضارات المندثرة بدلًا من الاكتفاء بالقراءة عنها، الأمر الذي يعزز الفكرة ويثبتها في ذهنه أيضا. مثلًا يمكن للطالب أن يتجول في مدينة بابل القديمة وأن يتجول ضمن أسواقها ويرى حدائقها المعلقة.

3- العلوم

يعد هذا المجال من أهم المجالات التي يخدمها استخدام الواقع الافتراضي، وخصوصا علم الأحياء والكيمياء، ففي علم الأحياء يمكن للطلاب رؤية طبيعة حياة الحيوانات البرية المختلفة عن كثب، كما يمكنهم رؤية دورة حياة الخلية وكيف تعمل أيضًا. في مجال الكيمياء يمكن للطالب إجراء تجارب وتفاعلات كيميائية بحيث يحقق عامل الأمان من جهة، ومن جهة أخرى يوفر مبالغ كبيرة لتوفير المواد الكيميائية المستهلكة عند كل تجربة.

4- التعليم المهني

يساعد تطبيق الواقع الافتراضي في هذا المجال على توفير الكثير من النفقات فمثلًا يمكن الاستغناء عن الرحلات التعليمية إلى المعامل، أو توفير نفقات شراء المحركات أو القطع الإلكترونية، وبدلًا من ذلك يمكن لكل طالب التعامل مع ها بشكل تفاعلي عن طريق الواقع الافتراضي.[2]

تطبيقات الواقع الافتراضي في التعليم

1- « برنامج بعثة غوغل الرائد –Google Expedition Pioneer Program»

يعمل فريق غوغل على تطوير غرفة دراسية تفاعلية تمكن الطلاب من استخدام الواقع الافتراضي بالإضافة إلى الواقع المعزز، للذهاب برحلات تعليمية افتراضية. يتيح هذا التطبيق رؤية 360 درجة للعالم الافتراضي باستخدام نظارات غوغل. يتيح هذا البرنامج أيضا تدريب المعلمين على استخدام الواقع الافتراضي في التعليم وهو مجاني بالكامل. يمكن زيارة الموقع من هنا.

2- « NearPod»

يقدم هذا التطبيق خدمات تعليمية تستخدم الواقع الافتراضي والواقع المعزز بشكل مدمج ويقوم بتوفير رحلات تعليمية افتراضية إلى مواقع ومعالم تاريخية قديمة، بالإضافة إلى مواد تدريسية تخص المراحل من مرحلة رياض الأطفال وحتى مرحلة الثالث الثانوي. هذا التطبيق متكامل مع الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية وأجهزة الواقع الافتراضي، يمكن زيارة الموقع من هنا.

3-« Sesqui VR»

يتيح هذا التطبيق بيئة افتراضية تعرض الفنون والابتكارات الكندية، يتضمن تجربة تفاعلية كاملة، بالإضافة إلى قصص تروى للمستخدم أثناء استكشاف البيئة الافتراضية.، يمكن زيارة الموقع من هنا .

4- « ThingLink»

هي مجموعة دروس إضافية مصممة لطلاب المرحلة الابتدائية تغطي العديد من المحاور كالفن واللغات والجغرافيا، ويتيح التطبيق للطلاب السفر عبر بلدان ومناطق العالم. وتعلم شيء من كل بلد[3]، يمكن زيارة الموقع من هنا.

مع تسارع التطور في مجال الواقع الافتراضي ودخوله في مختلف مجالات الحياة ومع زيادة الاعتماد على التعلًم عن بعد، فإن التطلعات إلى نظام تعليم متكامل يعتمد على الواقع الافتراضي بحيث يوفر حرية كبيرة في هذا المجال ويسمح بتجاوز العقبات.

المصادر
LSU Online & Continuing Education-[1]
Future Learn-[2]
University Of Toronto -[3]

ما المقصود بالواقع المعزز-Augmented Reality ؟

هو أحد الإبداعات التكنولوجية الحديثة التي ازداد استخدامها في الآونة الأخيرة وما زال في ازدياد مع دخولها في العديد من التطبيقات والأعمال. يمكن فهم تعريف هذه التقنية من اسمها، فالواقع المعزز يعتمد على تعزيز الواقع الذي نراه بالعين المجرّدة بمعلومات إضافية كالصوت أو النصوص أو المؤثرات بصرية لتحقيق أهداف معينة.[1]

تطبيقات الواقع المعزز

يتميز الواقع المعزز بسهولة استخدامه عن طريق الهواتف الذكية نظرًا لأنه لا يحتاج إلى تجهيزات كثيرة في أغلب الأحيان مما جعله سهل الاستخدام والتطبيق. ومن أبرز تطبيقاته:

1- أنظمة الملاحة:

يُستخدم الواقع المعزز في أنظمة الملاحة ضمن السفن والطائرات وحتى السيارات ذات خاصية القيادة الذاتية. وذلك لرسم خطوط على مسار المركبة لتحديد الطريق الصحيح تلقائيًا أو عرض معلومات حول المسافات والسرعة والمركبات المجاورة أمام المستخدم وبشكل تفاعلي.

2- الرياضة:

يُستخدم الواقع المعزز بشكل كبير في مباريات كرة القدم. فعند بث المباراة يتم عرض إحصائيات المباراة كالاستحواذ أو جهة هجوم أحد الفرق وحتى تتبع حركة أحد اللاعبين، وتظهر بشكل مؤثرات بصرية تفاعلية وكأنها ضمن الملعب وبين اللاعبين.

3- التسويق:

بعض شركات الأثاث واللوازم المنزلية تتيح للمشتري تطبيق يعتمد الواقع المعزز يوضح كيف قد يبدو الأثاث ضمن منزله قبل شراءه.

4- أنظمة الحرب الالكترونية:

دخل الواقع المعزز بشكل كبير في مجال الحروب الإلكترونية؛ فأصبحنا نراه ضمن الرادارات وأنظمة توجيه الصواريخ والطائرات المسيرة وحتى ضمن الطائرات الحربية. حيث يتيح كشف العدو بشكل تفاعلي أمام أعين الطيّار.

5- الطب:

يستخدم الجرّاحون تطبيقات الواقع المعزز لرؤية الجمجمة والدماغ بشكل ثلاثي الأبعاد قبل البدء بالعمل الجراحي. كما يستخدم الممرضون تطبيق يتيح كشف أماكن الأوردة على الجلد وذلك من أجل التأكد من موقعها قبل الحقن.

6- الألعاب:

لعل أشهرها كان لعبة « Pokemon GO» والتي تعتمد على ملاحقة شخصيات ضمن الواقع ويمكن رؤيتها على شاشة الهاتف ضمن أماكن معينة. [2]

كيف يعمل الواقع المعزز؟

يعتمد عمل وتطبيق الواقع الافتراضي على وجود كاميرا عالية الدقة. لتوضيح الفكرة سوف نعطي مثال لتطبيق للتحكم بالروبوت باستخدام الواقع المعزز، يتكون النظام من ثلاثة أجزاء رئيسية، أولًا العنصر الفيزيائي وهو الروبوت، ثانيًا « التوأم الرقمي-Digital Twin» وهو نسخة رقمية ثلاثية أبعاد عن الروبوت، ثالثًا البرنامج على الهاتف الذكي.

1. يقوم المعالج بمعالجة الصور الملتقطة من كاميرا الهاتف أو النظارات الذكية. ثم يعمل على تحليلها وإدراك العناصر الموجودة فيها باستخدام تقنيات «منظور الحاسب – Computer Vision» وتقنيات الذكاء الصنعي.
2. يقوم بمطابقة العنصر مع صورة ثلاثية أبعاد طبق الأصل تسمى بالتوأم الرقمي وفي حال المطابقة يتم تفعيل الواقع المعزز.
3. يرسل الحساس الموجود ضمن نظام الروبوت المعلومات باستمرار إلى السحابة الالكترونية والتي تحتوي على التوأم الرقمي والذي يحاكي حركة الجزء الحقيقي.
4. يتم إرسال المعلومات بعد تنظيمها إلى برنامج الهاتف الذكي والذي بدوره يؤدي إلى تغير المعلومات الظاهرة على الشاشة بشكل متزامن مع حركة الجزء الأساسي التي تلتقطها الكاميرا.
5. يتفاعل المستخدم مع هذا النظام عن طريق أوامر موجودة على الشاشة فعندما يضغط على أمر تحريك معين ينتقل الأمر إلى التوأم الرقمي وبعدها إلى محركات الروبوت الحقيقي. رأينا أن الواقع المعزز يعتمد على الأحداث الواقعية ويضيف إليها معلومات للمساعدة على التحكم أو تحقيق أهداف أخرى.

«الواقع الافتراضي- Virtual Reality »

تطبيق الواقع الافتراضي هو عمليةُ محاكاةٍ لتجربة معينة أو إحساس معين ضمن عالم ثلاثي الأبعاد يتم توليده من قبل معالجات رسومية خاصة. يتفاعل معها المستخدم عن طريق حواسه، وبالتالي يعتمد عمل الواقع الافتراضي على حواس المستخدم وبشكل خاص على البصر والسمع. ويكون المستخدم وكأنه جزء من هذا العالم حيث يتفاعل مع عناصره كما يتفاعل مع عناصر العالم الحقيقي، مثلًا يمكنك القرع على الباب في العالم الافتراضي وتسمع صوت القرع وكأنه حقيقي.

الفرق بين الواقع الافتراضي والواقع المعزز

يتم الخلط غالبًا بين مفهوم الواقع الافتراضي والواقع المعزز، ولكنهما مختلفان بشكل كبير. والاختلاف يبدأ من معنى الاسمين مرورًا بأساليب البرمجة والتطبيق وانتهاءًا بالوظيفة.[3]

تكمن أهم الفروقات في النقاط التالية:

التجهيزات:

يحتاج الواقع الافتراضي للكثير من التجهيزات كأدوات التحكم ويحتاج أيضا لمكان مجهز بحساسات و متعقبات للحركة. بينما قد لا يحتاج الواقع المعزز إلا للهاتف الذكي وأحيانًا إلى نظارات ذكية مقترنة مع الهاتف الذكي.

المعالج:

تطبيقات الواقع الافتراضي تحتاج إلى معالجات عالية الأداء تكون خاصة بها، على عكس تطبيقات الواقع المعزز والتي يمكن تنفيذها عن طريق معالجات الهواتف الذكية.

الوظيفة:

الواقع الافتراضي يتيح للمستخدم خوض تجربة خيالية أو اختبار حالة معينة قبل تنفيذها واقعيًا، بينما الواقع المعزز يهدف إلى تطوير استخدام التطبيقات الواقعية عن طريق إضافة ميزات جديدة لرؤية المستخدم.

المصادر:

[1]- Investopedia
[2]- The Franklin Institute
[3]-pcmag

يعتمد عمل الواقع الافتراضي بشكل كبير على خداع الحواس والعقل لتوليد الإدراك. ونقصد بالخِدع هنا أن العقل قد أُوهم بأن ما يراه صحيحًا. ويتم تصنيف الخدع إلى ثلاث أنواع سنتحدث عنها في هذا والمقال وهي بمثابة الخدع الثلاث الأساسية لصناعة واقع افتراضي، فما هي؟

الخدع الثلاث الأساسية لصناعة واقع افتراضي

1- خدعة المكان «Place Illusion»

تعمل هذه الخدعة على خلق تأثير أو حالة من الشعور بأن الشخص قد انتقل من مكانه إلى مكان آخر كلياً. لتحقيق هذه الحالة يجب أخذ عدّة عوامل بعين الاعتبار، وهذه العوامل هي:

1- جودة العرض

كما نعلم فإن دقة العرض تلعب دورًا مهمًا في توليد الإدراك، لذلك يجب أن تكون الدقة عالية بالإضافة إلى عامل آخر مهم وهو معدل الإطار. نعلم أن معدل الإطار الطبيعي للعين هو في المجال بين 30 إلى 60 إطار بالثانية، لذلك يجب توليد رسوميات بمعدل إطار بين 75 إلى 120 إطار بالثانية، وكلما زادت القيمة كلما كانت الحركة أقرب إلى الواقعية أكثر.[1]

2- تتبع الحركة وزوايا الميل

تتعلق جودة التتبع بمقياس مهم وهو درجة الحرية التي توفرها أداة التحكم. درجة الحرية هي الحركات والزوايا التي تستطيع الأداة قياسها، وبالتالي كلما زادت كلما كان لدى المستخدم حرية أكبر في الحركة. فمثلًا، لو كان للأداة درجة حرية منخفضة وقام المستخدم بحركة معينة ولم يستجيب لها الجهاز، سيلغى الشعور بالواقعية مباشرةً مما قد يؤثر سلبًا على جودة استخدامه للواقع الافتراضي.

3- أدوات التحكم

وهذا يتعلق بالبندين المذكورين سابقًا، أي لتحقيق جودة عرض عالية و تتبع حركة دقيق، يجب استخدام أدوات ذات جودة عالية تلبي هذه المطالب للإبقاء على الوهم بدون توليد شكوك حول صحته. أيضًا المؤثرات السمعية ذات أهمية كبيرة لتعزيز الوهم المكاني وتوليد الإدراك المطلوب لدى المستخدم.[2]

2- خدعة المعقولية «Plausibility Illusion»

تعمل هذه الخدعة على مبدأ خلق بيئة معقولة يمكن تصديق وجودها وأن كل ما فيها يحدث فعلاً. وهي أهم نوع من الخدع لأنها تستهدف إدراك الدماغ مباشرة وليس الحواس. مثلًا، لو دخلت لتجريب واقع افتراضي يسمح لك بالسفر إلى بلد آخر، ورأيت مخلوقات غريبة، سوف يدرك دماغك أنه محض خيال ويقوم بإلغاء الإدراك بأن ما تراه واقعي. العوامل المؤثرة بالخداع المكاني تؤثر أيضًا على هذا النوع ولكن من الممكن أن يلغى وهم المعقولية في حالتين:

1- البيئة لا تتجاوب

في حال كانت البيئة الافتراضي لا تتجاوب مع تفاعل المستخدم معها بشكل صحيح وواقعي، سيؤدي هذا إلى خلل في الإدراك فمثلًا، لو كنت تسير في غابة افتراضية وعبرت من خلال شجرة بشكل طبيعي دون الإحساس بعائق يوقفك، فإن عقلك سيلاحظ الخطأ المنطقي الحاصل وسيؤدي هذا إلى إفساد كامل التجربة.

2- حركة العناصر

إذا كانت حركة العناصر عبارة عن حركات مكررة إلى حد كبير أو غير منطقية سيلاحظ العقل الأخطاء المنطقية مباشرةً ويلغي الإدراك فمثلًا، لو كنت في الغابة ولاحظت أن مجموعة من الحيوانات يقومون بنفس الحركات بالضبط دون أي تغيير لمسافة معينة ثم يعودون لنقطة البداية، ستلاحظ الخطأ مباشرةً لأن العشوائية هي سمة الطبيعة. [2]

إن تجنب حدوث هكذا أخطاء يتطلب مقدرة كبيرة على محاكاة الطبيعة ضمن أنظمة الواقع الافتراضي. فالمحاكاة الصحيحة هي نواة النظام وفشلها يؤدي إلى فشله مباشرةً. ولكن ما الفرق بين خدعة المكان وخدعة المعقولية؟

في خدعة المكان وكما ذكرنا سابقًا، يجب أن يشعر المستخدم أنه قد انتقل إلى عالم آخر تمامًا. وفي حال حدوث شيء أدى إلى إفساد هذه الخدعة، فيمكن إعادته لأن الأمر يعتمد على خداع الحواس قبل الدماغ. أما خدعة المعقولية، فهي تعتمد على أن المستخدم يصدق بواقعية وصحة ما يراه. وفي حال حدوث شيء أدى إلى إزالة هذه الخدعة مؤقتًا، فإن العقل سيبدأ بالتشكيك بكل ما يراه بعدها. وبالمحصلة سيركز العقل على ملاحظة الأشياء غير الواقعية، مما يؤدي إلى فشل هذه الخدعة بشكل كامل وصعوبة استرجاعها. [2] لذلك من المهم والضروري العمل على تحقيق أعلى مستويات الدقة عند تصميم أنظمة الواقع الافتراضي.

3-خدعة التجسيد «Embodiment Illusion»

وظيفة هذه الخدعة هي خلق إحساس لدى المستخدم بالانتماء الجسدي بالواقع الافتراضي. ويعتمد هذا بشكل أساسي على تتبع الحركة و زوايا الميل كي تنتقل الحركة الحقيقية بشكل كامل ودقيق إلى الواقع الافتراضي. أحد العوامل الأساسية ضمن هذه الخدعة هو التغذية العكسية اللمسية. تولد التغذية العكسية اللمسية شعور واقعي عند ملامسة العناصر المختلفة ضمن الواقع الافتراضي.[3]

تحقيق التوافق بين الخدع الثلاث مهم بدرجة كبيرة لخلق إدراك قوي بواقعية التجربة. وكما نلاحظ فإن التكامل بين جميع العوامل مهم، وأي خلل في إحداها سيؤدي إلى خلل كامل المنظومة.

المصادر:

1- NCBI
2- Geeks For Geeks
3- Virtual Body Works

تخيل لو أنك لا تستطيع التفاعل مع الوسط المحيط بك، يمكنك رؤية وسماع المؤثرات المختلفة ولكن لا تستطيع التفاعل معها. هكذا سيبدو الواقع الافتراضي بدون أدوات التحكم، حيث أنها تجعله يختلف عن وسائل التواصل الأخرى مثل مكالمات الفيديو أو الصوت. سيتناول هذ المقال أساليب وأدوات التحكم والتفاعل مع العالم الافتراضي.

1- عرض الرسوميات

إن استخدام الواقع الافتراضي يعتمد بشكل أساسي على حواس الإنسان وخاصة حاسّة البصر، لذلك من أهم الشروط الواجب تحقيقها هي العرض الجيد للأحداث بدقة عالية وبمعدل إطار ملائم. وقد ظهرت عدة تقنيات تحقق ذلك وهي:

1- تقنية الكهف « The Cave »

تُعد هذه التقنية أول تقنيات الإظهار والعرض ضمن هذا المجال. وقد ابتكرتها مهندسة الحاسوب «كارولينا كروزنيرا- Carolina Cruz-Neira» أول مرة في عام 1992م.

وهي عبارة عن غرفة مغلقة يتم فيها عرض الرسوميات المولدة من قبل الحاسوب على الجدران والأرضية والسقف، ويستخدم الشخص نظارات ثلاثية الأبعاد مشابهة لتلك المستخدمة في السينما ثلاثية الأبعاد وتكون هذه النظارات مصممة لتتوافق مع زوايا رؤية المستخدم وتصميم الغرفة. [1]

2- النظارات المحمولة على الرأس « Head-mounted display –HMD »

وهي الجيل الجديد من وسائل العرض، يتم وضعها كما النظارات تمامًا. تحتوي على شاشتين، واحدة أمام كل عين وتعرضان نفس الرسوميات ولكن أحدهما بتأخير زمني بسيط جدًا. تمنح الشاشتان إدراك برؤية ثلاثية الأبعاد بالتكامل مع المؤثرات الأخرى.

2- تتبع الحركة

وهي من أهم العناصر والتي تتكامل مع العرض لتوليد إدراك ثلاثي الأبعاد لدى المستخدم مثلًا، لو تحرك الشخص ولم يتغير منظور الرؤية لديه فلن تترجم إلا أنها صورة ثابتة أمام عين المستخدم ولن تولّد أي إدراك، ومن هنا جاءت أهمية تتبع الحركة. وهناك عدة أساليب وهي:

1- الكاميرات الحرارية:

والتي استخدمت ضمن غرف الكهف. يتم تثبيت كاميرات وحساسات في زوايا مختلفة من الغرفة تقوم بكشف مكان المستخدم بالاعتماد على حرارة جسمه وتتبع موقعه على هذا الأساس، ولكن من سلبياتها كان ضعف الأداء في حال كان المستخدم خارج المجال الفعّال للحساس أو الكاميرا.

2- نظام تتبع الرأس:

هو نظام مكون من عدد من الحساسات المترابطة مع بعضها والموزعة في مناطق مختلفة من جسم النظارات. تسجل الحساسات حركة وسرعة المستخدم من خلال قياس التسارع والاهتزاز، وترسل هذه المعلومات إلى المعالج الذي يقوم بترجمتها. ويحرك الرسومات بما يتناسب مع معلومات الحركة التي قرأها، يوجد نوع آخر من الحساسات يقيس زوايا ميل الرأس بشكل مشابه تمامًا للحساس في الهاتف الذكي، والذي يقوم بتدوير الشاشة بحسب زاوية ميل الهاتف والأمر ذاته ينطبق على جهاز التحكم، حيث يتم تحريك الرسوميات بنفس الطريقة بما يتناسب مع زوايا ميل الرأس.[2]

كل المعلومات المسجلة من قبل الحساسات تُعالج من قبل المعالج وتدمج مع الرسوميات المعروضة للمستخدم لتولد إدراك برؤية ثلاثية الأبعاد مشابهة قدر الإمكان للرؤية الحقيقية.

3- قبضة التحكم

لهذه القبضة عدد من المهام تتكامل مع الأدوات التي ذكرناها سابقًا، تحتوي هذه القبضة على أزرار تحكم للقيام بحركات معينة كالتقاط الأشياء على سيبل المثال، تحتوي أيضاً على حساسات للحركة وحساسات زوايا الميل من أجل معرفة مكان اليدين في الفضاء وتتبع حركتهما باستمرار. تتم معالجة جميع هذه البيانات ومزامنتها مع بعضها لتولد بالنتيجة إدراك ثلاثي الأبعاد للمستخدم.

تحتوي بعض أنواع هذه القبضات على هزازات لتحقيق ما يسمى بالتغذية العكسية اللمسية وكمثال لتبسيط هذا المصطلح، عندما تكون ممسكًا بكوب ماء وتريد وضعه على الطاولة، في اللحظة التي يلامس فيها الكوب الطاولة ستشعر باهتزاز في يدك ناتج عن رد فعل الطاولة لوزن الكوب، وبالتالي وظيفة هذه الهزازات هي توليد مثل هذه الاهتزازات في مواقف مشابهة. [3]

يوجد دراسة متقدمة تجريها بعض المختبرات وهي استخدام الجلد الصناعي، هذه الفكرة تعتمد على لباس يرتديه المستخدم متزامن مع وحدات المعالجة ويحتوي على حساسات موزعة على كامل الجسم، مما يوفر تتبع للحركة و ينقل الإحساس بلمس الأشياء من الواقع الافتراضي إلى الواقع بدون استخدام قبضات أو أدوات تحكم، حيث ستكون جميعها مدمجة ضمن هذا الجلد الصناعي.

تتنافس الشركات الكبرى الآن على ابتكار وصنع العتاد الأفضل وتحقيق قفزة نوعية ضمن هذا المجال، فهل من الممكن الوصول إلى نقل كامل الإدراك البشري الى عالم افتراضي واحد؟

المصادر:

1- Coursera
2-ScienceDirect
3- CircuitStream

مقدمة في الواقع الافتراضي في 4 أسئلة

بعد إعلان مؤسس فيسبوك (مارك زوكربيرغ) عن اسم الشركة الجديد وشرحه للجيل الجديد من طرق التواصل الاجتماعي عبر الواقع الافتراضي، هل تساءلت ما هو الواقع الافتراضي وما هي تفاصيله؟ في هذا المقال سوف نأخذك في رحلة في هذا العالم لتتعرف عليه وتعلم ماهيته عبر مقدمة في الواقع الافتراضي من خلال 4 أسئلة ضرورية.

1. ما هو الواقع الافتراضي؟

الواقع الافتراضي هو عمليةُ محاكاةٍ لتجربة معينة أو إحساس معين ضمن عالم ثلاثي الأبعاد يتم توليده من قبل معالجات رسومية خاصة، يتفاعل معها المستخدم عن طريق حواسه، وبالتالي يعتمد عمل الواقع الافتراضي على حواس المستخدم وبشكل خاص على البصر والسمع. ويكون المستخدم وكأنه جزء من هذا العالم حيث يتفاعل مع عناصره كما يتفاعل مع عناصر العالم الحقيقي، مثلًا يمكنك القرع على الباب في العالم الافتراضي وتسمع صوت القرع وكأنه حقيقي.[1]

2. كيف يعمل؟

الصعوبة كانت تكمن بتوليد هذا العالم من وجهة نظر المستخدم، أي يجب معرفة كيف يقوم العقل البشري بمعالجة مختلف المدخلات التي يتلقاها من حواس الجسم لتوليد الإدراك، فمثلًا عندما تنظر إلى أي شيء في غرفتك تستطيع معرفته وتمييزه بناءًا على تفاعل سابق معه أو عندما تنظر إلى اتجاه ظل الأشياء تعلم من أي اتجاه يأتي الضوء.[2]

بالاعتماد على الفهم السابق لمنطق العقل في التحليل تم إنشاء بيئة افتراضية تفاعلية، ولكن كيف يصبح المستخدم جزءاً منها وكيف يتحكم بحركته وتفاعله معها؟

بما أن التجربة تعتمد على الحواس فيجب تحقيق عدّة متطلبات تقنية كي نصل إلى ربط كامل بين حواس المستخدم والعالم الافتراضي.

3. كيف يحاكي الواقع الافتراضي حواسنا البشرية؟

• أولًا: مجال الرؤية. مجال الرؤية هو الزاوية التي يراها المستخدم من منظوره. فالعين الطبيعية تغطي زاوية تقدر بين 120 إلى 220 درجة. بينما توفر النظارات التي يستخدمها المستخدم حوالي 114 درجة كزاوية رؤية. ويتم العمل على زيادتها لكي تحقق نفس زاوية العين الطبيعية.[2]
  
• ثانيًا: معدل الإطار. وهو معدل الحركة للرسوم في الثانية. وكما نعلم أنه مقياس مهم في عالم الألعاب. وبما أن العالم الافتراضي مبني على الرسوميات ويوجد به الكثير من العناصر التي تتحرك وتتفاعل مع عين المستخدم باستمرار، لذلك يجب توفير معدل إطار مناسب بشكل كافي لكي تظهر وكأن حركتها حقيقية. إذ تميز العين البشرية 30 إلى 60 إطار بالثانية. بينما الواقع الافتراضي يوفر بين 75 إلى 90 إطار بالثانية وأحيانا تصل إلى 120 إطار. يعطي زيادة عدد الإطارات انطباع أكثر واقعية للعناصر المتحركة.[2]
  
• ثالثًا: المؤثرات الصوتية. هي عامل مهم وتعمل بشكل متكامل مع باقي العوامل التي ذكرناها لتوليد إدراك كامل للمجال ثلاثي الأبعاد، ولتحقيق ذلك يجب تحقيق عوامل مكانية، كمراعاة مكان قدوم الصوت، مثلًا الصوت القادم من جهة اليمين، يُسمع عن طريق الأذن اليمنى قبل الأذن اليسرى بفاصل زمني بسيط جداً قد لا ندركه بشكل فعلي ولكنه مهم جدا بالنسبة للدماغ.[2]
  
• رابعًا: تتبع الحركة، تعتمد حركة المستخدم في الواقع الافتراضي على حركته في الواقع وليس على أزرار كما هو الحال في الألعاب الرقمية. ويتم تتبع حركة الجسم أو الرأس عن طريق حساسات تقوم بتجميع معلومات عن زاوية الحركة وإحداثيات الجسم ويتم معالجتها وتنفيذها بحذافيرها في العالم الافتراضي.[2]
  
• خامسًا: الشعور باللمس، مؤخرًا تم الإعلان عن تطوير جلد اصطناعي لهذا الغرض، يرتديه المستخدم، يقوم هذا الجلد بنقل شعور لمس العناصر والأشياء بالعالم الافتراضي إلى جسده كما لو كانت واقعية.

4. ما هي تطبيقات الواقع الافتراضي؟

• أولًا: ألعاب الفيديو. من أبرز استخدامات الواقع الافتراضي هي مجال ألعاب الفيديو. وأبرز هذه الألعاب هي Microsoft Flight Simulator والتي تعطيك شعور واقعي بالطيران وسبر بقاع العالم المختلفة. وقد أعلن مارك زوكربيرغ مؤخرًا أنه يتم العمل على تطبيق اللعبة المشهورة (GTA : San Andereas ) في العالم الافتراضي. بالتالي سيتسنى للمستخدمين خوض التجربة كما في اللعبة تمامًا.[3]
• ثانيًا: اجتماعات العمل. حيث يتم عقد اجتماعات ضمن الواقع الافتراضي ويكون التفاعل متاح مع جميع الموجودين. لهذا أهمية كبيرة تساعد في تذليل العديد من العقبات بسبب بعد المسافات أو القيود المفروضة بسبب وباء كورونا.[3]
• ثالثًا: التدريب الطبي. وهو من أهم المجالات التي سوف يدفع بها العالم الافتراضي خطوات للأمام. حيث سيتاح للأطباء حديثي التخرج والمتدربين على إجراء العمليات الجراحية الحساسة أو العمليات الإسعافية ضمن بيئة افتراضية مخصصة لذلك.[3]
  
  وكما هو الحال في جميع التقنيات الحديثة فهي سيف ذو حدين، ويعتمد ذلك على الطريقة التي يتم استخدامها بها.فالجانب الآخر لهذه التقنية قد يؤدي إلى إدمان عند بعض المستخدمين. إذ يقلل من تفاعل المستخدمين مع العالم الحقيقي، الأمر الذي قد يولد بعض الاضطرابات النفسية والاجتماعية. كما قد يسبب أضرار جسدية بسبب قلة الحركة. كما سيصبح عالم ممتلئ بالخداع، فالعالم الافتراضي يتيح لك أن تصبح ما تريد، وبالتالي قلة قليلة من الناس قد تتواجد ضمنه على حقيقتها.[4]من المتوقع ازدياد الاعتماد على هذه التقنية مع مرور الزمن، بل ويعتقد البعض أن حياتنا ما هي إلا محاكاة بالفعل، فهل ستكون كفؤً لتلبية متطلبات الإنسان المتزايدة أم أنها سوف تفشل مستقبلاً؟

المصادر:

[1] vrs
[2] softwaretestinghelp
[3] forbes
[4] forbes