الواقع الافتراضي والواقع المعزز

نحن الآن في عالم تقني مثير للدهشة في جميع المجالات، ولذلك دائما ما نرى ظهور تقنيات جديدة، وقد قامت الأبحاث عن بعض هذه التقنيات في الأعوام السابقة ولكن لم يتم اطلاقها في الأسواق؛ حيث كانت حكرًا على بعض الجهات، وظهورها الآن هو اصدار عن نسخ قديمة، حيث وضح لهذه الجهات مدى فائدة التقنية للحياة العامّة، ومنها التقنيات التي تربطنا بعوالم الخيال، تلك العوالم التي نشاهدها على شاشة التلفاز ونود تجربتها، ولعلّنا نخصص المقالة عن هذه التقنيات. سوف نوضح في هذه المقالة مفهومي الواقع الافتراضي VR (Virtual Reality) والواقع المعزز AR (Augmented Reality) ولمحة بسيطة عن الواقع المختلط MR (Mixed Reality) وأهم التطبيقات الحالية والمستقبلية له بإذن الله، كما سنتحدّث عن بعض الأجهزة المستخدمة، والشركات الحاضنة لهذه التقنية وأمثلة حية على هذه التطبيقات. (الواقع الافتراضي) VR (Virtual Reality) الواقع الافتراضي تقنية كانت معروفة قديمًا عند الباحثين التقنيّين ومرت بعدة مراحل حتى ظهرت لنا في السنوات القليلة هذه. بدأ تاريخ هذه التقنية في أواخر الستينات من القرن العشرين حيث بدء Myron Krueger باختراع بعض اشكال البيئة الافتراضية التي يستطيع المستخدم التحرك فيها ولقد كانت تحت مبدأ (تعال كما أنت) واستخدم أجهزة تمكن المستخدم من التعامل مع صور تم توليدها بواسطة الحاسب الآلي كما أنه بنى بيئة أخرى أطلق عليها (الفضاء النفسي) تمكن المستخدم من استكشاف المتاهة، وكل خطوة تنسجم مع ايقاع موسيقي معين وهذا كله يحدث باستخدام صور الفيديو. وقد أحدث تطورًا كبيرًا في مفهوم تفاعل الإنسان والحاسب فاصبحت الشركات بعد فترة تعمل على خلق بيئة ثلاثية الأبعاد (3D) باستخدام برامج المحاكاة والرسومات التي نتجت بواسطة الحاسوب. وتم استخدامها في أول لعبة ظهرت في بداية التسعينات لعبة 3D Wolfe stein castle وهي عبارة عن قلعة بداخلها متاهة تظهر في صورة 3D، وكان بإمكان المستخدم التقدم للأمام والرجوع للخلف في محاولة لخلق متعة أكبر. وفي عصرنا الحالي مع تقدم الألعاب الإلكترونيّة بشكل باهر اصبح هناك الكثير من الأجسام المتحركة والمحاكية للطبيعة كالمناخ وصوت العصافير والأرض والسماء وغيرها من الأجسام التي تحاكي الواقع، مما دعا إلى الحاجة لتطوير التقنيات القديمة؛ لأنها غير مجدية ولا تعتبر تقنية في هذه العصر. ولنشرح كلمة (الواقع الافتراضي) وما هو تحديدًا؟ وكيف يتم استخدامه في المجالات المتعددة وفي الألعاب بشكل خاص؟ اولًا: لنفهم ما هو معنى كلمة افتراضي (virtual)؟ يعود أصل هذه الكلمة للقرن الرابع عشر ميلادي حيث تستخدم للتعبير عن أي شيء يمكن أن يتم تمثيل وجوده على الواقع الحسي لا الواقع الملموس؛ حيث أنه لا يملك تواجدًا فيزيائيًا... بدء استخدام هذا المصطلح في هندسة البرمجيات، وكان يُعرف بالتقنية التي لا تتواجد ضمن العتاد ولكنها موجودة ضمن البرامج، على سبيل المثال: بعض الذاكرات الافتراضية، ثم بعد ذلك ارتبط هذا المصطلح بالأجسام أو الكيانات التي من الممكن ادراكها ولكن لا يمكن أن يكون لها وجود حقيقي، لذا فإن تعريف الواقع الافتراضي هو المجال التقني المعني باصطناع واقع جديد كُليًّا ويُمكِّن المستخدم من التفاعل داخله وكأنه واقع حقيقي، مثال: أن يكون في غرفته وعندما يرتدي بعض الأجهزة المستخدمة لنقله للواقع الافتراضي يصبح وسط الأدغال أو محلّقًا في الفضاء، وتصبح كل الأجسام الخيالية واقعًا يحسه ويتفاعل معه. تم استخدام هذه التقنية في اختبارات الطيران حيث يصور له أنه يحلق في السماء وأنه بداخل قُمرة القيادة بينما هو في الصف أو في قاعة الامتحان. (بعض التقنيات أو العتاد والبرمجيات المهمة لإنشاء هذه التقنية) سوف اذكر بشكل سطحي بعض التقنيات والأنظمة وعملها: 1-البرمجيات تقوم البرمجيات على نقل المستخدم من الواقع الحقيقي إلى الواقع الافتراضي وهي قادره على عرض الأجسام الافتراضية على الشاشة أو النظارة وتستقبل وتترجم التحركات وتعد لها ردود فعل مناسبة مع الحدث يقوم المستخدم بهذه التحركات بواسطة أجهزه تحكم أو مستشعرات كالقفزات و حركات اليد والعصا. 2-الأدوات والأنظمة المستخدمة: 2.1 وسيلة العرض البياني تعمل على غمس المستخدم في الواقع الافتراضي عن طريق أجهزة العرض أو عن طريق أجهزة الرأس. 2.2 أدوات الإمساك والتحكم أدوات تمكّن المستخدم من التفاعل مع الأجسام في الواقع الافتراضي عن طريق امساك الأجسام أو لمسها والتي ليس لها أساس مادي ويتغير مكانها من مكان لآخر ولها أجهزة مختلفة مثل يد التحكم و القفازات وعصا التحكم. 2.3 نظام التنقل داخل الواقع الافتراضي يمكّن المستخدم من الشعور بالحركات في الواقع الافتراضي كالاهتزاز والمشي والطيران وغيرها ومن أشهر أنواعها جهاز Boom 2.4 نظام التتبع وهي كاميرات أو حساسات تستطيع رصد وضعية المستخدم في الواقع الحقيقي مثلًا عندما يستدير أو يلتفت يُمنة ويسرة؛ حتى تستطيع ان تغير المشهد الافتراضي بناءً على تغير وضعيات المستخدم. (بعض الشركات الحاضنة) هنالك بعض الشركات المعروفة التي اصبحت تعتمد مبدأ الواقع الافتراضي ومنها آبل وHTC وجوجل وسامسونج والبلاي ستيشن وغيرها الكثير 1- نظارات قوقل تدعى Google Cardboard وهي رخيصة مقارنة بالنظارات من شركات أخرى ومصنوعة من الكرتون 2- نظارات بلاي ستيشن تدعى PlayStation VR تستخدم مع جهاز البلاي ستيشن 4 3- نظارات سامسونج تدعى Samsung Gear VR تدعم الهواتف الذكية وبشكل خاص هواتف Samsung Galaxy ذات المواصفات العالية 4- نظارات HTC تستخدم مع حاسوب الألعاب حيث أنها تمتلك تقنيات متطورة (أهم التطبيقات) للواقع الافتراضي تطبيقات عديدة تسهل الكثير من الأشياء على الإنسان ومن أهمها بعض المجالات الوظيفية الحساسة التي لا تحتمل التجارب أو الخوض فيها على سبيل المثال: مجال الطيران حيث لا يمكن للطالب والمتدرب أن يُتم اختباراته في الواقع الحقيقي تحسبًا بأنه إذا فشل لا يسبب ذلك الفشل العديد من الكوارث، أيضًا؛ القطاع العسكري حيث تتم بعض التدريبات في شكل افتراضي لصعوبة تطبيقها على أرض الواقع وغيرها من المجالات الأخرى. ومن أهم التطبيقات المستقبلية للواقع الافتراضي سيكون في القطاع الطبي حيث يمكن طلاب الطب من إجراء العمليات التدريبية أو دراسة التشريح البشري على جسد افتراضي غير بشري بدلًا من الجثث الحقيقية. يمكن استخدام الواقع الافتراضي في المستقبل في البتروكيمياويات حيث تمكن المستخدم الكيميائي من إجراء تجارب كيميائية خطرة لا يمكن تجربتها على أرض الواقع. و يمكن أن يُستخدم في التعليم حيث يساعد الطلاب على فهم المعلومة ويساعد المدرس على توصيل المعلومة بصورة يمكن ادراكها، مثلًا عندما يكون هناك درس عن الكواكب والمجرات في مادة العلوم... قد لا يتمكّن بعض الطلاب من استيعابها؛ فتسهّل هذه التقنية عملية الشرح على المعلّم وتُوصل المعلومة للطلاب بشكلٍ مرئي. يتم استخدامها في الألعاب بحيث تجعل اللاعب يستمتع أكثر باللعب ويندمج في اللعبة بحيث أنه يتفاعل مع الأجسام الافتراضية والأصوات والاهتزازات والحركات. يتم استخدامها في حضور مؤتمر ما أو حضور حفل ما وأن يستطيع حضوره ب 360 درجة بحيث يشعر وكأنه في الحدث بالفعل بينما هو فقط وجود افتراضي. ومن وجهة نظري يمكن استخدامها مستقبلًا في التسوق online للملابس حيث تمكن المستخدم من رؤية المنتج بشكل أكثر وضوحًا مما لو كان صورة، إضافة إلى أنه يستطيع من التعرف على خامته ومقاساته بشكل أكثر دقة. (مميزات وسلبيات الواقع الافتراضي) من مميزات الواقع الافتراضي 1- تقليل الأخطار الناتجة عن بعض التجارب الخطرة التي لا يمكن تجربتها أو تطبيقها على الواقع والأشياء التي تتطلب مهارات عالية مثل التزلج على الجبال الجليدية 2- تعزيز الإدراك الحسي 3- يعرض العالم الافتراضي بمقاييس تناسب الرؤية البشرية للأجسام 4- تغمر المستخدم في الواقع الافتراضي حتى يشعر وكأنه عالمه الحقيقي بالسماح له بالطيران والتجول والنظر للأشياء وسماع الأصوات 5- يستخدم شبكات محلية وعالمية تسمح للمستخدم مشاركة عالمه الافتراضي مع الأصدقاء 6- تزيد من مستوى اهتمام الطلاب والدافعية وتثير شغفهم وتجعلهم منبهرين بحيث يساعدهم ذلك على الابتكار وحب التعلم 7- الاقتصاد في الوقت والجهد حيث تقلص هذه التقنية تكلفة المواد والموارد وجهد التنقل من مكان إلى آخر سلبيات الواقع الافتراضي: 1- محدوديّة استخدامه في مختلف المجالات نظرًا لأن بعض الأجهزة باهظة الثمن وايضًا انشاء البرامج والأنظمة الافتراضية ليس بالسهل 2- له اضرار على العين والرؤية حيث أن استخدامه المفرط ينتج عنه رؤية ضبابية 3- تسبب توتر واجهاد للجهاز العصبي والاصابة بالغثيان بسبب أنه يستخدم أنواع محددة من الحاسبات التي تتضمن تواتر في اطارات الصورة حيث تصل إلى خمسة عشر إطار في الثانية الواحدة 4- تحد من تواصل الفرد بالمجتمع وبمحيطه 5-محدوديّة استخدام الحواس الخمس لأن الحواس المستخدمة فيه هي فقط حاسة اللمس والنظر والسمع ويطمح المطورون ان يتضمن حاستي التذوق والشم 6- تكلفة الأجهزة عالية (كيف تستطيع أن تكون من صانعي الواقع الافتراضي) تحتاج إلى بعض المهارات لتصبح مطور أو صانع لهذه التقنية مثل مهارات STEM وهي مهارات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات وهي اختصار Science، Technology، Engineering، Mathematics. والابداع والابتكار والقدرة على التعامل مع الأجهزة الإلكترونية الحديثة، ايضًا أن تتمتع بالتركيز العالي ومواكبة التقنية وحب الصناعة السنيمائية والخيال الواسع والدقة (مواد تخصص الحاسب الآلي التي تشمل مواضيع في الواقع الافتراضي) 1-التفاعل بين الانسان والحاسب Interaction between the human and the computer 2-العاب الحاسوب Computer Games 3- المحاكاة Simulation 4-هندسة العمارة Architecture (الواقع المعزز) AR (Augmented Reality) الواقع المعزز هو من التقنيات الجديدة التي ظهرت مؤخرًا وهو تقنية تربط الواقع الحقيقي بالواقع الافتراضي عن طريق دمجهما ببعضهما البعض؛ بحيث تكون هناك أجسام افتراضية مدرجة في الواقع الحقيقي تستطيع أن تتفاعل معها، وعلى سبيل المثال: لعبة Pokémon Go حيث أنها تستخدم واقعك الحقيقي لتدرج الـ Pokémon، مرت هذه التقنية بعدة مراحل وسوف نستعرض معكم تاريخها. تعود تقنية الواقع المعزز إلى آواخر سنوات 1960 و1970، ففي عام 1962 تم اختراع جهاز يُسمى Sensorama وهو جهاز يحاكي الدراجة النارية بالصوت والصورة وحتى الرائحة وفي عام 1966 تم تطوير أول جهاز عرض ثلاثي الأبعاد على شكل خوذة رأس وقبل عام 1990 كانت هذه التقنية حكرًا على الشركات الكبرى للمحاكاة والتدريب قبل أن تصل لنا في عام 2008. (مجالات الواقع المعزز) يتم ادراج هذه التقنية في الصناعات التحويليّة والتدريبات العسكرية بحيث يضعون أهداف كمجسمات افتراضية في واقع المتدرب الحقيقي، وتستخدم في التصميم الهندسي والروبوتات. (بعض التقنيات لصناعة تطبيق يستخدم تقنية الواقع المعزز) من أهم الأدوات والتطبيقات البرمجية المستخدمة في تطبيقات الواقع المعزز أول البرمجيّات هو eclipse، وهو عبارة عن ورشة عمل لكتابة الأكواد الخاصة بإنتاج التطبيقات التي تستخدم تقنية الواقع المعزز وهذا البرنامج يحتاج إلى بعض الأدوات وهي: 1- Java JDK وهي حزمة التطوير الخاصة بلغة JAVA وتستخدم لكتابة الأكواد البرمجية 2- Android SDK حزمة تطوير خاصة بتطبيقات منصة Android 3- Cygwin بيئة تمكنك من كتابة اكواد اليونكس في الويندوز 4- Vuforia حزمة التطوير لبناء تطبيقات الواقع المعزز 5- Metaio حزمة تطوير شبيهه بـVuforia ولكنها تختلف بأنها تدعم 3D و Vuforia تدعم 2D 6- AndAR مكتبة برمجية تستخدم للمساعدة في تطبيقات الواقع المعزز 7- Jme حزمة التطوير لبناء الألعاب على المنصات المختلفة (تطبيقات الواقع المعزز) هناك العديد من التطبيقات على تقنية الواقع المعزز سيتم ذكر بعضها استخدام الواقع المعزز في التسوق online؛ حيث يتاح للمستخدم أن يجرب الأثاث على منزله قبل البدء في شرائه و مثال على ذلك هو تطبيق Ikea place. يمكن أن تستخدم ايضًا في التعليم بحيث تصبح الصفوف المدرسية أكثر متعة وتشويق ويصبح الأمر كالخيال العلمي يمكن أن تستخدم هذه التقنيات في المستقبل في الصناعة بحيث يكون هناك تجسيد لكامل المنتج بكامل تفاصيله بتقنية الواقع المعزز بدلًا من إهدار الطاقات وزيادة التكلفة في تصنيع نسخة تجريبية على أرض الواقع (الشركات الحاضنة) هناك الكثير من الشركات التي تسعى وبجهد لاستخدام الواقع المعزز وتضمينه ضمن منتجاتها والسعي بتفوق في هذا المجال بحكم أنه مجال واعد 1-شركة جوجل تعاونت مع شركة Magic Leap وانتجت Hour Blue 2-Magic Leap شركة لها دخول قديم في مجال الواقع الافتراضي وهي تعمل على ترسيخ مفهوم جديد وهو الواقع السينمائي وهو غمر المستخدم في الأجسام ثلاثية الأبعاد 3- شركة أبل التي قامت بشراء شركة Metaio وقامت بتطوير متصفح مجاني خاص بالهواتف يقوم بالدخول إلى كاميرا المستخدم وموقعه ويسمح بإضافة الأجسام ثلاثية الأبعاد يسمى Junaio 4- شركة مايكروسوفت قامت بتصميم نظارات HoloLens تحتوي على عدة عناصر مجسات لتتبع حركة الرأس ومستشعرات الصوت وكاميرا ذات استشعار عميق لالتقاط معلومات ثلاثية الأبعاد ووحدة معالجة مركزية وأخرى رسومية تعمل مع بعضها البعض لاتباع أوامر المستخدم (مميزات وسلبيات الواقع المعزز) 1- أهم ميزة في الواقع المعزز أنها تقلل الجهد والتكلفة عند استخدامها في كثيرٍ من المجالات وبالخصوص مجال التجارة والصناعة 2- لها فائدة في التعليم لتوضيح الأفكار الغامضة في الدرس 3- مفيدة أيضًا في القطاع العسكري من أهم سلبيات الواقع المعزز أنها ليست آمنة؛ فيمكن للمطور الاطلاع على موقعك (نبذة عن الواقع المختلط) هي تقنية نشأت من تطور تقنية الواقع المعزز لذا فهي بيئة هجينة تدمج ما بين الواقع الافتراضي والواقع الحقيقي و هذه التقنية نادرة جدًّا تستخدمها شركة Magic Leap بالإضافة إلى شركة مايكروسوفت التي طبقت هذه التقنية من خلال Hololens، الواقع المختلط تقنية رائعة جدًا وفي الفيديوهات التي تنشرها شركة Magic Leap تظهر لنا التقنية كطفرة تغيير في العالم، تخيّل أنك تجلس على أريكة منزلك ثم تصرخ "تويتر" ثم تراه يظهر أمامك دون الحاجة لهاتف أو نظارات أو أي جهاز وسيط، وتقلب صفحات المواقع عن طريق تحريك بصرك أو رأسك... إنها تقنية مبهرة حقًّا وسينتج عنها تطور مبهر في عالم التقنية. (المراجع) 1- https://technologyreview.ae/بين-الواقع-الافتراضي-والواقع-المعزز/ 2- https://visual-ex.com/ar/2019/08/21/ما-هو-الواقع-الافتراضي،-الواقع-المعزز/ 3- http://kenanaonline.com/users/edunet/posts/253235 4- https://sites.google.com/site/virtualreality20162018/habitat 5- http://eman1437blogaddress.blogspot.com/p/blog-page_36.html 6- https://sites.google.com/site/portfolioff3/maha/4 7- https://www.new-educ.com/تقنية-الواقع-المعزز-في-التعليم