لمس واقعیت مجازی ممکن شد

پژوهشگران بریتانیایی موفق شدند سیستمی ابداع کنند که با استفاده از فناوری فرالمسی و واقعیت مجازی می‌تواند لمس کردن اجسام مجازی معلق در هوا را ممکن کنند. به این ترتیب می‌توان گفت که توانایی لمس تصاویر سه‌بعدی ممکن شده است.

کد خبر: ۱۱۸۷۰۸۳

تاریخ: ۱۷ آذر ۱۳۹۳ - ۱۱:۳۹

به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) و به نقل از سیناپرس، این سیستم با استفاده از امواج صوتی هولوگرام‌های قابل لمس در فضای آزاد ایجاد می‌کند به طوری که از این پس می‌توان اشیا سه‌بعدی مجازی را با دست لمس کرد. علاوه بر دیدن و شنیدن، افزودن حس لمس کردن به واقعیت مجازی آن را به دنیای فیزیکی واقعی وارد می‌کند. به این ترتیب می‌توان از مزایای واقعیت مجازی در دنیای مادی بهره برد. برای مثال قابلیت لمس اندازه و شکل ظاهری اجسام مجازی به پزشکان اجازه خواهد داد تا با دست‌هایشان توموری که دستگاه سی‌تی اسکن تشخیص داده را لمس و معاینه کنند. دیگر اینکه بازدیدکنندگان موزه می‌توانند کپی مجازی از آثار فوق‌العاده با ارزش را در دستان خود لمس کنند، در حالی که آثار واقعی پشت حفاظ شیشه‌ای امن باقی مانده‌اند.

بن لانگ و همکارانش از دانشگاه بریستول بریتانیا به تازگی موفق شدند فناوری فرالمسی را ارتقا دهند. آنها توسط فناوری فرالمسی‌ که قبلا ابداع کرده بودند برای مثال می‌توانستند طرح دوبعدی برجسته از خطوط یک نقشه را روی صفحه نمایش ایجاد کنند اما در نسخه جدید این فناوری با استفاده از امواج صوتی فرکانس بالایی که توسط مجموعه‌ای از بلندگوهای کوچک پخش می‌شود می‌توانند حس لمس کردن جسم نامریی و شناور در هوا را القا کنند.

پژوهشگران برای رد شدن از خطوط زمینه و رسیدن به شکل کامل، از حسگر جهش حرکتی برای دنبال کردن موقعیت دقیق دست کاربر استفاده کردند. با دانستن محل دقیق دست نسبت به جسم مجازی، سیستم می‌تواند امواج فراصوتی را در زمان و فرکانس مناسب پخش کند تا حس لمس کردن بخش‌های متفاوت جسم (بالا، پایین و طرفین) به کاربر القا شود. به این ترتیب تصور وارسی کردن سطح یک جسم در کاربر ایجاد می‌شود در حالیکه او دستش را در فضای خالی حرکت می‌دهد. در واقع الگوهای پیچیده امواج فراصوت می‌توانند پراش هایی در هوا ایجاد کنند که از دید انسان، شبیه به تصاویر سه بعدی معلق در هوا نمایان می‌شوند.

سباستین کورتز از طراحان واقعیت مجازی در فرانسه می‌گوید: « بدون حس لامسه دیدن جسم هولوگرامی همانند دیدن رویا در خواب است، به این صورت که تنها می‌توان آن را تماشا کرد و هیچ بازخوردی از آن و محیط اطرافش نمی‌توان گرفت.»

تا کنون، پژوهشگران هولوگرامی اشکال سه‌بعدی مختلفی از جمله کره و هرم را ایجاد کرده‌اند و به نظر می رسند این اجسام مجازی به آرامی در فضا ارتعاش می‌کنند. با وجود محدود بودن مقدار جزییاتی که می‌توان در جسم مجازی نشان داد، با استفاده از بلندگوهای ریز بیشتر می‌توان وضوح و قدرت تفکیک‌پذیری بهتری ایجاد کرد. به هر حال برای یک تجربه همه‌جانبه از جسم سه بعدی مجازی لازم نیست که شکل و جزییات آن به صورت کامل نشان داده شود. حتی با وجود عدم مطابقت، مغز چیزی که می‌بیند و حس می‌کند را به متناسب بودن با تصویر کلی متمایل می‌کند.

در کنفرانس تکنولوژی آسیا، سیگراف که چند روز پیش در شنزن چین برگزار گردید طرح جامعی از فناوری واقعیت مجازی سه بعدی قابل لمس ارایه شد.

واقعیت مجازی

واقعیت مجازی فناوریی است که به کاربر اجازه می‌دهد تا با یک محیط شبیه‌سازی رایانه‌ای تعامل داشته باشد.محیط‌‌های واقعیت مجازی در واقع وسایلی برای اندرکنش تصویری انسان با رایانه هستند و گاهی دارای حسگرهای صوتی یا لمسی برای تعامل بیشتر با کاربر هستند. واقعیت مجازی که به آن محیط چند رسانه‌ای همه‌جانبه هم گفته می‌شود، یک محیط شبیه‌سازی کامپیوتری است که می‌تواند حضور فیزیکی را در یک محل و در یک دنیای واقعی و یا یک دنیای مجازی شبیه‌سازی کند. دستگاه‌های فناوری لمسی شامل اطلاعات لمسی هستند و به عنوان نیروهای بازخورد در صنایع پزشکی و نظامی به کار می‌روند. محیط‌های شبیه‌سازی شده می‌توانند مانند محیط‌های زندگی واقعی و یا به صورت کاملا متفاوت باشندمثل آنچه در محیط‌های بازی دیده می‌شود.

هولوگرام یا تمام‌نگاری

در هولوگرام یا تمام نگاری اطلاعات مربوط به هر سه بعد در تصویر ثبت شده است و ناظر از دیدن آن احساس برجستگی در تصویر می‌کند. بعد در برجسته‌نمایی را می‌توان بعد کاذب نامید، زیرا فقط از زاویه‌ای که دوربین‌ها موقع عکسبرداری مستقر بوده‌اند می‌شود تصویر را مشاهده کرد، در حالی که در هولوگرام، منظره بازسازی شده را از زوایای متعدد می‌توان دید و ناظر با حرکت دادن سر خود، تاثیر ناشی از اختلاف نقطه دید را حس خواهد کرد.

در سال ۱۹۴۷ دنیس گابور دانشمند انگلیسی هولوگرام را پیش‌بینی کرد، ولی نتوانست آن را به طور عملی به نمایش درآورد. این کار تا اوایل دهه ۱۹۶۰ یعنی زمان اختراع نوع خاصی از منبع نور لیزر به تعویق افتاد. در اواخر قرن 19 در یک تکنیک تئاتری به نام روح پپر خطای دید فردی که می توانست ظاهر و غیب شود، خلق شد. این نوع از تئاتر شگفت انگیز با تعداد زیادی شیشه که تحت زاویه‌ای قرار گرفته بودند، بیننده‌های زیادی را مجذوب کرد. حال با گذشت بیش از 100 سال تکنولوژی جدیدی جایگزین شیشه شده و طوری طراحی شده که می‌تواند به طور مستقیم فیلم و تصاویر کامپیوتری را ادغام کند. این تکنولوژی باعث می‌شود بینندگان تصاویر هولوگرامی را در یک برنامه شبه زنده مشاهده کنند. اکنون افراد ( زنده یا مرده)، توسط گرافیک‌های سه‌بعدی و سایر تصاویر کامپیوتری می‌توانند ظاهر شوند و یا غیب گردند بدون اینکه بیننده متوجه نحوه نمایش آن شود.

خطای دید هولوگرامی

برای ایجاد این خطای دید، یک پروژکتور یا صفحه نمایش، تصویری از زمینه محیط انتخابی را به صفحه براق و آینه‌ای سکوی نمایش برخورد می‌دهد. بازتاب تصویر از صفحه به فویلی که تصویر سه‌بعدی را می‌سازد برخورد می‌کند. فویل تحت زاویه 45 درجه با سکوی نمایش قرار گرفته است. به این ترتیب تصویر بر روی فویل نقش می‌بندد، به طوری که بینندگان تصویر سه بعدی را می بینند اما قادر به دیدن فویل نیستند.

تصویر ایجاد شده سطوح مختلفی می‌تواند داشته باشد، از در و دیوار و پنجره گرفته تا تصاویر سه اینچی، از دایناسوری که به یک هنرپیشه در یک اجرای زنده حمله ور شده تا خواننده‌ای که مرده است ولی در یک کنسرت زنده ظاهر می‌شود.

آن چه در ابتدا به صورت یک حقه تئاتری صد سال پیش آغاز شد امروزه واکنش‌های چشمگیری را در بینندگان اجراهای مختلف ایجاد می‌کند.

در واقع هولوگرام‌ها تنها الگوهای پراش نور هستند. وقتی نور پراکنده شده از جسم را ضبط کرده و سپس آنرا بازسازی می‌کنند، یک جسم سه بعدی ظاهر می‌شود که گاهی ممکن است جسم اصلی دیگر وجود نداشته باشد.

از انرژی به ماده و برعکس

روانشناسی به نام پریبرام توضیح می‌دهد که «جسم انتزاعی مثل یک نقاشی که آن را به چشم می‌بینید به مولکولی در مغز ترجمه می‌شود، وقتی آن مولکول بعدها توسط حافظه فعال شود می توانید تصویر آن را دوباره ببینید. در واقع آن جسم انتزاعی به ذات فیزیکی اتصال پیدا کرده است . در واقع انرژی توانسته است خود را به ماده تبدیل کند.»او همچنین تاکید می‌کند که اجسامی که فکر می‌کنیم مادی هستند ممکن است نباشند.

کوچکتر از نوک سوزن

واقعیت اکثر چیزهایی که به عنوان ماده می‌پنداریم در واقع فضای تهی است . دکتر پل ژایش، استاد مهندسی هوا فضای دانشگاه سنت لوئیس توضیح می‌دهد که « یک اتم نقطه‌ای با ابری از الکترون‌ها است. اگر تمام فضای بین الکترون‌ها و هسته‌های هر اتم بدن انسان را حذف کرده و او را فشرده کنیم، انسان کوچکتر از نوک یک سوزن خواهد بود.

به عبارت دیگر، هر کدام از ما همانند یک هولوگرام اساسا یک الگوی پراش هستیم که به صورت مادی ظاهر می‌شویم. ماده‌ای که بیشتر فضای خالیست!»

انسان قادر به درک تنها 5 درصد از سرتاسر سیاره زمین با تمام ستاره‌ها و کهکشان‌هایش است. مابقی از انرژی تاریک و ماده تاریک ساخته شده‌اند. و دلیل اینکه ما نمی‌توانیم تمام آن را ببینیم این است که به آن قسمت از هولوگرام دسترسی نداریم.

دکتر ژایش خاطر نشان می کند: « همانگونه که انیشتین توضیح داده بود ماده و انرژی تبدیل پذیر به یکدیگرند و تنها در ذهن ما آنها نهادهای جداگانه‌ای هستند، هر یک از ما در حقیقت توده عظیمی از انرژی هستیم که در قالب فیزیکی فشرده شده ایم.»

او ادعا می‌کند اگر راهی برای تبدیل ما به پایه انرژی بود، انرژی بدست آمده از هریک از ما می‌توانست با انرژی حاصل از نیروگاه برق کلانشهرها برابری کند. همچنین اگر ما برخلاف ظاهر مادی‌مان در کل انرژی و فضای خالی هستیم، پس چرا دنیا یک هولوگرامی مشابه نباشد؟

ناپایداری کیهانی

مطالعه سیاه چاله‌ها منجر به نظریه‌ای می شود که واقعیت سه‌بعدی ما در حقیقت یک طرح هولوگرافیک از آنچه که در دو بعد وجود دارد است. علاقه به تصور دنیای هولوگرافیک به تازگی احیا شده است و کریگ هوگان پروفسور دانشکده نجوم و اختر فیزیک دانشگاه شیکاگو و رئیس مرکز اختر فیزیک ذره ای فرمیلب می‌خواهد ابزاری بسازد که به دانشمندان در درک بهتر ویژگی‌های هولوگرافیک جهان کمک کند.

بر طبق فرضیه پروژه فرمیلب فضا دو بعد است و بعد سوم به زمان پیوند خورده است. اگر این فرضیه صحت داشته باشد، دنیای سه بعدی ما خطای دید محض است.

بر طبق پروژه فرمیلب با فرض صحت این قضیه، خطای دید احتمالا ناقص و مبهم است همانطور که عکس ها و ویدئو ها اینگونه‌اند. چنین نقصی نوع خاصی از نویز یا ناپایداری را به حوزه زمان وارد می‌کند که توسط انتشار نور در جهات مختلف اندازه‌گیری شده است.

پروژه فرمیلب بر روی دستگاهی به نام هولومتر کار می‌کند تا این فرضیه را که دنیای ما یک هولوگرام ساده است اثبات کند و ناپایداری کیهانی را نمایان سازد.

ساخت یک هولومتر

هوگان می‌گوید: « هدف جواب دادن به این سوال اساسی است که آیا تلفیق فضا و زمان، عدم قطعیت کوانتومی موجود در موج و ذراتی مثل اتم‌ها و فوتون‌ها را شامل می‌شود یا خیر. شاید تمام واقعیت منبع محدودی از جریان اطلاعات و داده‌ها باشد. که اگر چنین باشد می‌توان نویز نمونه‌برداری شده را اندازه گرفت. این اندازه‌گیری به درک عملکرد ماده، انرژی و فضا در سطح بنیادی کمک خواهد کرد.»

در حال حاضر آزمایشات اولیه بر روی هولومتر به اتمام رسیده است اما تا اتمام پروژه، رفع نقص‌های احتمالی و رسیدن به نتیجه قطعی مدت زمان زیادی لازم است.