للمرة الأولى: تقنية تحليقٍ باستخدام الأمواج فوق الصوتية

استطاع باحثون من جامعة ساسيكس تطويرَ تقنيَّةٍ تستطيع جَعْل الصوتِ يلتفُّ حول العقبات، ويستطيع رَفْعَ جسمٍ فوقها.

(لاوية الضوء) (SoundBender)؛ وهي واجهةٌ وسيطةٌ قادرةٌ على إنتاج حُزَمٍ ديناميكية ذاتيَّةِ الانحناء، تستطيعُ رَفع الأجسام الصغيرة، وتعطي معلومات عن العقبة التي تواجهُها.

فهذه التكنولوجيا التي عُرِضتْ في الندوة الــ31 لتكنولوجيا المستخدم وبرامج واجهته؛ التي عقدتها جمعيَّةُ الحاسوب والمكننة (ACM: Assosiation for Computer and Machinery) في برلين يوم 15 تشرين الأول تتغلَّبُ على مشكلتين أساسيتين في أنظمة الرَّفع السابقة بالموجات فوق الصوتية؛ التي لم تكن قادرةً على إنتاج حقولٍ صوتيّةٍ بالتعقيد نفسه، ولم تستطعْ تجاوزَ العقبات عند توضُّعِها بين محوِّلات الإشارة في النظام، وبين الجسم المحلِّق بالصوت.

يقول الباحثون في جامعة ساسيكس: "هذه  خطوة كبيرة في مجال التحليق بالأمواج فوق الصوتية، وهي تتغلَّبُ على سيّئة كبيرة كانت تُعيق التطوَّر في هذا الحقل، وقد حقَّقنا تحكُّمًا ديناميكيًّا متجاوبًا، وقد أصبحتِ التعديلات في الزمن الحقيقي على بُعد خطوةٍ واحدة فحسب".

تغلَّب باحثو جامعة ساسيكس على هذه التحدِّيات عن طريق تطوير نظام هجين؛ يجمع بين تعدُّديَّةِ مصفوفاتِ محوِّلات الإشارة ذات الأطوار المحدَّدة (PATs) مع دقَّة المواد الخارقة المُعدَّلة (Metamaterials)، ومع التخلُّص من محدودية دقَّة حَقل الصوت، وتغيُّرات كلِّ واحدة من هذه العمليات المُطبَّقة المذكورة.

وتُمكِّنُ هذه التكنولوجيا المستخدمينَ من الحصولِ على معلومات عن عقبة معينة لمسيًّا، وأن يرتفعَ الجسمُ فوق هذه العقبة؛ إضافةً للتعامل مع الأجسام غير الصلبة؛ مثل تغيُّر اتِّجاه لهبِ شمعة.

فالمواد الخارقة تُعطي نغمةً منخفضة بتقنية SoundBender؛ لتنتج حقلًا صوتيًا بدقَّة مكانية عالية، بينما تُضيف محوِّلاتُ الإشارة مطالًا ديناميكيًا، وتحكُّمًا طوريًا في الحقل الصوتيّ.

تابعوا الفيديو الآتي الذي يوضِّح هذه الخصائص

يقول الباحثون في الجامعة: "انجذبنا لهذا المشروع؛ بسبب التشابه بين التصوير الضوئيِّ ثلاثيِّ الأبعاد والصوتيات.

وقد كان المشروعُ رحلةَ اكتشاف عظيمة، ساعدتنا على فهم أهمية الحصول على دقَّة مكانية عالية (باستخدام المواد الخارقة)؛ أيْ التقنيات المُحتاجة لدمج محوِّلاتِ الإشارة مع المواد الخارقة، وأنا سعيدٌ جدًا؛ لأنَّنا نستطيع مشاركةَ هذه الرؤية مع بقية المجتمع العلميّ."

ويفتح المشروع أفاقًا جديدة في عملية التحليق فوق الصوتيّ؛ والتي لها حسنةٌ أساسية لا توجد في تقنيَّات التحليق الأخرى؛  لأنَّها لا تحتاج خصائصَ فيزيائيةً مُعيَّنة في الجسم المُحلِّق؛ مثل الخصائص المغناطيسية أو الكهربائية؛ ولذلك يُمكن تطبيقُها على مجال واسع من المواد، من ضمنها السوائل والطعام.

وكان مفهوم الحزم الملتوية ذاتيًا يُستخدم في التطبيقات الهندسية؛ لعزْل الأبنية عن الضجيج، أو حماية بعض المناطق من الهزَّات الأرضية، لكنَّها للمرة الأولى يُتبنَّى فيها في عملية التحليق الصوتيّ.

يُمهِّد النظام الهجين لعددٍ من التطبيقات المُمتعة، من ضمنها تجاربُ تعليمية جديدة في أثناء العروضِ في المتاحف، وألعابٌ لوحية مُعزَّزة بمستوى جديد من التفاعلية، والقدرة على توجيه الروائح المُنبعثة من مُعطِّرٍ ما إلى حيث نريدها بالتحديد، والقدرة على التحكُّم بالأشياء غير الصلبة؛ (مثل الجليد الجافِّ أو النار)، والقدرة على مزامنتها مع حركة الموسيقى.

يقول الباحثون في جامعة ساسيكس:

"نسعى بعد اختراعنا الكبير إلى صُنْع جهاز يستطيع الالتفافَ حول أجسام أكبر حتى العقبات المتحركة ربَّما؛ فنحن نعمل على جَعْل حزمةِ الجهاز فعَّالةً مع تردُّدات الصوت كلها.

فهذا قد يسمح -على سبيل المثال- بإرسال موسيقى راديو ما عبر زاوية، أو صُنْع مناطقَ صامتة ضمن حلبة الرقص."

 ما هي التطبيقاتُ الأخرى التي تستفيد من التقنية؟