Portal-ble؛ نظام واقع معزز محمول على هاتفك الذكي

طور باحثون في جامعة براون Brown نظام الواقع المعزز الجديد المحمول Portal-ble، وهو اختصارٌ للكلمتين "Portal" وتعني منفذ، و"Portable" وتعني محمول (3)، وهو عبارة عن نظام برمجي يتيح للمستخدمين وضع أشياء افتراضية في الخلفيات الواقعية، واستخدام أيديهم للتعامل مع تلك الأشياء طبيعيًّا كما لو كانت موجودة حقًا، وذلك بالاعتماد على الهواتف الذكية بوصفها بوّابات نفاذ للعالم الافتراضي (1).

الواقع المعزز المعتمد على الأجهزة المحمولة بين الماضي والحاضر

أتاحت بعض أنظمة الواقع المعزز Augmented Reality في التسعينيات -مثل ARQuake و Exploring MARS- أن ينتقل المستخدم في عالم يحوي مزيجًا من كيانات مادية حقيقية وأخرى افتراضية، وأن يتفاعل مع هذه الكيانات ضمن حيز مكاني واسع (2)؛ لكنّ ذلك كان يشكل عبئًا على المستخدم؛ إذ تطلّب الواقع المعزز -فيما مضى- أن يحمل المستخدم عددًا لا بأس به من المعدات -كالسماعات والقفازات وعصي التحكم (3)، إضافة إلى حاسب شخصي- لاختبار هذه التجربة المثيرة (2). ومع مطلع القرن العشرين، أخذ حجم أجهزة الحوسبة العالية الطاقة يتضاءل، وظهرت الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية؛ مما جعل AR أخف وزنًا، وأسهل حملًا، ومن ثم أكثر شعبيةً وانتشارًا (2).

قال جيف هوانغ Jeff Huang؛ الأستاذ المساعد في علوم الحاسوب في جامعة Brown والذي طور النظام مع طلابه: "ستكون تقنية الواقع المعزز طريقة جديدة ورائعة للتفاعل، أردنا أن نصنع شيئًا يجعل الواقع المعزز محمولًا حتى يتمكن الأشخاص من استخدامه في أي مكان دون استخدام سماعات رأس ضخمة، وأن يتفاعلوا مع العالم الافتراضي بطريقة طبيعية باستخدام أيديهم" (1).

مراحل تطور الواقع المعزز الجديد على الأجهزة المحمولة

بناء الأنموذج الأولي

أنشأ فريق المطورين بدايةً أنموذجًا أوليًّا يحقق تتبع اليد المحمول الثلاثي الأبعاد portable 3D hand tracking، وذلك استنادًا إلى اعتبارات التصميم، وأساسيات التفاعل والتنقلات، وبما يتوافق مع مبادئ الفيزياء ومظهر الكائن، ويتكون هذا الأنموذج من (1،2):

• هاتف ذكي.
• وحدة تتبع حركة اليد: هي مستشعر صغير للأشعة تحت الحمراء مُثبَّت على الوجه الخلفي للهاتف، ويتتبع موضع يد المستخدم نسبةً إلى أشياء افتراضية؛ مما يتيح للمستخدم التقاط الأشياء، وتدويرها، وكذلك تكديسها، أو إسقاطها.
• وحدة حساب مزودة بأنموذج تصنيف مُدرّب لإيماءات/ حركات اليد.

مكونات الأنموذج الأولي لنظام Portal-ble

مصدر الصورة (3)

تحديد مشكلات الاستخدام 

بعد وضع الأنموذج الأولي اختبره عددٌ من الباحثين والمستخدمين عمليًّا بهدف تقصّي مشكلات الاستخدام، وقد رُصِدت مشكلات على أكثر من محور (2):

• مشكلات الاستخدام مع التفاعلات الحرة (قضايا الإدراك):

  تشمل قضايا الانتقال والوصول إلى الكائن الافتراضي، ومنها صعوبة تقدير المسافة المتبقية للوصول إلى الأشياء الافتراضية.

• مشكلات التعامل مع الأشياء الافتراضية:

  كصعوبة إمساك الأشياء وإفلاتها، وتأثير الضجيج الناتج عن تداخل الأشعة تحت الحمراء الضالة في تحديد اللحظة التي تكون فيها اليد في المكان الصحيح لالتقاط الشيء وتوجيهه.

• مشكلات سلوكية:

  تتمثل في عدم معرفة المستخدمين لكيفية توظيف الهواتف الذكية لتكون منافذ إلى العالم المعزز؛ إذ افتقر عديدٌ منهم إلى المحاكاة العقلية المنطقية للتفاعلات المباشرة مع الأشياء الافتراضية من خلال الهواتف الذكية؛ مما جعلهم يبذلون جهدًا عقليًّا وبدنيًّا إضافيًّا.

بعد تحديد مشكلات الاستخدام ودراستها، صُمِّمَ ونُفِّذَ نظام جديد سمي بـPORTAL-BLE، يأخذ هذا النظام بعين النظر قضايا الانتقال والوصول، وسهولة التفاعل مع الأشياء الافتراضية، كذلك يحسّن من الإدراك السلوكي عن طريق تنمية التحكيم والإدراك العقلاني في التفاعلات الحرة المعتمدة الهواتف الذكية. من أبرز الإجراءات والتحسينات المتبعة في هذا النظام (1،2):

• إضافة مؤشرات ضوئية وصوتية لتتبُّع السياقات المكانية، فمثلًا يظهر محيط أخضر حول الأشياء الافتراضية عندما تكون قريبة كفاية ليلتقطها المستخدم، كذلك تسمح الإشارات الصوتية له بتقدير المسافة الفعلية، وذلك اعتمادًا على أصوات تتغير بدرجات متفاوتة حسب القرب أو البعد عن الشيء الافتراضي (مفهوم عجلة التقدم- Progress Wheel).
• إضافة مؤشرات تحدد فيما إذا كان الجسم الافتراضي في متناول اليد، فمثلًا يتغير لون المحيط من اللون الأخضر السابق إلى اللون الأزرق عندما يصبح الشيء في متناول يد المستخدم.
• إضافة مؤشرات لمسية اهتزازية عند إمساك الأشياء الافتراضية.
• تطوير آلية التفاعل المتكيف بهدف إنشاء يد حرة أكثر موثوقيةً وطبيعية عند التقاط الأشياء الافتراضية وإزالتها ونقلها وتدويرها، فقد أُعيد تصميم الآليات الأساسية للتفاعل بناءً على النتائج التي تُوصِّل إليها بشأن معالجة المحتوى.
• إجراء معايرة تفاعلية في سبيل مساعدة المستخدم على إنشاء أنموذج عقلي للتفاعل المباشرة اعتمادًا على الملاحظة والممارسة.
• تلقي ملاحظات المستخدمين في مراحل التجربة جميعها.

الرؤية المستقبلية

أظهرت الدراسة التجريبية أن نظام Portal-ble أكثر فعالية وإرضاءً على نحو ملحوظ من الأنموذج الأولي، فقد أوشكنا -بفضل التطورات الأخيرة في نماذج الشبكات العصبونية التلافيفية CNN لوحدة معالجة التصاميم الرسومية GPU في كاميرات الـRGB، وكذلك تطورات أجهزة الـHMDs مع تتبع حركة اليد باستخدام كاميرات العمق مثل HTC Vive Pro  وHololens 2- أن نصبح قادرين على التقدير الدقيق لمواضع اليد الحرة والحركات الإيمائية، وبالتالي؛ قد تجعل تحسينات قابلية الاستخدام وجودة التتبع من التفاعل الحر طريقة إدخال قياسية عند التعامل مع الواقع المعزز المعتمد على الهواتف الذكية.

يُذكَر أنه شملت الدراسات حتى الآن تحقيقَ التفاعل الحر في المساحة الواقعة خلف الهاتف الذكي باستخدام كاميرا مقابلة للعالم، لكن لم تتناول بعد مساحة التفاعل قُبالة المستخدم، وقد تُرِك البحث في هذا الموضوع إلى المستقبل (2).

المصادر: