الهندسة والآليات > التكنولوجيا
مجموعة الإعلام الملموس
تخيل أنك أمام قطعة مكونة من 900 وتد مستقل، يتحرك كل منها بشكل ديناميكي معتمدةً على حركات يد شخص موجود في مكان آخر من الغرفة أو في مكان ما في هذا العالم.
تمكن الباحثون في مختبرات الإعلام في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) (هيروشي إيشاي، دانييل ليذنجير وشين فولمر) من اختراع شاشة عرض ديناميكية الشكل أطلقوا عليها اسم "inFORM".
تعتمد فكرة هذا الاختراع على التواجد عن بعد فيزيائياً، حيث يتمكن الناس من الإشارة إلى الأشياء، لمسها والتحكم بها عن بعد عبر مسافات قصيرة أو طويلة.
تمكنك هذه القطعة عبر التحكم بالأوتاد من صنع أشكال مختلفة من دون لمسها، حيث تتم حركات اليد أمام حاسوب موجود في منطقة ثانية، فمثلاً يمكنك بشكل افتراضي تقليب صفحات كتاب، الإمساك بشيء ما وحتى نقل مصباح يدوي وتحريكه.
يتألف نظام inFORM من:
900 مُشَغِل ميكانيكي: تقوم بالكشف عن تغيرات الشكل.
كاميرا: موجودة في مقدمة النظام مهمتها ملاحقة التفاعل بين المستخدم والأشياء.
مُرسِل ضوئي: يستخدم من أجل التغذية البصرية العكسية.
يتوضع 900 وتد ضمن مساحة (381*381 mm²)، هذه الأوتاد مصنوعة من البولسترين وموصولة مع محركات. مقطع الوتد (9.525 mm²)، المسافة بين الأوتاد (3.175 mm)، بإمكان الأوتاد أن ترتفع لِ (100 mm) عن السطح.
يتصل كل وتد مع مُشَغِل من خلال قضيب دفع-سحب، مما يسمح بترتيب متقارب للأوتاد بغض النظر عن حجم المُشَغِلات. وبذلك يكون النظام بارتفاع 1100mm. يمكن تغيير وضعية ومحددات المتحكمات التفاضلية التكاملية (PID) لكل وتد، وذلك لتأمين تغذية عكسية تعمل باللمس بأوتاد ذات قساوات مختلفة.يسمح لنا هذا التحكم أيضاً بتحديد استهلاك الطاقة لكل وتد لنتجنب إحراق المحركات. أما ارتفاع وقساوة الوتد فيتم تمثيلها بخريطة ارتفاع بسعة (8 bit) وذلك عبر طبقات أساسية مختلفة الأشكال أو مباشرةً برسم البيانات. تُرسَل خريطة البيانات بعدها إلى المُتحكِمات الصغرية، وبشكل مشابه، يمكن استقبال قيم الارتفاعات للأوتاد جميعها بواسطة الناقل. وتستخدم هذه الأوتاد لملاحقة التغيرات في شاشة المستخدم واعتبارها كَدَخل.
تم قياس القوة التي يطبقها كل وتد من خلال مقياس رقمي دقيق، حيث أظهر المقياس انَّ كل وتد يُطَبِق قوة قيمتها (1.08 N) تكافئ (100 g) بالوزن. أما السرعات المتوسطة إلى الأسفل والأعلى فتمَ قياسها من خلال كاميرا عالية السرعة وكانت النتيجة (0.644 m/s) للأسفل و (0.968 m/s) للأعلى.
نظرياً، تستهلك الأوتاد في النظام نحو (2700 watt) باعتبار ذروة استهلاك كل مُشَغِل (3 watt). ولكن عملياً، ظهر بالقياس أنَّ الاستهلاك الفعال خلال الحركة هو (700 watt).
هذا الفرق بين القياس النظري والعملي ناتج عن الاحتكاك، حيث تحافظ الأوتاد على وضعيتها الساكنة من دون استخدام طاقة. لذلك، الطاقة المستهلكة للحفاظ على شكل معين هي أقل من (300 watt) لأنَّ الخرج الفعال لمزودات الطاقة ذات توتر (12 volt) هي 83%. أما المعيار التصميمي الحرج خلال تجميع المُشغِلات هو التبديد الحراري، وذلك باستخدام صفين من خمس مراوح (120 mm) لتبريد المُشَغِلات.
_ أما الموصلات فهي عبارة عن قضبان من النايلون تتوضع ضمن أغلفة بلاستيكية، تقوم بنقل القوة ثنائية الاتجاه عبر انحناء من مقياس كمون ذو محرك.
يوجد في النظام ستة مقاييس كمون على لوحة دارات مثبتة ذات تصميم، يتم تشغيلها من خلال متحكم منطقي (Atmel ATMega 2560) ودارات لقيادة المحركات.
تتم قراءة المواقع الخطية بواسطة محولات تماثلية رقمية بِسَعَة (10 bit) ضمن المتحكمات الصغرية، مُمَكِنَةً المستخدم من الإدخال وتصحيح المواقع بواسطة المتحكمات التفاضلية التكاملية (PID).
بالإضافة لذلك يتضمن النظام 150 لوح مُرتب ضمن 15 صفٍ من القنوات العمودية، كل قناة فيها (5x2) لوح.
توصل هذه الألواح مع الحاسوب عبر خمس ناقلات متصلة ب USB. أما تردد عمل النظام هو( 60 Hz) محددة بِ: سرعة كل ناقل (115200 bps)، رسالة تحكم بِسَعَة (8byte) وثلاثين لوحاً لكل ناقل.
فيديو يوضح عمل هذه الأوتاد:
يتم اختبار نظام inFORM في مختبرات الإعلام في MIT، وذلك بالتعاون مع المخططين العمرانيين، لأنهم يستطيعون بناء وتعديل النماذج في الوقت الحقيقي عبر مسافات كبيرة بالإضافة لإظهار التغييرات بشكل مباشر في النموذج الرقمي المتَضَمَن فيها.
بالإضافة لذلك وبما أنَّ inFORM يعطي شكلاً فيزيائياً للحسابات لذا من الممكن أن يساعد في صناعة الرعاية الصحية، حيث يمكن أن يتم تصفح عمليات المسح الضوئي الجيني بشكل سريع ضمن طبقات مما يساعد في عرض البيانات ثلاثية الأبعاد بشكل أفضل. ويمكن استعمال هذا الاختراع في صناعات أخرى تستخدم كميات ضخمة من البيانات.
تعتبر inFORM خطوة كبيرة في سبيل تحقيق هدف البروفيسور إيشاي من أجل ردم الفجوة بين الحواسيب والبشر، حيث امتلك إيشاي رؤية باهرة حول منح شكل فيزيائي للمعلومات الرقمية عبر إعطاء إمكانية للتحكم بالبيتات (bits) من خلال الأيدي وإدراكها عبر الحواس.
* يمتلك إيشاي رؤية جديدة تدعى الذرات المتطرفة "Radical Atoms”، يهدف من خلالها إلى جعل الذرات ترقص أو بعبارة أخرى خلقُ جيل افتراضي من المواد التي تغير شكلها ومظهرها ديناميكياً.
يقول إيشاي: قريباً، ستستطيع الهواتف، الحواسيب والأثاث أن تتواصل معنا.
مشروع Transform:
يعمل إيشاي الآن على مشروع جديد أطلق عليه اسم "TRANSFORM”، يُمَكِن أي مادة من تغيير شكلها. فعلى سبيل المثال، يمكن للكراسي المتحركة أو أسِرَة المستشفيات أن تغير من شكلها لتؤمن الراحة والاسترخاء للمرضى بدلاً من أن تسبب لهم آلاماً في الظهر.
يدمج مشروع "Transform" بين التكنولوجيا والتصميم حيث يظهر تحول الأثاث من قطعة ساكنة إلى آلة ديناميكية تتم قيادتها من خلال تدفق المعلومات والطاقة. وهو مستوحى من التفاعل الديناميكي بين الرياح والمياه مع الرمل في الطبيعة.
يتألف هذا العمل من: ثلاث شاشات ديناميكية الشكل تقوم بتحريك أكثر من ألف دبوس إلى الأعلى والأسفل بتقنيات الزمن الحقيقي لتحويل سطح الطاولة إلى شاشة ميكانيكية بغية جعل سطحها شاشة ديناميكية ملموسة.
يلتقط حساس موجود ضمن الجهاز الطاقة الحركية للمشاهد، وتقوم هذه الطاقة بقيادة الحركة الموجية التي تقوم بها الأبر الديناميكية.
فيديو يبين بدايات مشروع TRANSFORM:
في النهاية يقول إيشاي: "المستقبل ليس لنتنبأ به بل لنبتكره، لذا علينا أن نحلم بنوع المستقبل الذي نريد أن نراه". ويضيف: بحلول عام 2100 سنكون جميعاً قد رحلنا ولكنَّ أحفادنا سيكونون أحياء وبهذه الطريقة سوف لن تنتهي الحياة. علينا أن نمتلك رؤية، علينا أن نكون رواداً، أن نصعد الجبال ابتداءاً من السهل وعندها سنكون من أوائل المكتشفين الذين اقتحموا قمةً جديدة.
مصادر المقالة: