هل تخيلت نفسك يوماً وأنت تسبح في الفضاء أو تتجول في أعماق البحار, هل تخيلت نفسك يوماً نفسك تقود طائرة أو تطارد وحوش ضارية في الغابات. إطمئن فأنت تستطيع تحقيق ذلك كله وأنت داخل غرفة أنيقة ومكيفة دون التعرض لأي أذى!!
إنه الواقع الافتراضي (virtual reality) حيث يندمج الخيال بالواقع وحيث تلتقي التكنولوجيا الذكية مع العالم الواقعي.
يعد الواقع الافتراضي "Virtual Reality" من أهم وأحدث تطبيقات الكمبيوتر ، والذي يعنى بتصميم بيئة مصطنعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على حاسة أو أكثر من حواس الإنسان حيث يعتمد تفاعل هذه الحواس على المشاركة النشطة للإنسان عن طريق الكمبيوتر، وتعتمد الفكرة الأساسية للواقع الافتراضي على تخيل استغراق الفرد وهو جالس على كرسيه وامتزاجه في عالم آخر؛ أي تخيل استغراق العقل في عالم خيالي تم بناؤه والتجول بداخله، فلك أن ترى نفسك داخل فوهة بركان متفجر والحمم تتطاير من حولك، أو ترى نفسك تتحرك داخل الجهاز التنفسي وتتنقل بين الأحبال الصوتية، كل هذا يحدث وجسدك موجود على كرسي أمام جهاز الكمبيوتر ، وللواقع الافتراضي عديد من التطبيقات في شتى مجالات الحياة كالطب ، والهندسة والعلوم، والفنون، والعمارة والتربية ومجال التربية من المجالات المهمة لتطبيق الواقع الافتراضي سواء أكان ذلك في التعليم الطبي، أم التعليم البيولوجي، أم التعليم الكيمائي والفيزيائي .
وسوف نتناول في هذا البحث مفهوم الواقع الافتراضي: أهم تطبيقات الواقع الافتراضي، وأهم الأجهزة المستخدمة في هذه التكنولوجيا، بالإضافة إلى البرامج المستخدمة في الواقع الافتراضي، وسلبيات هذه التكنولوجيا الاستخدامات الرئيسية للواقع الافتراضي .
مفهوم الواقع الافتراضي (Virtual Reality)
هو محاولة لجعل مستخدم الكومبيوتر ينغمس في بيئة افتراضية لتحقيق أو تسهيل أهدافه ويطلق عليه اختصاراً VR أن أقرب أشكال الواقع الافتراضي هو الكتاب !!!نعم أنه الكتاب العادي لماذا؟ لأنه وببساطة ينتقل بأفكار القارئ إلى عالم افتراضي ينشئه القارئ بنفسه مستعيناً بخياله الخصب في ذلك, كما أن الألعاب والفيديو والصور أيضاً تمثل جزءً من الواقع الافتراضي.
لندخل الآن إلى عالم الكومبيوتر لقد بدأت أدوات التعبير في هذا العالم عبر الشاشات الطرفية terminal حيث كانت هذه الشاشات تسمح بإظهار النصوص سواءً أكانت هذه النصوص ردوداً من الكومبيوتر أو كانت أوامر يمليها المستخدم على الجهاز إضافة لذلك كانت (ولا تزال) لوحة المفاتيح (Keyboard ) ثم تطور الأمر إلى إن أصبحت الشاشات قادرة على عرض الرسوم مع النصوص وفي نقلة نوعية ظهرت الفأرة Mouse كمحاولة لمحاكاة حركة اليد البشرية ومع هذه الفأرة الصغيرة تطورت الأوامر اللازمة للتعامل مع الكومبيوتر فكل مربع حوار نشاهده هو VR مبسط لأنه كما يسمى بيئية تخاطبيه أو تفاعلية (Interactive )وهذه التسمية ليست اعتباطية بل هي تسمية واقعية وسليمة , فحين تظهر لك رسالة تقول لك :Do you want to save the changes ?فهذه عملية تخاطب بين أثنين هما أنت والكومبيوتر والآن لنحاول تعريف الواقع الافتراضي كتعريف تقني :هو انغماس المستخدم في بيئة اصطناعية (لأنها من صنع البشر وليست طبيعية) تخيلية (لأنها من وحي الخيال وليست واقعاً ملموساً) والتحرك والتفاعل مع هذه البيئة وليس فقط جعل المستخدم مراقباً خارجياً لها.
أو يمكن تعريف VR على أنه : ذلك الفرع من البيانات الحاسبية (Computer Graphics) الذي يعمل على :
1 _ غمس المستخدم في بيئة اصطناعية افتراضية.
2 _ هذه البيئة تكون ذات أبعاد ثلاثية 3D
3 _ التخاطب مع هذه البيئة والتأثر فيها.
4 _ وذلك بفي الزمن الحقيقي.
الواقع الافتراضي .. عالم سحري متفاعل
إمكانات لا نهائية للضوء والصوت والإحساس والرؤية واضطراب المشاعر, يمكن تعريف الواقع الافتراضي بأنه «تجسيد الواقع، لكنه ليس حقيقياً». ولن يمضي وقت طويل قبل أن يصبح عسيراً فصله عن الواقع الحقيقي في حياتنا اليومية. وهناك الكثير من الناس الذين بدأوا يعتمدون على نظم وبرامج الواقع الافتراضي، فهناك قصة بيتر جاكسون العاطفية التي تم توليد صورها بواسطة الكومبيوتر، والتي تروي حكاية حب بين قرد وشقراء، إضافة إلى المعارك الهائلة التي تجري عبر محطات اللعب Play Station عبر التفاعل ما بين اللاعب وأبطال اللعبة. ويعرض منتجو برامج وألعاب التسلية الجوانب السحرية في العالم الرقمي التي يقع الجمهور في أسرها.
حالياً هناك ملايين من الناس يقومون بالتخلي عن الحياة الواقعية بأخرى افتراضية، إذ نجد «ألعابا تجري عبر الانترنت ويساهم فيها ملايين اللاعبين في آن واحد»، وهذه أصبحت تتحدى قاعات السينما. وهناك أيضا الكثير من الأفراد الذي يشاركون في منتديات الحوار وحجرات الدردشة عبر الانترنت، وهم ينتحلون شخصيات افتراضية. ويبدو كأن الواقع أصبح وبشكل جزئي إن لم يكن كلياً، غير واقعي.
وبغض النظر عما حدث لنظم الواقع الافتراضي التي برزت في منتصف التسعينات وكان يستعان لتحقيقها بنظارات خاصة وبعصا تحكم joystick، فإن تلك الأجهزة كانت غالية الثمن ومزعجة. وكان معرض عام 1993 في متحف سولومون الذي كان يحمل شعار «الواقع الافتراضي: بروز وسط جديد» حاول أن يكون نقطة انطلاق لما كان يُظن بأنه شيء كبير.
إذن لمَ لم يحدث الانطلاق؟.. يقول جون إيبوليتو أمين ذلك المعرض: «كان الوعد الأصلي للواقع الافتراضي هو إنشاء عالم شبحي، حيث يستطيع الوعي أن يتجول حرا بدون قيود الجسد، لكن ذلك أصبح من الناحية الاجتماعية عتيقاً جداً».
كما كانت هناك مشكلة كبيرة : فبينما كانت الهواتف لا تتجاوز 99 دولاراً، كانت تكاليف أجواء الواقع الافتراضي تصل إلى 1.5 مليون دولار.
وحتى الآن فإن أجهزة الواقع الافتراضي متوفرة للفنانين في حدود 3 آلاف دولار. وهذه اللحظة هي نقطة تحول جذرية تماثل تلك اللحظة التي دخل فيها فن الفيديو إلى الحياة العامة عام 1965، ثم أصبحت تكاليف أجهزة تسجيل الفيديو المحمول مقبولة على مستوى جماهيري واسع.
وليس من الغريب إن جامعة الينوي كانت قوة الدفع وراء نظام «كانفاس» Canvas، ففي عام 1992 شكل رواد الواقع الافتراضي دان ساندين وتوم ديفاني وكارولينا كروز نيرا، النموذج الأصلي للبيئة الافتراضية المعروفة باسم واقع «كييف» cave الافتراضي الأوتوماتيكي، في حرم الجامعة في شيكاغو. وبغض النظر عن الاثارة التي تقدمها عروض سينما imax من افلام الرعب المجسمة، فإن تأثيره كان اعظم بكثير. فعندما تضع النظارات الاستريو وتدخل المكعب السداسي، فإن الأمر يبدو مثل الغوص في محيط في مجرة أخرى وكل شيء حولك واضحا. ويدخل جسدك طرفاً في التجربة بسبب التحديات التي يواجهها من حيث الإدراك والتوازن.
وبالرغم من إن التأثير اقل شمولية من البرامج السابقة، فإن الخبرة التي يقدمها «كانفاس» قوية، وبتكلفة أقل بكثير. فكل ما يحتاجه هو جهازان بروجكتر سعر كل منهما ألف دولار، وتجهيزهما بفلتر(مرشح) ثمنه 300 دولار وجهاز كومبيوتر حديث، وثلاث شاشات خلفية وبرنامج syzygy.
وقد طور ساندين مصمم «كييف» شبكة واقع افتراضي متنقلة، وهي مكونة من جهاز كومبيوتر مكتبي وجهازي كومبيوتر حضني، وجهازي powerpoint وشاشة من النوع التي يمكن لفها، وهو يسافر حول العالم يعرض إعماله الفنية كما يطلق عليها، وتشمل كل إعماله استخدامات متعددة.
تجدر الإشارة إلى ان تصميم او إعادة تصميم عالم تصويري واقعي هو جوهر معظم الإعمال الفنية للواقع الافتراضي، وهي تمثل مشكلة لبعض الفنانين، فجون سيمون الفنان الذي يعيش في نيويورك الذي صمم برنامجه الالكتروني الخاص للواقع الافتراضي غير المنغمس (أي التي لا يشارك فيها الشخص)، يقول: «كل إعمالي الفنية هي عبارة عن عوالم صغيرة يتطور ويتغير كل واحد منها، بقواعده الخاصة».
ويقدم الواقع الافتراضي إمكانات لانهائية للضوء والامتداد والصوت والإحساس والإدراك والرؤية واضطراب المشاعر، وكلها عناصر يشتمل عليها الفن المعاصر، والسر وراء نجاح فنون الواقع الافتراضي هو المفهوم، والتقنية موجودة، وهي تنتظر من يحررها!
تعريف الواقع الافتراضي
برغم شيوع مصطلح الواقع الافتراضي، فمن النادر أن نجد مستخدميه يُجمعون على نفس المعنى لهذا المصطلح، وربما يكون التعريف الأقرب للصواب هو: أن الواقع الافتراضي عالم يصنعه الحاسب الآلي، بحيث يمكن للإنسان التفاعل معه آنياً، بنفس الأسلوب الذي يتفاعل به مع العالم الحقيقي.
ويلعب البعد الثالث أو التجسيم دوراً رئيسياً في تقنية الواقع الافتراضي حيث تحيل المخرجات إلى نماذج شبيهة بالواقع وتجعل المتعامل معها يندمج تماماً كأنما هو مغموس في بيئة الواقع ذاته . وفي هذه التقنية تشترك فيها حواس الإنسان كي يمر بخبرة تشبه الواقع بدرجة كبيرة لكنها ليست حقيقية.
الواقع الافتراضي هو: عالم بديل يتشكل في ذاكرة الحاسبات يخلق حالة من التواجد المكتمل ويعطي افقأ أخر لتطور البشرية.
وهو مصطلح ابتكره العالم(جورن لاينر).و يعمل الواقع الافتراضي على نقل الوعي الانسانى إلى بيئة افتراضية يتم تشكيلها إلكترونياً,من خلال تحرر العقل للغوص في تنفيذ الخيال بعيداً عن مكان الجسد,وهو عالم ليس وهمي وليس حقيقي بدليل حدوثه ومعايشة بيئته,ففيه يتم تنفيذ الأحداث في الواقع المفترض لكن ليس في الحقيقة.
تقنيات الواقع الافتراضي
هنالك أربع تقنيات أساسية للواقع الافتراضي وهي :
1 _ وسيلة العرض البياني Display والتي تغمس المستخدم في هذا الواقع ( شاشة العرض المجسمة على عيني المراقب والمحمولة على الرأس).
2 _ النظام البياني الذي يولد 20 إلى 30 صورة في الثانية ويغير الصور باستمرار ( البرمجيات التي تولد الإظهار على الشاشة).
3 _ نظام التتبع Tracking والذي يرصد باستمرار موقع واتجاه رأس المستخدم وحركة ذراعه ( الكاميرا التي تراقب حركة المستخدم).
4 _ نظام قاعدة المعطيات التي تبني العالم الافتراضي وتتابع تفاصيله (برامج معالجة).
كما أن هنالك تقنيات مساعدة للواقع الافتراضي مثل :
1 _ المؤثرات الصوتية بكل أنواعها.
2 _ أجهزة مساعدة مثل القفازات لتتبع حركات الأصابع (أصابع المستخدم).
وسائل غمس المستخدم في البيئة الافتراضية :
1 _ الأجهزة المثبتة على الرأس Head Mounted Display أو ما يمسى اختصارا HMD وهي أجهزة تثبت على الرأس وتظهر الصور المعروضة أمام عينيه مباشرةً وكأنها شاشة عرض صغيرة والبحوث قائمة على تطوير هذه الشاشات وتصغير حجمها وتخفيف وزنها لتبدو في النهاية كنظارة شمسية.
2 _ الأجهزة الممسوكة باليد وهي أجهزة عرض يمسكها المستخدم باليد وتكون ذات شاشة كرستالية مسطحة مربوطة إلى كاميرا تزودها بصور فيديو حسبما يريد المستخدم مشاهدته.
التتبع Tracking :هو رصد أو تتبع أو تعقب موضع المستخدم وأتجاه الرؤية لديه وهذه العملية تعتمد على الحساسات Sensors والمتتبعات الضوئية وفوق الصوتية وأقرب مثال على التتبع هو القفازات التي تتبع وتتعقب حركة اليد و الأصابع.
الحصول على النماذج : إن الحصول على نموذج Model أو النمذجة هي : أيجاد المعطيات الرقمية الحاسوبية التي تعبر عن الشكل وهناك عدة طرق للحصول على النماذج ومنها :
1 _ بناء النماذج عن طريق برامج التصميم.
2 _ شراء النماذج حيث تتواجد الآن الكثير من الكاتولوكات الخاصة بالنماذج الجاهزة لشتى الإشكال مثل الأشخاص او الحيوانات أو غيرها وهذه الطريقة أسهل من بناء النموذج لكنها محددة بما هو موجود من نماذج جاهزة.
3 _ الحصول على النموذج مباشرة من كائن حقيقي موجود عن طريق المسح Scanning ويتم ذلك عبر أجهزة مسح ثلاثية الإبعاد 3D Scanner أو عن طريقة جهاز يدعى المرقم 3D Digitizer وفي كلا الجهازين يقوم المصمم بتمرير الجهاز على الكائن الحقيقي ليحصل نموذج له وأقرب مثال على ذلك هو ما تفعله شركات تصميم الألعاب الرياضية من مسح Scanning على أجسام الرياضيين أنفسهم.