قاده التفكير
إطلاق الصناعة 4.0 Metaverse: كيف تعمل تقنيات الواقع المعزز/الواقع الافتراضي والذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا ثلاثية الأبعاد على تعزيز الثورة الصناعية التالية
لا تزال تقنيات الواقع المختلط والواقع الممتد، والتي تتكون من الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR)، تشكل عوامل دافعة رئيسية في ابتكار الأعمال والتوسع. ومن خلال تحويل كيفية إدارة الشركات وتفاعلها مع عملائها وتحقيق أهدافها، أحدثت مجموعة الحلول التكنولوجية هذه تأثيرًا كبيرًا عبر العديد من الصناعات.
على الرغم من أنها لا تزال في مراحلها الأولى، فمن المتوقع أن يتجاوز عدد مستخدمي الواقع المعزز والواقع الافتراضي 100 مليون مستخدم حول العالم بحلول عام 2027.1. وفي تحقيق هذا الاتجاه، من الواضح أن المؤسسات التي تتبنى خدمات تطوير تطبيقات الواقع المعزز/الواقع الافتراضي لإنشاء تجارب غامرة لمستخدميها سوف تتفوق اليوم وفي المستقبل القريب.
ما هو الواقع المعزز/الواقع الافتراضي
يهدف الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR) إلى تحسين إدراك المستخدم وتفاعله مع العالم الرقمي، وهما تقنيتان منفصلتان ولكنهما مرتبطتان. يكمن الفرق الرئيسي بينهما في الأجهزة المستخدمة وطبيعة التجربة: فالواقع المعزز يحدث في بيئة واقعية، بينما الواقع الافتراضي افتراضي بالكامل.
يتم تضمين كل من الواقع المعزز والواقع الافتراضي في فئة التكنولوجيا الغامرة المعروفة باسم XR أو الواقع الممتد. هناك أيضًا الواقع المختلط (MR)، وهو في الأساس مزيج من الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR). فهو يجمع بين العالمين المادي والرقمي لبناء مساحة يعيشون فيها جنبًا إلى جنب ويتواصلون في الوقت الفعلي.
من خلال تركيب البيانات الرقمية مثل الصور ومقاطع الفيديو والنماذج ثلاثية الأبعاد على البيئة المادية، يعمل الواقع المعزز أو AR على تحسين كيفية إدراك المستخدم للبيئة المحيطة به والتفاعل معها. عادةً ما يتم عرض المحتوى الرقمي في الوقت الفعلي باستخدام هاتف ذكي أو جهاز لوحي أو نظارات الواقع المعزز المتخصصة.
بينما لا يزال مستخدمو تقنية الواقع المعزز على دراية بمحيطهم المباشر، يمكنهم عرض الأشياء الافتراضية والتفاعل معها. يمكن العثور على العديد من تطبيقات الواقع المعزز في مجموعة من القطاعات، بما في ذلك التصنيع والبناء وتجارة التجزئة والرعاية الصحية والمزيد.
يمكن للواقع الافتراضي أن يغمر المستخدم بالكامل في بيئة رقمية تمت محاكاتها وقد لا تشبه العالم الحقيقي على الإطلاق. يمكن للعالم الافتراضي الذي يدخله المستخدمون عند ارتداء سماعة الرأس VR أن يكون تفاعليًا ومستجيبًا لحركاتهم.
تهدف هذه التقنية إلى منح المستخدمين إحساسًا بالحضور والانغماس من خلال جعلهم يشعرون وكأنهم في الواقع "داخل" بيئة افتراضية. يتمتع كل من الواقع المعزز والواقع الافتراضي بصفات مميزة توفر فرصًا تجارية مثيرة للاهتمام.
والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن تقنيات الواقع المختلط الغامرة هذه تتحد مع الذكاء الاصطناعي ثلاثي الأبعاد (AI) والتعلم الآلي (ML) والخدمات السحابية وإنترنت الأشياء (IoT) لتشغيل كل شيء بدءًا من التدريب والتصميم والهندسة والإنتاج والروبوتات. والأتمتة للشركات في مختلف الصناعات، وخاصة في بيئة التجارة الإلكترونية المتنامية. ونتيجة لذلك، أصبحت الشركات في مجالات التصنيع والرعاية الصحية والتكنولوجيا والبناء والطاقة والسيارات والفضاء والخدمات المالية (على سبيل المثال لا الحصر) أكثر قدرة على المنافسة وتتمتع بموقع جيد لتحقيق النمو المستقبلي.
وفي نهاية المطاف، يتم الاستفادة من هذه التقنيات لمساعدة الشركات على اتخاذ قرارات أكثر ذكاءً، وتكملة رأس المال البشري افتراضيًا لخدمة العملاء بشكل أفضل. ومن خلال القيام بذلك، يمكن للمؤسسات إنشاء تجربة أكثر قوة وتخصيصًا للعملاء، سواء أكانوا مستهلكًا نهائيًا أو شريكًا على طول سلسلة التوريد. في كل حالة، تقوم المؤسسات الذكية والذكية والناجحة بنقل البنية التحتية لأحمال العمل الخاصة بها إلى البيئات السحابية لإطلاق وإدارة أدوات جديدة لعمليات قابلة للتطوير.
حيث يستمر الواقع المختلط الغامر في تحدي الشركات
ويكمن التحدي في أن هذه التقنيات تتطلب جرعات كبيرة من البيانات، والقدرة على معالجة كميات هائلة من البيانات بسرعات لا تشوبها شائبة، والقدرة على توسيع نطاق المشاريع في بيئة الكمبيوتر التي لا تسمح بذلك في كثير من الأحيان في البيئات المكتبية التقليدية.
تتطلب المؤسسات التي تتطلع إلى الاستفادة من "الصناعة 4.0" من خلال metaverse اندماجًا دقيقًا ومستمرًا بين العالمين الحقيقي والافتراضي. وهذا يعني عرض النماذج والمشاهد المعقدة بتفاصيل واقعية، وعرضها في الموقع الفعلي الصحيح (فيما يتعلق بالعالمين الحقيقي والافتراضي) بالمقياس الصحيح والوضع الدقيق. فكر في الدقة والطبيعة الدقيقة المطلوبة في الاستفادة من AR/VR لتصميم أو بناء أو إصلاح مكونات محرك الطيران، أو جهاز جراحي متقدم يستخدم في التطبيقات الطبية.
يتم تحقيق ذلك اليوم باستخدام وحدات معالجة الرسومات المنفصلة من خادم واحد أو أكثر وتسليم الإطارات المقدمة لاسلكيًا أو عن بعد إلى شاشات العرض المثبتة على الرأس (HMDs) مثل Microsoft HoloLens وOculus Quest.
أهمية الأبعاد الثلاثية والذكاء الاصطناعي في الواقع المختلط الغامر
أحد المتطلبات الأساسية لتطبيقات الواقع المختلط هو التراكب الدقيق لنموذجه أو التوأم الرقمي على كائن ما. ويساعد ذلك في توفير تعليمات العمل للتجميع والتدريب، ورصد أي أخطاء أو عيوب في التصنيع. يمكن للمستخدم أيضًا تتبع الكائن (الكائنات) وضبط العرض مع تقدم العمل.
تستخدم معظم أنظمة تتبع الكائنات الموجودة على الجهاز صورًا ثنائية الأبعاد و/أو تتبعًا يعتمد على العلامة. يؤدي هذا إلى الحد بشدة من دقة التراكب في الأبعاد الثلاثية لأن التتبع ثنائي الأبعاد لا يمكنه تقدير العمق بدقة عالية، وبالتالي المقياس والوضعية. وهذا يعني أنه على الرغم من أنه يمكن للمستخدمين الحصول على ما يبدو وكأنه تطابق جيد عند النظر من زاوية و/أو موضع واحد، فإن التراكب يفقد المحاذاة أثناء تحرك المستخدم في 2DOF. كما يتم أيضًا اكتشاف الكائنات وتحديد حجمها وتقدير اتجاهها - والذي يسمى تسجيل الكائنات - في معظم الحالات حسابيًا أو باستخدام أساليب رؤية حاسوبية بسيطة مع مكتبات التدريب القياسية (أمثلة: Google MediaPipe وVisionLib). يعمل هذا بشكل جيد مع الكائنات العادية و/أو الأصغر حجمًا والأبسط مثل الأيدي والوجوه والأكواب والطاولات والكراسي والعجلات والهياكل الهندسية العادية وما إلى ذلك. ومع ذلك، بالنسبة للكائنات الكبيرة والمعقدة في حالات الاستخدام المؤسسي، فإن بيانات التدريب المصنفة (أكثر من ذلك) ثلاثي الأبعاد) غير متوفر بسهولة. وهذا يجعل من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، استخدام التتبع المستند إلى الصور ثنائية الأبعاد لمحاذاة الكائن وتراكبه وتتبعه باستمرار ودمج النموذج المعروض معه بشكل ثلاثي الأبعاد.
يتغلب المستخدمون على مستوى المؤسسات على هذه التحديات من خلال الاستفادة من البيئات ثلاثية الأبعاد وتقنية الذكاء الاصطناعي في مشاريع التصميم/البناء الغامرة للواقع المختلط.
يتيح الذكاء الاصطناعي ثلاثي الأبعاد القائم على التعلم العميق للمستخدمين تحديد الكائنات ثلاثية الأبعاد ذات الشكل والحجم التعسفي في اتجاهات مختلفة بدقة عالية في الفضاء ثلاثي الأبعاد. هذا النهج قابل للتطوير بأي شكل عشوائي وقابل للاستخدام في حالات الاستخدام المؤسسي التي تتطلب عرض تراكب النماذج ثلاثية الأبعاد المعقدة والتوائم الرقمية مع نظيراتها في العالم الحقيقي.
يمكن أيضًا توسيع نطاق ذلك للتسجيل مع الهياكل المكتملة جزئيًا باستخدام النماذج ثلاثية الأبعاد الكاملة، مما يسمح بمواصلة البناء والتجميع. يحقق المستخدمون دقة بالملليمتر في تسجيل الكائنات وعرضها باستخدام نهج النظام الأساسي هذا الذي يتغلب على القيود المفروضة على نهج الجهاز الحالي فقط. سيسمح هذا النهج لتتبع الكائنات ثلاثية الأبعاد للمستخدمين بدمج العالمين الحقيقي والافتراضي في تطبيقات المؤسسات، مما يفتح العديد من الاستخدامات بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: التدريب باستخدام تعليمات العمل السياقية الدقيقة، واكتشاف العيوب والأخطاء في البناء والتجميع، والتصميم ثلاثي الأبعاد و الهندسة مع عرض وتراكب ثلاثي الأبعاد بالحجم الطبيعي.
لماذا يعد العمل في بيئة سحابية أمرًا بالغ الأهمية
ويجب على الشركات والمصنعين توخي الحذر في كيفية تصميم ونشر هذه التقنيات، لأن هناك اختلافًا كبيرًا في النظام الأساسي الذي يتم بناؤها عليه وتعظيم استخدامه.
على الرغم من أن تقنيات مثل AR/VR كانت قيد الاستخدام لعدة سنوات، إلا أن العديد من الشركات المصنعة قامت بنشر حلول افتراضية على الأجهزة، حيث يتم تخزين جميع بيانات التكنولوجيا محليًا، مما يحد بشدة من الأداء والحجم المطلوب للتصميمات الافتراضية الحالية. فهو يحد من القدرة على إجراء تبادل المعرفة بين المؤسسات والذي يمكن أن يكون بالغ الأهمية عند تصميم منتجات جديدة وفهم أفضل طريقة للإنشاءات الافتراضية.
يتغلب المصنعون اليوم على هذه القيود من خلال الاستفادة من منصات AR/VR المستندة إلى السحابة (أو المستندة إلى الخادم البعيد) والمدعومة ببنية سحابية موزعة والذكاء الاصطناعي القائم على الرؤية ثلاثية الأبعاد. توفر هذه المنصات السحابية الأداء المطلوب وقابلية التوسع لدفع الابتكار في الصناعة بسرعة وعلى نطاق واسع.
