Industry 4.0 Metaverse Unlocked: كيف تفتح AR/VR و AI و 3D التكنولوجيا الثورة الصناعية التالية

تظل الواقع المعزز و تقنيات الواقع الافتراضي جزءاً لا يتجزأ من محرك الابتكار و التوسع في الأعمال. من خلال تحويل كيفية عمل الشركات و تفاعلها مع عملائها و تحقيق أهدافها، أثارت هذه المجموعة التكنولوجية تأثيراً كبيراً في العديد من الصناعات.

على الرغم من كونها لا تزال في مرحلة الطفولة، من المتوقع أن يتجاوز كل من AR و VR 100 مليون مستخدم حول العالم بحلول عام 2027¹. في إدراك هذه الاتجاه، من الواضح أن المنظمات التي تتبنى خدمات تطوير تطبيقات AR/VR لإنشاء تجارب غامرة لمستخدميها سوف تتفوق اليوم وفي المستقبل القريب.

ما هو AR/VR

تهدف تقنيات الواقع المعزز (AR) و الواقع الافتراضي (VR) إلى تحسين إدراك المستخدم وتفاعله مع العالم الرقمي. تختلف هذه التقنيات في الأجهزة المستخدمة وطبيعة التجربة: يحدث AR في بيئة العالم الحقيقي، بينما يحدث VR في بيئة افتراضية بالكامل.

تندرج كل من AR و VR تحت فئة التكنولوجيا الغامرة المعروفة باسم XR أو الواقع الموسع. هناك أيضا الواقع المختلط (MR)، وهو في الأساس مزيج من الواقع المعزز (AR) و الواقع الافتراضي (VR). إنه يدمج العالمين المادي والرقمي لإنشاء مساحة حيث يعيشون جنباً إلى جنب ويتواصلون في الوقت الفعلي.

من خلال وضع بيانات رقمية مثل الصور و Видео و نماذج ثلاثية الأبعاد على البيئة المادية، يحسن الواقع المعزز من كيفية إدراك المستخدم وتفاعله مع محيطه. عادة ما يتم عرض المحتوى الرقمي في الوقت الفعلي باستخدام هاتف ذكي أو جهاز لوحي أو نظارات الواقع المعزز المتخصصة.

يمكن لمستخدمي تكنولوجيا AR رؤية وتفاعل مع الكائنات الافتراضية مع العلم بمحيطهم المباشر. يمكن العثور على تطبيقات AR المتعددة في مجموعة متنوعة من القطاعات، بما في ذلك التصنيع و البناء و التجزئة و الرعاية الصحية و غيرها.

يمكن للواقع الافتراضي أن يغمر المستخدم تماماً في بيئة رقمية محاكاة قد لا تشبه العالم الحقيقي على الإطلاق. يمكن أن يكون العالم الافتراضي الذي يدخله المستخدمون عند ارتداء جهاز VR متفاعلاً و مستجибاً لحركاتهم.

تهدف التكنولوجيا إلى منح المستخدمين شعوراً بال存在 و الغمر من خلال جعلهم يشعرون بأنهم فعلاً “داخل” بيئة افتراضية. تتمتع كل من AR و VR بالخصائص الفريدة التي تقدم فرصاً تجارية مثيرة.

ما هو أكثر إثارة للاهتمام هو أن هذه التقنيات الغامرة للتكنولوجيا المتعززة تتم مزجها مع تقنيات الذكاء الاصطناعي (AI) و التعلم الآلي (ML) و خدمات السحابة و إنترنت الأشياء (IoT) لتشغيل كل شيء من التدريب و التصميم و الهندسة و الإنتاج و الروبوتات و التutomatisation للأعمال عبر الصناعات، خاصة في بيئة التجارة الإلكترونية المتزايدة. و بالتالي، فإن الشركات في التصنيع و الرعاية الصحية و التكنولوجيا و البناء و الطاقة و السيارات و الفضاء و الخدمات المالية (لذكر بعضها) أكثر قدرة على المنافسة و موضعاً جيداً للنمو في المستقبل.

في النهاية، يتم استخدام هذه التكنولوجيا لمساعدة الشركات على اتخاذ قرارات أكثر ذكاء، و لتعزيز رأس المال البشري افتراضياً لخدمة العملاء بشكل أفضل. و بذلك، يمكن للشركات إنشاء تجربة أكثر قوة و شخصنة للعملاء، سواء كان ذلك العميل النهائي أو شريك على طول سلسلة التوريد. في كل حالة، تتحرك الشركات الذكية و الناجحة إلى بيئات سحابية لتشغيل و إدارة أدوات جديدة للعمليات القابلة للتوسيع.

حيث تواصل الواقع المختلط المتعزز تحدي الشركات

التحدي هو أن هذه التكنولوجيا تتطلب كميات كبيرة من البيانات و القدرة على معالجة كميات هائلة من البيانات بسرعات مثالية و القدرة على توسيع المشاريع في بيئة حاسوبية لا تسمح دائماً بالبيئات المكتبية التقليدية.

الشركات التي تهدف إلى استغلال “الصناعة 4.0” من خلال متaverse تتطلب دمجاً دقيقاً و مستمراً للعالمين الحقيقي و الافتراضي. هذا يعني تقديم نماذج و مشاهد معقدة بالتفاصيل الفوتوغرافية، و تقديمها في الموقع الفعلي (بالنسبة للعالمين الحقيقي و الافتراضي) مع القياس الصحيح و الموقف الصحيح. فكر في الدقة و الطبيعة الدقيقة المطلوبة في استغلال AR/VR لتصميم و بناء أو إصلاح مكونات محرك الطائرة أو جهاز جراحي متقدم يستخدم في التطبيقات الطبية.

يتم تحقيق ذلك اليوم باستخدام وحدات معالجة الرسومات المنفصلة من خادم أو أكثر و تقديم الإطارات المعالجة لاسلكياً أو عن بُعد إلى شاشات العرض المثبتة على الرأس (HMDs) مثل Microsoft HoloLens و Oculus Quest.

أهمية 3D و AI في الواقع المختلط المتعزز

من المتطلبات الرئيسية لتطبيقات الواقع المختلط هو وضع نموذج الكائن أو النموذج الرقمي بدقة. هذا يساعد في تقديم تعليمات العمل للاستخدام و التدريب، و لاكتشاف الأخطاء أو العيوب في التصنيع. يمكن للمستخدم أيضاً تتبع الكائن (الكائنات) و تعديل العرض مع تقدم العمل.

تستخدم معظم أنظمة تتبع الكائنات على الجهاز تقنيات تتبع القائمة على الصور ثنائية الأبعاد و/ أو العلامات. هذا يحد من دقة التخطيط في ثلاثية الأبعاد لأن تتبع الصور ثنائية الأبعاد لا يمكن أن يقدر العمق بدقة عالية، و بالتالي القياس و الموقف. هذا يعني أنه على الرغم من أن المستخدمين يمكن أن يحصلوا على ما يبدو وكأنه تطابق جيد عند النظر من زاوية و/ أو موقع معين، يفقد التخطيط التماسك مع تحرك المستخدم في 6DOF. أيضاً، يتم تحقيق الكشف عن الكائن و تحديده و تقدير قياسه و اتجاهه — يسمى تسجيل الكائن — بشكل عام حاسوبياً أو باستخدام أساليب رؤية حاسوبية بسيطة مع مكتبات التدريب القياسية (مثل Google MediaPipe، VisionLib). هذا يعمل جيداً للأجسام المنتظمة و/ أو الأجسام الصغيرة و البسيطة مثل الأيدي و الوجوه و الكؤوس و الطاولات و الكراسي و العجلات و الهياكل الهندسية المنتظمة، إلخ. ومع ذلك، بالنسبة للأجسام الكبيرة و المعقدة في حالات استخدام الشركات، لا تتوفر بيانات التدريب المُ标َّة (و خاصة في ثلاثية الأبعاد) بسهولة. هذا يجعل من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، استخدام تتبع القائمة على الصور ثنائية الأبعاد لتحقيق التخطيط و التماسك و التتبع المستمر للكائن و دمج النموذج المُعالَج معه في ثلاثية الأبعاد.

تتغلب الشركات المستخدمة على هذه التحديات من خلال استغلال البيئات ثلاثية الأبعاد و تقنيات الذكاء الاصطناعي في مشاريع تصميم و بناء الواقع المختلط.

يسمح التعلم العميق القائم على 3D AI للمستخدمين بتحديد الكائنات ثلاثية الأبعاد ذات الشكل و الحجم العشوائيين بدقة عالية في الفضاء ثلاثي الأبعاد. هذا النهج قابل للتوسيع بأي شكل عشوائي و مناسب للاستخدام في حالات استخدام الشركات التي تتطلب تقديم نموذج معقد و نموذج رقمي مع نظيره الحقيقي.

يمكن توسيع ذلك لتحقيق التسجيل مع الهياكل شبه المكتملة مع النماذج ثلاثية الأبعاد الكاملة، مما يسمح بالبناء و التجميع المستمر. يحقق المستخدمون دقة بالملليمتر في تسجيل الكائن و العرض بهذا النهج الذي يتغلب على حدود النهج الحالي القائم على الجهاز فقط. سوف يسمح هذا النهج لتتبع الكائنات ثلاثية الأبعاد للمستخدمين بدمج العالمين الحقيقي و الافتراضي حقاً في تطبيقات الشركات، مما يفتح العديد من الاستخدامات بما في ذلك التدريب بدقة مع تعليمات العمل السياقية، و اكتشاف العيوب و الأخطاء في البناء و التجميع، و التصميم و الهندسة ثلاثية الأبعاد مع عرض و تخطيط ثلاثي الأبعاد بحجم الحياة.

لماذا العمل في بيئة سحابية هو أمر بالغ الأهمية

ينبغي للشركات و المصنعين أن يكونوا حذرين في كيفية تصميم و نشر هذه التكنولوجيا، لأن هناك فرقاً كبيراً في المنصة التي يتم بناؤها و تحسينها من أجل الاستخدام.

على الرغم من أن التكنولوجيا مثل AR/VR قد استخدمت لعدة سنوات، إلا أن العديد من المصنعين قد نشرت حلول افتراضية على الأجهزة، حيث يتم تخزين جميع بيانات التكنولوجيا محلياً، مما يحد بشكل كبير من الأداء و النطاق المطلوب لتصاميم الواقع الافتراضي اليوم.

تتغلب الشركات اليوم على هذه القيود من خلال استغلال منصات AR/VR القائمة على السحابة (أو الخوادم عن بُعد) و التي تعمل بالهندسة المعمارية الموزعة و الذكاء الاصطناعي القائم على الرؤية ثلاثية الأبعاد. توفر هذه المنصات السحابية الأداء و القابلية للتوسيع المطلوبة لتشغيل الابتكار في الصناعة بسرعة و نطاق.