Industry 4.0 Metaverse Unlocked: كيف تسهم تقنيات AR/VR و AI و 3D في دفع الثورة الصناعية التالية

تظل تقنيات الواقع المختلط والواقع المعزز، والتي تتضمن الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR)، من العوامل الرئيسية التي تدفع بالابتكار والتوسع في الأعمال. من خلال تحويل كيفية عمل الشركات وتفاعلها مع عملائها وتحقيق أهدافها، أحدثت هذه المجموعة من الحلول التكنولوجية تأثيرًا كبيرًا عبر مختلف الصناعات.

في حين أنها لا تزال في مرحلة الطفولة، من المتوقع أن يتجاوز كل من AR و VR 100 مليون مستخدم حول العالم بحلول عام 2027¹. عند 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) والواقع الافتراضي (VR) إلى تحسين إدراك المستخدم وتفاعله مع العالم الرقمي. تختلف هذه التقنيات في الأجهزة المستخدمة وطبيعة التجربة، حيث يحدث AR في بيئة العالم الحقيقي، بينما ي发生 VR في بيئة افتراضية بالكامل.

تندرج كل من AR و VR تحت فئة تقنية الواقع المعزز، المعروفة باسم XR. هناك أيضًا الواقع المختلط (MR)، الذي هو في الأساس مزيج من الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR). يجمع بين العالمين المادي والرقمي لإنشاء مساحة حيث يعيشان جنبًا إلى جنب ويتفاعلان في الوقت الفعلي.

من خلال وضع بيانات رقمية مثل الصور والفيديوهات والنمذجة ثلاثية الأبعاد على البيئة المادية، يُحسن الواقع المعزز أو AR كيفية إدراك المستخدم وتفاعله مع محيطه. عادةً ما يتم عرض المحتوى الرقمي في الوقت الفعلي باستخدام هاتف ذكي أو جهاز لوحي أو نظارات AR مخصصة.

في حين أنهم لا يزالون على دراية بمحيطهم المباشر، يمكن لمستخدمي تقنية AR عرض وتفاعل مع الكائنات الافتراضية. يمكن العثور على تطبيقات AR المتعددة في مجموعة من القطاعات، بما في ذلك التصنيع والبناء والتجزئة والرعاية الصحية وغيرها.

يمكن للواقع الافتراضي أن يغمر المستخدم بالكامل في بيئة رقمية محاكاة قد لا تشبه العالم الحقيقي على الإطلاق. يمكن أن تكون العالم الافتراضي الذي يدخله المستخدمون عند ارتداء جهاز VR تفاعلي ومتجاوب مع حركاتهم.

تهدف التكنولوجيا إلى منح المستخدمين شعورًا بالحضور والغمر من خلال جعلهم يشعرون كما لو كانوا فعلا “داخل” بيئة افتراضية. كل من AR و VR لهما خصائص فريدة تقدم فرصًا تجارية مثيرة.

ما هو أكثر إثارة للاهتمام هو أن هذه التقنيات الواقعية المختلطة الغامرة تتشابك مع تقنيات الذكاء الاصطناعي ثلاثية الأبعاد (AI) و学习 الآلة (ML) وخدمات السحابة والإنترنت للأشياء (IoT) لتزويد كل شيء من التدريب والتصميم والهندسة والإنتاج والروبوتات والآلية للشركات عبر الصناعات، خاصة في بيئة التجارة الإلكترونية المتزايدة. ونتيجة لذلك، تصبح الشركات في التصنيع والرعاية الصحية والتكنولوجيا والبناء والطاقة والسيارات والفضاء والخدمات المالية (للاسماء القليلة) أكثر تنافسية ووضعها جيدًا للنمو المستقبلي.

في النهاية، يتم استغلال هذه التقنيات لمساعدة الشركات على اتخاذ قرارات أكثر ذكاءً، ولتعزيز رأس المال البشري افتراضيًا لخدمة العملاء بشكل أفضل. من خلال القيام بذلك، يمكن للمنظمات إنشاء تجربة أكثر قوة وتخصيصًا للعملاء، سواء كان ذلك مستهلكًا نهائيًا أو شريكًا في سلسلة التوريد. في كل حالة، تتحرك المنظمات الذكية والمدركة والناجحة إلى نقل بنية عملها إلى بيئات سحابية لتشغيل أدوات جديدة للعمليات القابلة للتوسيع.

أين تواصل تقنيات الواقع المختلط الغامر تحدي الشركات

التحدي هو أن هذه التقنيات تتطلب جرعات كبيرة من البيانات، وقدرة على معالجة كميات هائلة من البيانات بسرعات مثالية، وقدرة على توسيع نطاق المشاريع في بيئة حاسوبية لا تسمح عادةً بالبيئات المكتبية التقليدية.

الشركات التي تسعى لاستغلال “الصناعة 4.0” من خلال Metaverse تتطلب اندماجًا دقيقًا ومستمرًا بين العالمين الحقيقي والافتراضي. هذا يعني تقديم نماذج ومشاهد معقدة بتفاصيل فوتوغرافية حقيقية، معروضين في الموقع الصحيح (بالنسبة إلى كلا العالمين الحقيقي والافتراضي) مع القياس الصحيح والوضع الصحيح. فكر في الدقة والطبيعة الدقيقة المطلوبة في استغلال AR/VR لتصميم أو بناء أو إصلاح مكونات محرك طائرة، أو جهاز جراحي متقدم يستخدم في التطبيقات الطبية.

يتم تحقيق ذلك اليوم من خلال استخدام وحدات معالجة رسومات منفصلة من خادم واحد أو أكثر وتسليم الإطارات المُ렌ِدِرَة لاسلكيًا أو عن بُعد إلى شاشات العرض المثبتة على الرأس (HMDs) مثل Microsoft HoloLens و Oculus Quest.

أهمية 3D و AI في الواقع المختلط الغامر

من المتطلبات الرئيسية لتطبيقات الواقع المختلط هو وضع النموذج الرقمي أو النموذج المزدوج بدقة على الكائن. يساعد هذا في توفير تعليمات العمل للاستخدام والتدريب، والكشف عن الأخطاء أو العيوب في التصنيع. يمكن للمستخدم أيضًا تتبع الكائن (الكائنات) وتعديل العرض مع تقدم العمل.

تستخدم معظم أنظمة تتبع الكائنات على الجهاز تتبعًا قائمًا على الصور ثنائية الأبعاد و/أو قائمًا على العلامات. هذا يحد بشدة من دقة التطويب في 3D لأن تتبع 2D لا يمكنه تقدير العمق بدقة عالية، وبالتالي القياس والوضع. هذا يعني أنه على الرغم من أن المستخدمين يمكنهم الحصول على ما يبدو وكأنه تطابق جيد عند النظر من زاوية واحدة و/أو موقع، يفقد التطويب التموضع مع تحرك المستخدم حول 6DOF. أيضًا، يتم تحقيق الكشف عن الكائن وتحديده وتقدير مقياسه وتوجيهه – يسمى تسجيل الكائن – بشكل عام حاسوبيًا أو باستخدام أساليب رؤية حاسوبية بسيطة مع مكتبات تدريب قياسية (أمثلة: Google MediaPipe، VisionLib). يعمل هذا جيدًا للأجسام العادية و/أو الأجسام الصغيرة والبسيطة مثل الأيدي والأوجه والكؤوس والطاولات والأكر و الهياكل الهندسية المنتظمة وغيرها. ومع ذلك، بالنسبة للأجسام الكبيرة والمعقدة في حالات استخدام الشركات، لا يكون البيانات المُدرَّبة المُسمَّاة (وخاصة في 3D) متاحة بسهولة. هذا يجعل من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، استخدام تتبع الصور ثنائية الأبعاد لتوجيه والتطويب والتعقب المستمر للكائن ودمج النموذج المُ렌ِدِر معه في 3D.

تتغلب الشركات المستخدمة على هذه التحديات من خلال استغلال البيئات ثلاثية الأبعاد وتقنية الذكاء الاصطناعي في مشاريع تصميم البناء الواقعية المختلطة.

يسمح التعلم العميق القائم على 3D AI للمستخدمين بتحديد كائنات ثلاثية الأبعاد ذات أشكال و أحجام عشوائية في اتجاهات مختلفة بدقة عالية في الفضاء ثلاثي الأبعاد. هذا النهج قابل للتوسيع بأي شكل عشوائي ويمكن استخدامه في حالات استخدام الشركات التي تتطلب عرضًا للتطويب لنمذجة معقدة ونمذجة مزدوجة مع نظيراتها في العالم الحقيقي.

يمكن أيضًا توسيع نطاق تسجيله مع الهياكل غير المكتملة مع النماذج الكاملة ثلاثية الأبعاد، مما يسمح بالبناء والتركيب المستمر. يحقق المستخدمون دقة بالملليمتر في تسجيل الكائن والعرض بهذه المنصة، مما يتغلب على حدود النهج الحالي المحدود للجهاز. سوف يسمح هذا النهج لتتبع الكائنات ثلاثية الأبعاد للمستخدمين بدمج العالمين الحقيقي والافتراضي حقًا في التطبيقات التجارية، مما يفتح العديد من الاستخدامات بما في ذلك ولكن ليس على سبيل الحصر: التدريب مع تعليمات عمل دقيقة سياقية، الكشف عن العيوب والأخطاء في البناء والتركيب، والتصميم الهندسي ثلاثي الأبعاد مع عرض وطويب بحجم الحياة.

لماذا العمل في بيئة سحابية أمر بالغ الأهمية

يجب على الشركات والmanufacturers أن يكونوا حذرين في كيفية تصميم وتشغيل هذه التقنيات، لأن هناك فرقًا كبيرًا في المنصة التي يتم بناؤها عليها وتحسينها للاستخدام.

على الرغم من أن تقنيات مثل AR/VR كانت قيد الاستخدام لعدة سنوات، قامت العديد من الشركات بتطبيق حلول افتراضية على الأجهزة، حيث يتم تخزين جميع بيانات التكنولوجيا محليًا، مما يحد بشدة من الأداء والقدرة على التوسع المطلوبة في التصاميم الافتراضية اليوم. يحد هذا من القدرة على تبادل المعرفة بين المنظمات التي يمكن أن تكون حاسمة عند تصميم المنتجات الجديدة وفهم أفضل طريقة للبناء الافتراضي.

يتغلب المصنعون اليوم على هذه القيود من خلال استغلال منصات AR/VR القائمة على السحابة (أو الخوادم عن بُعد) التي تعمل بالهندسة الموزعة السحابية و AI الرؤية ثلاثية الأبعاد. توفر هذه المنصات السحابية الأداء والقدرة على التوسع المطلوبة لدفع الابتكار في الصناعة بسرعة وبتوسع.