تکنولوژی هوا لمسی

به گزارش گرداب، تعامل بین انسان و کامپیوتر از مسائل مهمی است که امروزه گروه زیادی از محققان در دانشگاه‌ها و آزمایشگاه‌های معروف دنیا روی آن کار میکنند. کنترل کامپیوتر با امواج مغز، صدا و حرکت چشمان از مواردی است که در آینده‌ای نه چندان دور دگرگونی‌های اساسی در روند تعامل بین انسان و کامپیوتر ایجاد خواهد کرد.

امروزه آنچه بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته تکنولوژی هوا لمسی است. به تازگی دستاوردهای نوینی در این فناوری به وجود آمده است. انتقال احساس و دریافت حس لمس اجسام از راه دور نه تنها با کف دست بلکه با تمام اعضای بدن از پیشرفت هایی است که دانشمندان تا حد زیادی به آن دست یافته‌اند.

زیروتاچ نمونه‌ای از تکنولوژی پیشرفته هوا لمسی است که در نگاه اول مانند یک قاب خالی می‌باشد ولی در واقعیت تجسمی واقعی از اجسام ایجاد کرده و تصاویر آن را روی صفحه نمایش منتقل می‌کند. این فناوری ارزان قیمت در واقع صفحه نمایشگر را به صفحه لمسی تبدیل می‌کند. این قاب به تکنولوژی چندلمسی معروف است که در آن کاربران بدون تماس با صفحه نمایش می‌توانند برنامه‌های کاربردی و سیستم خود را کنترل کنند. 

این تکنولوژی برای مانیتورهایی در ابعاد بزرگ مقرون به صرفه و نسبتا ارزان است. این قاب به ظاهر خالی قابلیت تشخیص هر گونه شی بی‌جان یا جاندار را دارد، دارای ظرفیت چند لمسی بوده و قادر به انجام چندین دستور در یک زمان با عملکرد بسیار بالا است.

ZeroTouch  به دو صورت قابل استفاده است: یا به طور مستقیم روی صفحه نمایشگر قرار می‌گیرد و یا به صورت آویزان و با فاصله از صفحه نمایشگر نصب می‌شود. 

نمونه‌ اولیه آن در سال 2011 ساخته شد و تاکنون پیشرفت‌های زیادی کرده؛ به گونه‌ای تا حد زیادی محدودیت‌های پیشین در زمینه اندازه و قابلیت پاسخ‌گویی در آن برطرف شده است بعنوان نمونه اندازه آن از  28 اینچ به  55 اینچ رسیده است.

ZeroTouch  بیست و هشت اینچی برای دریافت اطلاعات و ارائه تجسم واضح و روشنی از هر جسم، مجهز به 256 سنسور اشعه نامرئی مادون قرمز و  سی و دو LED می‌باشد. هر LED 2400 بار در ثانیه چشمک می‌زند. مدل 55 اینچی مجهز به شصت وچهار LED و 524 سنسور اشعه نامرئی مادون قرمز است. هنگامی که پرتو نورانی شکسته می‌شود سیستم آن را تفسیر کرده و به عنوان یک نقطه تماس در نظر می‌گیرد. سپس از کنار هم قرار دادن نقاط به دست آمده تجسمی از جسم روی صفحه نمایشگر ایجاد می‌شود.  

هر خاموش و روشن شدن LED را اصطلاحا چشمک زدن  نور می‌گویند که هر کدام در یک فرکانس خاص اتفاق می‌افتد و به طور متوالی توسط حسگرها خوانده می‌شود. این تکنولوژی با شکست پرتوهای نور کار می‌کند و هیچ نیروی دیگری برای فعال کردن سنسورها وجود ندارد. 

در چهار ضلع این قاب ردیف‌های منظمی از چراغ های LED قرار دارد که پرتوهای نامرئی آن در سراسر فضای قاب منتشر می‌شود. این پرتوها با اشعه مادون قرمز ساطع شده از 256 سنسور برخورد کرده و باعث تجسمی واضح از جسم می‌شود.

در این تکنولوژی از روش سنجش نقطه به نقطه استفاده شده که هر گونه جسمی در درون قاب را تشخیص می‌دهد این سیستم می‌تواند بیش از 20 شی را دریک زمان با دقت 01/0میلی‌متر تشخیص داده و تجسم آن را روی صفحه نمایش منتقل کند.

هنگامی که دست، انگشتان یا هر شی دیگری در درون قاب قرار می‌گیرد یک ماتریس یا شبکه متقاطع از پرتوهای نور ایجاد می‌شود سپس از طریق نرم‌افزاری اندازه، شکل و مکان شی درون قاب محاسبه شده و تصویر واقعی جسم روی صفحه نمایشگر ایجاد می‌شود. این سیستم با ویندوز 7 کار می‌کند و در آن از دوربین RGB برای ردیابی و تشخیص عمق دست کاربر یا هر جسم دیگر استفاده شده است این دوربین مشابه با دوربین بکار رفته در Kinect  است.

جان مولر، دستیار پژوهشی این طرح، بیان می‌کند که برای کارکرد دوسویه یا تعامل بین کامپیوتر و انسان می‌بایست سنجش بسیار دقیقی از حرکات اجسام یا بدن در داخل سطح  صاف این قاب انجام شود. لبه‌های این قاب قادر به تشخیص دادن هر چیزی است که در اطراف و یا در داخل آن حرکت کند. نوک انگشتان، بازو، دست و حتی اشیاء بی‌جان از میان یک شبکه نوری دوبعدی نامرئی عبور کرده و بعد از کامل شدن مراحل تشخیص،  اطلاعات جسم از طریق USB به کامپیوتر منتقل می‌شود. از طرفی برای ارسال و جمع‌آوری اطلاعات، این قاب به نحوی طراحی شده است که با قلم هم به خوبی کار می‌کند.

صفحات لمسی شرکت مایکروسافت که در اندازه‌های بزرگ ساخته شده است با وجود قیمت بالا از محبوبیت خاصی برخوردار است. ولی از جهت فضایی که اشغال می‌کند، مورد انتقاد برخی کارشناسان است. درحالی که ZeroTouch کوچک است و یکی از بزرگترین مزایای آن قیمت پایینش است. سنسورهای استفاده شده در آن مشابه سنسورهایی به کار برده شده در دستگاه کنترل از راه دور تلویزیون است.

در مقام مقایسه، تلویزیون 55 اینچ ال سی دی قیمتی تقریبا معادل 1500 دلار دارد. در حالی که که قیمت ZeroTouch 55 اینچی معادل 2100 تا 2200 دلار است. البته با توجه به اندازه بزرگی قاب آن، بین 2000 تا 10000 دلار قیمت‌گذاری می‌شود.

کاربردهای گوناگونی برای زیروتاچ تعریف شده است. یکی از آنها به عنوان راهنمای آموزشی برای جراحان تازه کار است. موارد دیگر مانند انجام دستورالعمل‌های تعاملی در محیط‌های خطرناک و یا در شرایط نامناسب مثل ساخت ماشین آلات با دستور العمل‌های پیچیده است. 

تیم تحقیقاتی A&M در دانشگاه ونکوور برنامه کاربردی برای این قاب معلق طراحی و پیاده‌سازی کرده‌اند که آن را به یک بوم نقاشی غیر قابل لمس تبدیل می‌کند. به این ترتیب کاربران با آرنج، بازو، سر و انگشتان حتی با استفاده از قلم می‌توانند تصاویری را در این قاب نقاشی کنند یا متنی را بنویسند سپس تصویر آن را روی دیوار مشاهده نمایند کارشناسان پیش بینی می‌کنند که خلق آثار هنری در ابعاد بزرگ با ZeroTouch متحول می‌شود.  

دانیل ویدور، استادیار علوم کامپیوتر در دانشگاه تورنتو و متخصص در رابط‌های کاربری، در جریان کنفرانسی که در ونکوور برگزار شد بیان کرد: «آهنگ پیشرفت این تکنولوژی بسیار سریع است. کاربران می‌توانند تعداد بسیار زیادی از اشیا و لوازم را از راه دور لمس کنند و آنها را تشخیص دهند. این درحالی است که پیش از این لمس اجسام محدود به یک یا دو انگشت یا کف دست می‌شد.

البته که تجربه لمس اجسام از این طریق کمی با احساس لمس در گذشته متفاوت است.» همچنین او بیان کرد که این گروه تحقیقاتی روی ساخت انواع گوناگونی از این قاب کار می‌کنند که در ابعاد بزرگ تر بوده و نمایش تصاویر در آن به صورت سه بعدی خواهد بود. همچنین ویژگی‌های تعاملی در لایه‌های این قاب قرار می‌گیرد که موفقیت این آزمایش‌ها را بیشتر کرده و کارایی و عملکرد این وسیله را به مراتب بالاتر برده است.

در آینده ای نزدیک از این تکنولوژی در ابعاد بسیار بزرگ استفاده خواهد شد؛ بگونه‌ای که قادر به تشخیص اجسام بزرگ در اندازه بدن انسان یا حتی تجسم تمامی اجسام در درون یک اتاق خواهد بود.

از نمونه‌های دیگر این تکنولوژی Leap Motion است. دستگاهی کوچک با طول 8 سانتی‌متر و ضخامت 2 سانتی‌متر که از طریق USB  به کامپیوتر متصل شده و با نرم‌افزار مخصوصی راه‌اندازی می‌شود.

 با Leap Motion کاربر تنها با حرکات دست و بدون تماس با ماوس یا کی‌بورد می‌تواند فرامین خود را به کامپیوتر یا لپ‌تاپ ارسال کند. این وسیله دارای دقت بسیار بالای است و حرکات دستها و انگشتان از طریق 2 دوربین و حسگرهایی که در آن بکار رفته است، دریافت و تحلیل می‌شود. 

پیش بینی شده است که این تکنولوژی دنیای بازی‌های کامپیوتری را بیش از پیش متحول کند. به طور حتم با گسترده شدن دامنه آن امکانات بیشتری برای ظرفیت‌های تعاملی در عینک‌ها و صفحات نمایشگر در تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها ایجاد خواهد شد.