טכנולוגיה: הולוגרמה שמדמה תחושת מגע  

במאה ה-21, הולוגרמות נמצאות בשימוש במגוון יישומים, דוגמת שדה הרפואה, בחינוך, באמנות, ובעולמות הביטחון. צוותי מדענים מרחבי העולם מפתחים מגוון דרכים יצירתיות העושות שימוש בלייזרים וטכנולוגיות חישת תנועה כדי ליצור סוגים שונים וחדשים של הולוגרמות שיכולות לשנות את האופן שבו אנו מתקשרים אחד עם השני. הפיתוח המוצג כאן הוא אחת הטכנולוגיות המעניינות מהן.

הולוגרמה בשימוש רפואי

בקבוצת המחקר של חטיבת טכנולוגיות אלקטרוניקה וחישה באוניברסיטת גלזגו, צוות מדענים מפתחים מערכת הולוגרמות המשלבת תחושות מגע באמצעות סילוני אוויר המדמים תחושה של מגע בכף היד.

במובנים מסוימים, מדובר בצעד משמעותי קדימה מעבר לדור הנוכחי של מציאות מדומה, שבדרך כלל מחייבת שימוש בכפפות חכמות או בקרים יעודיים לכף היד בכדי לספק משוב המדמה תחושת מגע. כמו כן, יישומים המבוססים על גאדג'טים לבישים משמשים לרוב בעיקר לצרכי שליטה באובייקט הווירטואלי המוצג. תוספת של תחושת מגע עשיר יכולה לספק מימד נוסף לחוויה מבלי צורך לעטות כפפות כך שהתחושה עצמה הופכת להיות הרבה יותר טבעית.

כפתור וירטואלי המאפשר לחץ נגדי המדמה מגע

במסגרת פיתוח זה נעשה שימוש בין היתר במראות ובאמצעים גרפיים המספקים אשליה של תמונה וירטואלית תלת מימדית. למעשה זו וריאציה מודרנית של טכניקת אשליה נפוצה מהמאה ה-19 המכונה "רוח הרפאים של פפר", אשר ריגשה את צופי התיאטרון הוויקטוריאניים דאז באמצעות חזיונות על-טבעיים. "רוח הרפאים של פפר" (Pepper's ghost), מאפשרת לשקף עצמים ודמויות חבויים מהעין באמצעות הקרנה שלהם על רקע אחר. מקור שם השיטה מיוחס למדען ג'ון הנרי פפר, שגילה אותה במאה ה-19 והשתמש בה במופעי קסמים, תיאטרון ואשליות אופטיות. על שמו היא כונתה מאז "רוח הרפאים של פפר".

איך עובדת ״רוח הרפאים של פפר״?
פפר הציב לוח זכוכית בין הקהל לשחקנים בזווית שיצרה אשלייה שאדם שנמצא בירכתי הבמה נראה כאילו הוא עומד על הבמה ואפילו מרחף באוויר. סייעו למראה ביצירת האשליה גם משחקי תאורה חכמים, שגרמו לדמות להופיע ולהיעלם מהבמה בהתאם לצורך.

בפארקי שעשועים של דיסני משתמשים כבר שנים ברוחות רפאים של פפר במצגי בידור שונים וסביר שחלק מהמופעים המדווחים על רוחות ושדים בוצעו בדרך זו.

כיצד נעשה השימוש במערכת הנוכחית?
הפיתוח הנוכחי עושה שימוש בזכוכית ובמראות בכדי לגרום לתמונה דו מימדית להיראות מרחפת בחלל ללא צורך בציוד נוסף כאשר המשוב התחושתי נוצר באמצעות זרמי אוויר.

המראות המרכיבות את המערכת מסודרות בצורת פירמידה עם צד אחד פתוח. המשתמשים מעבירים את ידיהם דרך אותו צד פתוח ומקיימים אינטראקציה עם אובייקטים שנוצרו על ידי מחשב, המרחפים בחלל פנוי בתוך הפירמידה.

האובייקטים נוצרים ונשלטים על ידי תוכנה בשם Unity Game Engine, המשמשת לעתים קרובות ליצירת אובייקטים ועולמות תלת מימדיים במשחקי וידאו. מתחת לפירמידה מותקן חיישן העוקב אחר תנועות הידיים והאצבעות של המשתמשים, וצינורית עם פייה מכוונת סילוני אוויר לעברם בכדי ליצור תחושות מורכבות של מגע.

הצוות פיתח אלגוריתם שאיפשר לצינורית האוויר להגיב לתנועות הידיים של המשתמשים בשילובים מתאימים של כיוון וכוח. לדוגמה הוצגה הקרנה אינטראקטיבית של כדורסל, שניתן לגעת בו באופן משכנע, כולל לגלגל ולהקפיץ אותו. משוב המגע של סילוני אוויר מהמערכת מאופנן גם הוא על בסיס המשטח הווירטואלי של הכדורסל, ומאפשר למשתמשים להרגיש את הצורה המעוגלת של הכדור כשהוא מתגלגל מקצות האצבעות שלהם כשהם מקפיצים אותו ואת תחושת המגע בכף ידם כשהוא חוזר. במסגרת זו המשתמשים יכולים לדחוף את הכדור הוירטואלי גם בכוח משתנה ולחוש את ההבדל שנוצר בתחושת הקפצה קשה או הקפצה רכה בכף ידם.

יישומים עתידיים
למרות שצוות המחקר כנראה לא יוכל לספק חווית הולודק מלאה של מסע בין כוכבים בעתיד הקרוב, נבחנים כיוונים חדשים לפונקציות נוספות במערכת. לדוגמה אפשרות לשינוי טמפרטורת זרימת האוויר בכדי לאפשר למשתמשים להרגיש משטחים חמים או קרים. נבחנת גם האפשרות להוסיף ריחות לזרימת האוויר, ובכך להעמיק את האשליה של אובייקטים וירטואליים על ידי מתן אפשרות למשתמשים להריח וגם לגעת בהם.

הפוטנציאל המיידי הינו חווית משחקי וידאו מבלי צורך ללבוש ציוד מסורבל, שיחות ועידה טלפוניות, שימושים רפואיים בהם רופאים יכלו לראות, להרגיש ולהראות למטופלים תוכניות מוצעות להליכים רפואיים, וכמובן אך מתבקש שעולם ההיכרויות ונגזרותיו יאמץ בחום את היישום, בפרט לאור מגבלות הקורונה וחבריה.

המחקר:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202100090