library management & Higher Education blog

عن مدونة نسيج

تهدف مدونة نسيج الى توفير مساحات تشاركيه تتسع لكل المتخصصين والمهتمين بكل ما هو جديد في مجال المكتبات والتعليم العالي والتعلم عن بعد وتقنيات المعلومات والاتصالات وتقنيات الأرشفة وحلول المعرفة المتقدمة في التعليم العالي، المكتبات، ومراكز الأبحاث.

سجل بريدك الالكتروني هنـا لتصلك أحدث التدوينات

أكاديمية نسـيج على الفيسبوك

 
 

مقــالات حديثة

حلول الواقع الافتراضي zSpace : بعداً جديداً للتعلم الافتراضي

نُـشر بواسطة هيام حايك on 25/11/2013 12:33:37 م

ZSpaceلطالما تناولت موضوع الحياة الافتراضية والواقع الافتراضي والفصول الافتراضية والتعلم الافتراضي ... إلخ. اليوم نتناول الموضوع الأكثر إثارة, وهو نظام الواقع الافتراضي zSpace ,والتي أراها المثال الفعلي للنضج والاستغلال الحقيقي للبيئات الافتراضية التي أوجدتها التكنولوجيا.

دعوني أذكركم بدايةً بالعبارة التي استهل بهاايفانساذرلاندIvan Sutherland محاضرته الرائعة في عام 1965والتي كانت بعنوان "في نهاية المطاف تم العرض عندما قال: "وان تأخر وطال الوقت إلا أنه أخيرا تحقق المراد وبدأنا نلمس موطئ قدم لهذه الأحلام الجسام تعلن فيه عن نفسها".
كانت هذه العبارة هي الرؤية الأولية للحياة الافتراضية التي صاغها عبر الآتي: "لا تفكر بذلك الشيء كشاشة أمامك... انظر إليها كنافذة فُتِحَت لك يمكن من خلالها النظر إلى العالم الافتراضي. انظر إلي التحدي المتمثل في رسومات الكمبيوتر لجعل هذا العالم الافتراضي يبدو حقيقية ، الصوت الحقيقي الذي يخرج إلى هذا العالم، الحركة والاستجابة والتفاعل في الوقت الحقيقي ، حتى الشعور هو حقيقي".

كانت هذه المحاضرة الشهيرة في عام 1965 هي البذرة الصاروخية للإعلان عن واقعية العوالم الافتراضية وحقيقة القدرة على لمسها والشعور بها, رغم خاصتها الافتراضية. اليوم بدأنا نلمس الحصاد, مئات من المنصات الافتراضية تؤكد حضورها وبقوة على الإنترنت وتستخدم في مجالات متنوعة كالترفيه والأعمال كما وأن الأنشطة الاجتماعية والتعليمية تحظي بفرص غير مسبوقة في هذه المساحات الافتراضية . يأتي اليوم نظام zSpace كتتويج لهذه الجهود المبذولة, والتي تعتمد فكرتها على جهاز ثلاثي الأبعاد هولوغرافي, يتم استخدامه في التعلم والتعليم في الجامعات تحديداً.

ماهو نظام ‏zSpace ‎

zSpace، منصة افتراضية ثلاثية الأبعاد ، تُمكن المستخدمين من التفاعل المباشر في بيئة محاكاة ثلاثية الأبعاد 3D ‏انغماسية غامرة. يستطيع المستخدم لها إجراء تجارب تفاعلية نابضة بالحياة تتسم بمستوى عالٍ من الدقة, كما لو أنها حقيقية.
[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=-TwBtZC4ES0&w=560&h=315]
تطبيقات ‏‎ ‎zSpace ‎‏ وكما يشير الرئيس التنفيذي الحالي للشركة بول كيلينبرغر‎ Paul Kellenberger‏ هي نتاج التطورات ‏التدريجية ‏للتفاعل ما بين الإنسان والحاسوب.‏

يتألف نظام ‏zSpace‏ من ثلاثة مكونات تمتاز بسرعة الاستجابة:. جهاز 3D، المؤشر، والنظارات والتي تعمل معا، لبناء بيئة تفاعلية تحتوي على التصوير المجسّم " ‏‎ Holographic ‏" والتي تعتمد على تقنية معلوماتية حديثة تستطيع إعادة تكوين صورة الاجسام الاصلية بأبعادها الثلاثة بدرجة عالية جدا و تحويل الصورة الحقيقية ‏إلى صورة افتراضية على شاشة النظام تحاكي الواقع . مثلا يمكن أن يتم عرض مجسم كانه يطفو بالفضاء ورؤيته من عدة زوايا بوضوح تام كانه حقيقي . وهناك الكثير من المشاريع حاليا لاستخدام تقنية التصوير المجسّم في ما يسمى الفن الرقمي. ففي الماضي القريب ‏انحصرت استخدامات تقنية عرض ال ‏‎3D‎‏ على عروض الافلام وبعض العاب الفيديو ولكن الان مع ‏شاشة ‏Z space‏ تم الانتقال الي ‏مرحلة جديدة من التفاعل والحركة الدائمة . شاشة ‏Z space‏ تقوم ‏بمراقبة وتحديد عين المستخدم مع متابعة حركة اليد لتنتج صورة ثلاثية الابعاد على الشاشة تحاكي الحقيقة. على خلاف الأفلام ‏ثلاثية الابعاد يمكن مع ‏Z space‏ ان ترى المجسم من عدة جوانب من اليمين ‏ومن اليسار كأنه جسم حقيقي على ارض الواقع .‏ ‏حيث تظهر البيانات و كأنها حقيقية. كما يمكن التلاعب بها، وتحليلها، ومشاركتها,‏

كيف يعمل نظام ‏zSpace

يعتمد نظام ‏zSpace على تقنية تعتمدها الشركة تطلق عليها " ‏‎Virtual Holographic 3D‎‏ " تسمح للمستخدم أن يقوم بتحريك ‏وتعديل المجسمات باستخدام مؤشر خاص يحتوي على مجسات تحدد مكانه واتجاهه في الفراغ ويراها باستخدام نظارة ‏خاصة تجعله يرى المجسمات تطفو أمام عينيه وبدقة اكبر.

يعتمد نظام zSpace على تحديد أماكن النظارة والمؤشر الخاص بالجهاز باستخدام المجسات وحساسات الحركة والتي تعتمد على تقنية مشابها لتقنية الGPS المستخدمة في تحديد المواقع . ومع الحصول على معلومات المكان الخاصة بالنظارة والقلم يقوم الجهاز بعرض الصورة بعد حساب زاوية الرؤية الخاصة بالمستخدم بين النظارة والشاشة ويقوم ايضا بتنفيذ اوامر المؤشر الخاصة بالتحكم بالمجسمات وتنفيذها بشكل متجانس مع زاوية الرؤيا . وما يجعل النظام مميز واكثر فاعلية هو برنامج التعامل مع العرض المختلف عن الشاشات ثلاثية الابعاد الاخرى . الشاشات ثلاثية الابعاد الموجودة تعتمد على معالجة وعرض مجموعة من الصور “Frames” موجودة في مكان واحد فقط في الذاكرة. ولكن نظام zSpace يعتمد على فصل معالجة الصور الى قسمين القسم الاول خاص بالجانب الايمن من الشاشة والاخر بالجانب الايسر . ويعتمد ايضا على العرض بطريقة مختلفة عن الشاشات المسطحة عن طريق تحويل العرض الى نظام كروي الشكل “Sphere” من الناحية البرمجية مما يسمح ظهور المجسم خارج اطار الشاشة وجعله كانه يطفو في الفضاء . وبهذا يعتبر نظام zSpace هو دمج للعديد من التقنيات التي باتحادها تكون طريقة جديدة لتفاعل المستخدم مع الحاسوب واعطاءه تجربة فريدة من نوعها, تساعده في العديد من المجالات .

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=K3eyPX-DwXo&w=560&h=315]

مزايا نظام ‏zSpace كبيئة تعليمية

مع التقدم العلمي في العديد من مجالات الحياة تستمر التكنولوجيا في محاكاة واقع وتفكير الإنسان, متخذة العديد من الصور, وطرق عرض المعلومات, التي أصبحت تشكل احد أهم الأدوات التي تعمل عليها شركات التكنولوجيا وتميز منتجاتها بطرق وأساليب جديدة.

نظام ‏zSpace كبيئة تعليمية يقدم العديد من الخدمات:

  • المحطة العلمية للتشريح الرقمي Cyber-Anatomy Science Station

يعتبر مقرر التشريح من أهم المقررات الدراسية في كليات الطب، والذي من خلاله يستطيع الطبيب والطالب الدخول الى جسم الانسان، ومعرفة تفاصيل هذا الجسم، وما يحتوي على أوردة وأعصاب وعضلات، ليتمكن من معالجة المريض بشكل علمي وطبي سليم. ولكن كيف يكون الوضع للطلاب الجدد عند تعاملهم لأول مرة مع جثث بشرية ؟؟؟ هل يمكن أن تقدم برامج المحاكاة وبرامج البيئات الافتراضية الحلول؟؟؟

  • تتعاون zSpace و Cyber-Anatomy ™ لإنشاء منصة افتراضية غامرة متقدمة للتعلم واستكشاف جسم الإنسان، علم النبات، علم الحيوان، علم الأرض، علم الأحياء الدقيقة، الكيمياءCyber-Anatomy Science Station
  • نظام Cyber-Anatomy ™. هو نظام مبتكر (أجهزة وبرمجيات) يوفر خبرة تفاعلية للمستخدمين باستخدام تقنيات المحاكاة ثلاثية الأبعاد المتقدمة, بحيث يستطيع المستخدمين ممارسة التشريح والاستكشاف وكأنهم داخل تجربة حقيقة.

Cyber-Anatomy Science Station هي منصة تعليمية افتراضية تقوم بعمل بيئة خاصة تعرض وتشرح العديد من مجالات التكنولوجيا والعلوم. وتستمر الشركة بتطوير برامج وأدوات مساعدة للعديد من الجامعات والمعاهد التقنية .

كما قامت zSpace بالتعاون مع human sim وهي مؤسسة متخصصة بالتعليم والتدريب الطبي بتكوين بيئة تعليمية طبية تحتوي على غرف عمليات وأدوات ومرضى تساعد طلاب الطب على تحسين مهاراتهم واكتساب المادة العلمية بطريقة مبتكرة وآمنة وقابلة للقياس والتفاعل. وقد تم ذلك من خلال دمج قدرات نظام human sim مع نظام zSpace .

إسهامات zSpace في مجال الكيمياء الحيوية

شاركت zSpace في اجتماع الجمعية الكيميائية الأمريكية الوطنية، الذي عقد في الفترة من 08-12 سبتمبر في انديانابوليس. تركز الموضوع الأساسي لبرنامج الاجتماع حول "الكيمياءgallery-sept13-3d-display-670 المتحركة،" وهناك بالتأكيد الكثير من الحركة في منصة zSpace. وقد أعجب الباحثين والطلاب والمهنيين من ذوي الخبرة على حد سواء بواقعية التفاعل الذي وفرته منصة zSpace , حيث استشعر الكيميائيين منظور جديد عند عرض النماذج الجزيئية في البيئة الثلاثية الأبعاد. العديد من الطلاب والأساتذة الذين زاروا منصة zSpace وجدوا فيها قدرات وإمكانات مناسبة بشكل مثالي لتدريس الكيمياء, والذين كانوا متحمسون لتحقيق مستوى جديد من التصور والتفاعل في فصولهم الدراسية ومختبرات.

يتكامل عمل المنصة الافتراضية الثلاثية الأبعاد zSpace من خلال الجمع بين PyMOL و Avogadro‎ والتي هي من التطبيقات ذات الشهرة العالمية المستخدمة في العرض التقديمي، والتصور والتعديل للجزيئات البيولوجية. . يستخدم برنامج PyMOL على نطاق واسع لأغراض التحليل العلمي، وعرض الرسوم التعليمية للهياكل الجزيئية. ويتم استخدام PyMO بشكل يومي في مختبرات عديدة منتشرة في جميع أنحاء العالم، نظرا لقدرته على المساعدة في الحصول على صورة مطابقة للحقيقة لأجسام الكائنات الحية وقياس السمات الهيكلية مثل المسافات والزوايا ، وعناصر البنية الثانوية .

من خلال استخدام منصة zSpaceيستطيع العلماء والباحثين, الحصول على بيئة واقعية لتصور وتعديل الجزيئات البيولوجية. ذلك يعمل على زيادة الإنتاجية في مجال البحوث العلمية ويساهم في تطور الاكتشاف العلمي.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=hWodQ8d0xeM&w=560&h=315]

ويتم استخدام zSpace في عرض المركبات الجزيئية والذرات وكأنها في أشكالها الحقيقية, كما ويتم عرض التفاعل واليات الترابط مثل العلاقات الايونية والعلاقات التساهمية في المركبات والعناصر, مما يعطي الفرصة لرؤية التفاعلات بطريقة جديدة وآمنة, وخاصة عند استخدام المركبات والتفاعلات الخطرة منها, مثل تلك التفاعلات التي تعتمد على عناصر مشعة خطرة, من الصعب الحصول عليها في المختبرات العادية او مركبات تتفاعل بطريقة انفجارية لا يمكن تجربتها في المختبرات العادية . وجود مختبر افتراضي يسمح للطلاب والمستخدمين بالتطبيق العملي المباشر دون الخوف على ضياع المكونات او وجودها وتوفرها من ناحية ومن ناحية اخرى يسمح لهم بتسجيل ومراقبة التفاعل بادق التفاصيل التي لا يمكن مراقبتها بالعين المجردة في المختبرات العادية .

منصة 3DVIA Composer zSpace

قامت شركة zSpace، والتي تعمل على تحويل مستقبل التفاعل بين الإنسان والكمبيوتر، بطرح منصة 3DVIA Composer zSpace, وذلك بتاريخ 10سبتمبر 2013, وهي منصة جديدة لتقديم التدريب المتقدم وحلول التعليم في الصناعات التحويلية مثل النقل والفضاء والمعدات الصناعيzSpaceDisplayGraphic-300x272

المنصة هي نتاج تعاون مابين zSpace و Dassault Systèmes الشركة الفرنسية الرائدة عالميا في تصميم الحلول التقنية باستخدام البرمجيات الثلاثية الأبعاد.

التعامل مع 3DVIA Composer zSpace يزود المدربين والخبراء بالأدوات اللازمة لتبسيط التدريب الميداني، والسماح للطلاب والعمال بتجاوز الحواجز التي تصادفهم في كثير من الأحيان في فهم المحتوى المعقدة. في المقابل، سيتم الحصول على إنتاجية أكثر كفاءة في العمل وتوفير في الموارد الحيوية وزيادة في المشاركة. هذا بالإضافة إلي أنه سيصبح منحنى التعليم لديهم أقصر، وسيتمكنون من تقديم مساهمات قيِّمة بأسرع وقت وبقدر أكبر من الثقة.

تسمح منصة 3DVIA Composer zSpace للمستخدمين الاستفادة من بيانات أنظمة الكاد ‎ CAD DATA لخلق بيئة غامرة وتفاعلية عن طريق التلاعب مباشرة بالصور الهيلوغرافية الثلاثية الأبعاد, مما يمكن المستخدمين من تصور وفهم أي فكرة على الفور، وتعزيز رؤى جديدة ونقل المعرفة من خلال تسهيل الموضوعات المعقدة وجعلها بسيطة قابلة للفهم، يمكن لمستخدمين البرنامج الاتصال بشكل أكثر فعالية مع جمهورهم لخلق تجارب جذابة و مثيرة للاهتمام.كما وتساعد مدراء المبيعات على تسويق منتجاتهم والترويج لأفكارهم بشكل فعال.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=Je7S0RaG35U&w=560&h=315]

وفي هذا يشير بول كيلينبرغر Paul Kellenberger ، الرئيس التنفيذي لzSpace " نحن فخورون بشراكتنا مع Dassault Systèmes, إن هذه الشراكة تنسجم مع الاستراتيجيات المتبادلة والتي تهدف إلي تقديم تجربة ثلاثية الأبعاد لعملائنا المشتركين, تتسم بالجودة العالية، فضلا عن تمكين عملائنا من تصور الإمكانات الكاملة لتصاميمهم بسهولة وكفاءة لتحقيق أهدافهم.

Unity App Development Engine

يوفر نظام z space مزايا جديدة لمطورين الألعاب الالكترونية ذلك بتوفير خدمات وأدوات برمجية تسمح لهم بصناعة ألعابهم والاستفادة من قدرات النظام باستحداث طرق لعب جديدة. ويعتبر نظام unity من أشهر البرامج التي تستخدم في صناعة الألعاب الالكترونية للعديد من المنصات والأجهزة الذكية ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات المرئية التي تحتاج إلى تصميمات ثلاثية البعد وثنائية البعد.

Lumiscaphe Patchwork3D

061009_patchwork3d_1وهي منصة تعتمد على صناعة وتصميم المنتجات التجارية. تمكن منصة zSpace مستخدمين Lumiscaphe، من الوصول إلي مستوى جديد من الواقعية والتفاعل في الوقت الحقيقي مع كائنات ثلاثية الابعاد 3D في بيئة افتراضية كاملة و وتكوين صور واقعية للمنتج بطريقة احترافية وتفاعلية تساعد المسوقين من عرض المنتج للجمهور وقابلية تسويقه قبل البدء بعملية الإنتاج مما يساعد الشركة على تقليل الخسائر و قياس قابلية نجاح المنتج .

CEI EnSight and EnLiten

توفر ‏CEI Inc.’s EnSight‏ أدوات قوية غالبا ما تستخدم في تحليلات الــ CAE والتي هي اختصار لـ computer aided engineering وهو نظام يحقق أمثلية مستعمله من قبل المصممين الصناعيين حول العالم ويتم فيه تحليل وإيجاد نقاط الضعف والقوه بالنسبة للحيز المشغول نتيجة للمؤثرات المحيطة من ضغط وصدمات ... وغيرها من التأثيرات الفيزيائية والكيميائية بطريقه جيده وسهله يسهل تفسيرها في الجانب الفني بحيث يتم إعطاء كل منطقة لون معين يبين خصائص تلك المنطقة. الجمع بين البيئة الثلاثية الأبعاد التفاعلية التي توفها ‏Space ‎‏ مع قدرات‎ EnSight ‎يزيد من كفاءة ودقة هذه التحليلات عند العمل ‏والتعلم في مجالات متعددة مثل: السيارات، والفضاء، والدفاع، والاحتراق، وإنتاج الطاقة، وتصنيع التكنولوجيا العالية وغيرها من ‏الأسواق التي تتطلب دقة عالية في النمذجة الفيزيائية القائمة على استخدام الحاسوب.

thumb

كما تعتبر CEI EnSight and EnLiten من أقوى الأدوات التي تستخدم في ديناميكا الموائع وديناميكيا الهواء وتعنى بتقارير مفصلة تساعد على تحليل النتائج بطريقة افتراضية وتستخدم في ديناميكا الهواء والطيران والقياسات الهيدروليكية في الآلات والرافعات والعديد من العمليات الفيزيائية التي تحتاج دقة حسابية شديدة لضمان سلامة النتائج .

إعداد: هيـام حـايك - كاتبة بمدونة نسيــج

المصادر:

http://zspace.com/
http://www.naseej.com/About-Us/Partners/zSpace

Topics: التعلم الافتراضي, التعليم العالي الجيد, ‏‎ Holographic, zSpace, ثلاثي الأبعاد, هولوغرافي, حلول, الواقع الافتراضي, التصوير المجسّم