نگاهی به کارکردهای شبیه‌سازی در ایجاد واقعیت مجازی(بخش دوم)

«واقعیت مجازی»، دروغ نیست!

وقتی بچه بودیم، در رویاها پرواز می‌کردیم، بی‌آنکه سقوط کنیم؛ می‏ساختیم و خراب می‏کردیم، بی‌آنکه چیزی بابتش بپردازیم. همیشه نگاهمان پیگیر امتداد رد دود هواپیماهایی بود که به هر سوی آسمان می‌رفتند و گمان نمی‌کنم خیره شدن ما برایشان ناراحت کننده بود. رویاهای کودکی هر چند دست یافتنی نبود، اما زندگی برایمان جدی‌تر شد تا جایی که حتی می‌توانیم به برآورده شدن رویایی مانند پیروزی در جنگی یک تنه در برابر یک لشکر، امیدوار باشیم، البته با کمی تخفیف در محل وقوع حادثه و با تشکر از دانشی به نام مجازی‌سازی!

کد خبر: ۳۰۵۹۶۷

بازی‌خوری مجازی

یکی از دلچسب‌ترین، پرکاربردترین و حتی پرطرفدارترین شاخه‌های شبیه‌سازی، شبیه‌سازی بازی است. این را بازی‌خورها خوب درک می‌کنند که یک فوتبال در زمین آسفالت با توپ پلاستیکی همراه بچه‌های محل، قابل مقایسه با بازی در بزرگترین ورزشگاه اروپا و در مقابل بزرگترین بازیکنان دنیا نیست، البته تفاوت دیگر این است که این یکی را باید نشسته و از پشت رایانه انجام داد.

ساختن بازی‌های رایانه‌ای در محیط‌های فعال و غیرفعال می‌تواند به رشد ذهنی کودکان کمک کند. البته این بازی‌ها لزوما برای کودکان و یا بازی‌خورها تولید نمی‌شوند. بازی‌های خانوادگی که با شبیه‌سازی زندگی مجازی و یا حتی شهرهای مجازی سعی در آموزش مهارت‌های شهروندی دارند و یا بازی‌هایی که برای آموزش امور مالی تولید می‌شوند در یک محیط پویا و تعاملی، افراد را تعلیم می‌دهند.

برخی شبیه‌سازهای بازی از حد بازی فرا رفته و حتی سخت‌افزار را نیز شبیه‌سازی می‌کنند. در این شبیه‌سازها چیزهایی مانند پلی‌استیشن‌ها شبیه‌سازی شده و می‌توانید پس از اجرای بازی‌های مخصوص، آن سخت‌افزار را نیز در یک رایانه معمولی اجرا کنید. برخی از این شبیه‌سازها نمونه واقعی ندارند و کاملا تخیلی هستند و برخی نیز مانند فوتبال دارای نمونه‌های واقعی هستند.

در یکی‌دو سال گذشته کم‌تحرک شدن نوجوانان باعث ایجاد مشغله فکری مسوولان بهداشتی کشورهای جهان شد و بر اساس آن نسل جدیدی از بازی‌ها طراحی شد که فرد باید با تحرک و معمولا به‌صورت ایستاده بازی کند. این بازی‌ها را نیز بازی‌های تعاملی گویند.

شبیه‌سازی در طراحی و مهندسی

با شبیه‌سازی، دنیای مهندسی زیباتر، انعطاف‌پذیرتر و بسیار کاربردی‌تر شده است. نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مهندسی، نقشه‌های قدیمی ساختمان که تعدادی خطوط نامفهوم و درهم پیچیده بود را به یک فیلم تمام رنگی مبدل کرد. یعنی تنها کافیست ابعاد زمین و نوع خانه دلخواه را به یک نرم‌افزار بدهید تا یک فیلم تمام رنگی از تمام زوایای داخلی و خارجی خانه مبله به شما نشان دهد.

این رویا و یا خیال‌پردازی نیست و شما می‌توانید در دنیای فناوی اطلاعات، هر چیزی که قرار است در آینده به‌وجود آید را ببینید. این نرم‌افزارها پیچیدگی‌های محاسبات ریاضی را در خود پنهان کرده‌اند و دانشجویان و مهندسان می‏توانند با خیالی آسوده‌تر و سرعتی بالاتر به ابعاد کیفی موضوع توجه کنند. در بسیاری موارد این امکانات به‌کمک تمام چرخه تولید می‌آید و از دست اندرکاران مواد اولیه گرفته تا فروشنده را به ابزار نوین مجهز می‌کند. برای نمونه می‌توانید نزدیک شدن طراحی‌های خانه با خواست و میل مشتری را به‌چشم ببینید.

با وجود نرم‌افزارهای شبیه‌سازی به‌راحتی می‌توان مراحل ساخت یک ساختمان و یا یک خوردو و یا حتی کشتی و هواپیما را پیش‌بینی و کنترل کرد و حتی به‌محض پایان طراحی، می‌توان به ویرایش طراحی پرداخت. ویرایش طراحی در نقشه‌های قدیمی و کاغذی و محاسبات دستی، به‌معنای طراحی مجدد بود که طراحان به هزاران روش متوسل می‌شدند تا این بازگشت کم شود و یا حداقل مقداری از بار محاسباتی کم گردد. اما در نرم‌افزارهای شبیه‌سازی می‌توان کیفیت کارکرد محصول نهایی را با هر تغییری سنجید و آن‌را آزمود. برای نمونه یک سازنده هواپیما می‌خواهد بداند اگر به‌جای 1تن بار توصیه شده برای هواپیما، 2تن بار روی هواپیما فشار وارد شود، چه اتفاقی خواهد افتاد و یا مالک ساختمان می‌خواهد بداند اگر تاسیسات طبقه سوم دچار مشکل شود امکان بروز مشکل در کجاها بیشتر است و ...؟

تمام این سوالات را می‌توان در نرم‌افزار شبیه‌سازی که با محصولات خاص ارائه می‌شود، جستجو کرد. این شبیه‌سازی‌ها بدون محدودیت در صنعت به‌کار می‌روند و برای نمونه نرم‌افزارهایی وجود دارند که بدن انسان را برای استفاده در تحلیل دینامیک به‌صورت مدل پیاده کرده و برای تست شکل‌های مختلف ارگونومی به‌کار می‌روند. نوعی از کاربرد این نرم‌افزارها عبارت است از توسعه رابطه بین انسان و ماشین، محافظت سرنشین وسیله نقلیه وطراحی محصولات برای آسایش سرنشین و تست امنیت وسیله. نمونه نرم‌افزارهای این‌چنین عبارتند از: ADAMS Android محصول Mechanical Dynamics وJack مدل انسان ساخته دانشگاه پنسیلوانیا.

VRML چیزی فرای ابزار

VRML1 (که به‌صورت V-R-M-L یا Vermil تلفظ می‌شود) زبان مدل‌سازی واقعیت مجازی است. این زبان که توسعه واقعیت مجازی و فناوری‌های مدل‌سازی 3بعدی است در می 1994 توسط مارک بسکی2، تونی پاریسی3 و گوین بل3، 3تن از متخصصان دنیای گرافیک رایانه نوشته شد. آنها در انجمن حرفه‌ایی گرافیک کامپیوتری نسبت به ایجاد یک برنامه جلوه خاص و ویژه برای دنیای انیمیشن 3بعدی تعاملی در روی وب اقدام نمودند که موتور محرک این کار زبان VRMLبود. البته بینVRML1 و VRML2 تفاوت‌هایی وجود دارد. به‌طور خلاصه صحنه‌های ساخته شده توسطVRML1، ایستا هستند که اصطلاحا به آنها Static World گفته می شود، در حالی‌که در VRML2 قابلیت حرکت و نیز ارتباط با کاربر Interactive World گنجانده شده است. VRML 1.0 فقط قابلیت‌ها و دستورات پایه‌ای برای پیوند‌‌ دادن اشیای دنیای مجازی به صحنه‌ها را شامل می‌شد.

ردیابی موقعیت

حسگر موقعیت مهم‌ترین وسیله ردیابی در یک سیستم واقعیت مجازی است که مکان و جهت کاربر را مشخص می‌کند. معمولا موقعیت سر یا یک دست کاربر سنجیده می‌شود. سنسورهای مختلفی از نوع الکترومغناتیسی، مکانیکی، نوری، ویدئومتری، التراسونیک، اینرسی و حس‌گرهای مکان عصبی وجود دارد که به‌ترتیب مورد بحث قرار می‌گیرد. سنسورهای حرکت بسته به‌نوع و فن‌آوری ساخت آن، ‌محدودیت‌هایی به سیستم اعمال می‌کند.

نکته: تکنیک‌های ردیابی و موقعیت‌سنجی دارای سرفصل‌های بسیار است که ذکر آنها در اینجا مقدور نیست اما با مراجعه به مقاله‌ها و کتاب‌های موجود، می‌توانید دانش خود را در این زمینه افزایش دهید.