تم تقسيم التطور
التاريخي لتقنية الواقع المعزز إلى ثلاث مراحل وهي كالآتي:
أولاً: مرحلة ظهور الفكرة:
في هذه المرحلة ظهر الوقع المعزز كوصف
للفكرة التي يقوم عليها، ففي عام 1901 وصف فرانك باوم مجموعة من النظارات
الإلكترونية التي يمكن من خلالها رؤية شخصيات في قصته (حكاية خيالية).
ثانياً: مرحلة
الانتشار المحدود:
وفي هذه المرحلة تحولت الفكرة من خيال إلى
واقع ومن أبرز ما تم في هذي المرحلة بلورة مصطلح تقنية الواقع المعزز، وفيما يلي
نستعرض رواد تقنية الواقع المعزز وما احدثوه من نقلة نوعية فيها:
1960-1970: صمم
(Ivan
Sutherland) من معهد التقنية (MIT) جهاز يقدم صوت وصورة ثلاثية الأبعاد وكان
الفارق الجوهري بين هذا الجهاز ورسومات الحاسب هو تغير الرسومات بناءً على المكان
الذي يقف فيه المستخدم، من خلال مستشعر رئيسي يقيس الموقع وزاوية الرأس، وبناءً
عليه يتغير نظام الكائنات الافتراضية
1975: استخدم
ميرون كروجر (Myron
Krueger) من جامعة (Connecticut) أنظمة لمسية تخدم تقنية الواقع المعزز
متصلة بأجهزة الحاسب الآلي لتنفيذ (Video Place) الذي يتيح للمستخدم التفاعل مع حركة صورة
الشخص بشكل تزامني.
1990: استخدم
توم كادول (Tom caudell)
وديفيد ميزل (David Mizell)
شاشة عرض
رقمية كانت ترشد العمال أثناء عملهم على تجميع الأسلاك الكهربائية لصناعة
الطائرات، من خلال
ارتداء جهاز يلبس على الرأس بدلاً من الالواح الخشبية التي كانت
تستعمل، ويعتبر ذلك أمراً
تاريخياً لمفهوم الواقع المعزز، حيث يعتبر كادول أول من
صاغ مصطلح الواقع المعزز.
1994: ابتكر
(Azuma)
بتعاون مع شركة تعمل في معامل بحوث (HRL) جهاز تعقب مهجن يتيح للمستخدم حرية الحركة
بشكل أكبر، ويعتبر تطور في تقنية الواقع المعزز التي كانت تجبر المستخدم البقاء في
مكان محدد، واستخدمت تقنية أزوما في عرض الإعلانات النصية الافتراضية على المباني،
وهذه التقنية تعد خطوة أولى لتقنية الواقع المعزز التي أصبحت عالمية الاستخدام.
وفي نفس العام توصل (Milgram)
إلى العلاقة التي توضح الفرق بين الواقع الافتراضي والواقع المعزز من خلال ما
يعرف بمتوالية ميلغرام، والتي سنتعرف عليها بالتفصيل في المحور التالي.
ثالثاً: مرحلة
الانتشار المطلق:
في أواخر التسعينات وبداية الألفية
الثالثة خطت تقنية الواقع المعزز العديد من الخطوات لتصبح أحد تقنيات الحاسب الآلي
التي لاقت انتشاراً واسعاً وسريعاً، ومن أبرز تلك التطورات:
1998:
بدأ تنظيم عدد من المؤتمرات المخصصة لدراسة تقنية الواقع المعزز تحت أسم "
الندوات الدولية حول الواقع المختلط والواقع المعزز"ISMAR.
وفي نهاية
التسعينات ظهر عدد من المشاريع والبحوث في سنغافورة وألمانيا والتي ركزت على تطوير
تقنية الواقع المعزز.
وتعتبر الألفية الثالثة ومع مرحلة
ظهور الأجهزة والهواتف الذكية مرحلة انتقالية لتقنية الواقع المعزز من الاستخدام
المحدود إلى الانتشار، وتبعاً لذلك فقد تعددت مجالات تطبيقه.
يعرف الواقع
المعزز بأنه
عرض حي بشكل مباشر أو غير مباشر لبيئة حقيقية من العالم الحقيقي، بحيث يتم إضافة
عناصر افتراضية عن طريق برامج حاسوبية، حيث يكون المدخل (Input) عبارة عن أصوات
وبيانات فيديوية وصورية وبيانات موقع باستخدام تقنية (GPS) ويكون المخرج
(Output) إصداراً
معدلاً للواقع الحقيقي.
ترتبط هذه
التقنية بتقنيتي الواقع المعدل (Mediated Reality) والواقع
الافتراضي (Virtual Reality) حيث تتضمن أولاهما واقعاً
معدلاً أو واقعاً ذا عناصر محذوفة، بينما تتضمن الأخرى واقعاً بديلاً لا يتضمن أي
عناصر من العالم الحقيقي بل عناصر بديلة له.
يكون الواقع
المعزز حياً عادةً، أي أنه يعرض دون تأخير زمني بحيث تضاف التعديلات بشكل مباشر
ولا يتم التصوير والتعديل والعرض بمراحل منفصلة؛ بل تدمج المراحل معاً تماماً كما
تضاف نتائج مباريات كرة القدم على الشاشة أثناء المشاهدة الحية للمباراة.. وأصبح
من الممكن جعل الوسط المحيط الحقيقي تفاعلياً مع المستخدم بفضل التقنيات الحديثة
(مثل: التعديل المباشر وتقنية التعرف على الأشياء)،حيث من الممكن أن توضع معلومات
إضافية فوق المشهد الحقيقي، هذه المعلومات قد تكون مطابقة للواقع أو لا فمن الممكن
أن يظهر شكل يشير لحالة الطقس مثلاً وكذلك من الممكن أن يتم إظهار طريقة توزع
الأمواج الكهرومغناطيسية في مكان ما (مع العلم أنه لا يمكن رؤية هذه الأمواج بالعين
المجردة).
عرَّف (Asuma,1997,365) الواقع المعزز بأنه: "
تقنية تفاعلية متزامنة تدمج خصائص العالم الحقيقي مع العالم الافتراضي بشكل ثنائي
أو ثلاثي الأبعاد "
عرَّف دونيليفي وديدي (Dunleavy,Dede,2006,p.7)
الواقع المعزز بأنه :" مصطلح يصف التقنية التي تسمح بمزج واقعي متزامن لمحتوى
رقمي من البرمجيات والكائنات الحاسوبية مع العالم الحقيقي ".
وعرَّفه
(Larsen،
Bogner، Buchholz,Brosda,2011,p.41)
بأنه:
" إضافة بيانات رقمية وتركيبها وتصويرها واستخدام طرق رقمية للواقع الحقيقي
للبيئة المحيطة بالإنسان، ومن منظور تقني غالباً يرتبط الواقع المعزز بأجهزة
كمبيوتر يمكن ارتداؤها، أو أجهزة ذكية يمكن حملها"
وتضيف الخليفة
(2010) أن مصطلح الواقع المعزز يشير إلى إمكانية دمج المعلومات الافتراضية مع
العالم الواقعي، فعند قيام شخص ما باستخدام هذه التقنية للنظر في البيئة المحيطة
من حوله فإن الأجسام في هذه البيئة تكون مزودة بمعلومات تسبح حولها وتتكامل مع
الصورة التي ينظر إليها الشخص. وقد ساعد التطور التقني كثيرا في بروز هذه التقنية
فأصبحنا نراها في الحاسبات الشخصية والهواتف الجوالة، بعد أن كانت حكرا على معامل
الأبحاث في الشركات الكبرى.
وتعرَّف
الدارسات الواقع المعزز بأنه:
تقنية تفاعلية
تشاركية تزامنية تستخدم الأجهزة السلكية واللاسلكية لإضافة بيانات رقمية للواقع
الحقيقي على صورة (صور – وسائط – مقاطع فيديو – روابط) بأشكال متعددة
الأبعاد
الواقع
الافتراضي هو عبارة عن بيئة كاملة افتراضية تحاكي البيئة الحقيقية، ومن خلال هذا
الواقع سيكون الإنسان قادرًا على العيش والشعور في هذه البيئة، وقد يكون هناك ردات
فعل تنعكس على هذه البيئة أيضًا.
ومن أجل عيش
تجربة الواقع الافتراضي، فمن الضروري أن يتم استخدام أدوات مثل نظارة Oculus،
والتي يمكن من خلالها دمج الإنسان مع هذا الواقع، ويمكن استخدام هذه التقنية في
الألعاب أو متابعة الأفلام أو في بعض أنظمة المحاكاة من أجل التدريب.
أحد أهم الأمثلة
على هذه التقنية هو ركوب الأفعوانية باستخدام أجهزة ال VR، حيث يعيش المستخدم تجربة ليست في الواقع،
بل هو واقع افتراضي يُشعِر الإنسان بأنه فيه بدلًا من الواقع الذي نعيشه.
الواقع
المعزز هو عبارة عن إضافات تعزيزية للواقع الذي نعيشه، ومن هنا جاء الاسم، حيث أن
هذه التقنية تمكّن المستخدم من إضافة بعض العناصر المصممة بشكل افتراضي إلى
البيئة التي نعيشها، وذلك باستخدام الأجهزة المحمولة كالهاتف أو أجهزة التابلت.
أحد أهم الأمثلة
على هذه التقنية هو لعبة بوكيمون جو الجديد، فاللعبة تعتمد على البيئة الواقعية
التي نعيشها، وتجد أن شخصيات البوكيمون تظهر فوق هذه البيئة دون أن يتم إلغاء
الواقع.
يمكن تحديد أهم الفروق بين الواقع
المعزز والواقع الافتراضي كما في الجدول التالي:
الوقع المعزز AR
|
الواقع
الافتراضي VR
|
الواقع المعزز
أقرب إلى العالم الحقيقي، حيث يسمح للمستخدم رؤية العالم الحقيقي من حوله.
|
الواقع
الافتراضي يستبدل العالم الحقيقي بالعالم الافتراضي، حيث يسيطر على المستخدم
بحيث لا يمكنه رؤية العالم الحقيقي من حوله.
|
الواقع المعزز
يُضمن البيانات الرقمية في العالم الحقيقي.
|
الواقع
الافتراضي يخلق البيئة الرقمية التي تتصرف بطرق تحاكي نظيرتها في العالم الحقيقي.
|
يتفاعل
المستخدم عبر ما يتم ارتداؤه أو حمله مع أجسام افتراضية متعددة الأبعاد.
|
المستخدم ينغمس
في البيئة الافتراضية ويتفاعل معها.
|
لا يحتاج إلى
معامل ويعبر عن الواقع الحقيقي.
|
يحتاج إلى
معامل افتراضية.
|
يُضفي صبغة
خيالية على منظر حقيقي.
|
يُضفي صبغة واقعية
على منظر خيالي.
|
لا يمكنه أن
يتعامل مع الأماكن غير الموجودة.
|
يمكن أن يبنى
حول الأماكن التي ليس لها وجود من الأساس.
|
متزامن (يتطلب
وجود البيئة الواقعية والأجسام الافتراضية معاَ في وقت واحد)
|
غير متزامن
(يستطيع المستخدم الدخول إليه في أي وقت)
|
Aurasma
Aurasma
هو التطبيق الرائد في
صناعة الواقع المعزز، و الذي سيغير حتما الطريقة التي ينظر بها الملايين من
الناس إلى العالم و الطريقة التي يتفاعلون بها معه. يسمح تطبيق aurasma بإنشاء ومشاركة
تجارب الواقع المعزز الخاصة بك بطريقة سهلة وبسيطة، ومثيرة للاهتمام في الآن ذاته.
2 - Layar
يمكن تطبيق Layar من إجراء مسح
ضوئي للمواد المطبوعة، كالمجلات و الخرائط و المطويات… و من تم إغنائها و
تعزيزها بإضافات الواقع المعزز، مما يسمح لك بالتفاعل مع الواقع بطريقة جديدة كليا.
3 -
Google Goggles
يحول هذا التطبيق جهاز الأندرويد
الخاص بك إلى موسوعة متكاملة و غنية بالمعلومات المفيدة عن الأشياء المحيطة بك،
حيث يكفي تصويب كاميرا الجهاز الخاص بك على لوحة فنية مثلا، أو معْلَمة شهيرة، أو
حتى منتج أو صورة شعبية، ليزودك تطبيق Goggles بمعلومات مهمة
عنها، إن وجدت في قاعدة البيانات الخاصة به.
للإشارة فتطبيق
Goggles يستطيع
قراءة النصوص المكتوبة باللغة الإنجليزية والفرنسية والإيطالية والألمانية
والإسبانية والبرتغالية والروسية والتركية، وترجمتها إلى لغات أخرى
4- Field Trip
هذا التطبيق هو دليلك للعثور
على الأشياء الغريبة، والفريدة من نوعها في العالم من حولك. يعمل
Field Trip في خلفية هاتفك وبمجرد الاقتراب من شيء مثير
للاهتمام، تنبثق بطاقة على شاشة هاتفك أو جهازك اللوحي، لتعرض تفاصيل
مهمة حول هذا الشيء، وبدون أي تدخل من طرفك. بل أكثر من ذلك، فإذا كان لديك
سماعة رأس أو سماعة بلوتوث متصلة بالجهاز، يمكن حينها للتطبيق قراءة
المعلومات لك.
5- Blippar
Blippar
هو تطبيق رائد في مجال
الواقع المعزز والتعرف على الصور، فالملايين من الناس حول العالم يستخدمونه يوميا
لرؤية الأمور بمنظور مختلف ، باستخدام هواتفهم النقالة وأجهزتهم اللوحية لاكتشاف
تجارب تفاعلية مخفية. Blippar.
أهمية ومميزات الواقع
المعزز:
1-الواقع المعزز
له دور بارز في مجموعة واسعة من التطبيقات، مما يعتبر مفتاحاٌ لتكنولوجيات
المستقبل.
2- إن الواقع
المعزز قد تخطى المرحلة التمهيدية المتعلقة بأسقاط الأجسام الأفتراضية في البيئة
الحقيقية للمستخدم،ليتم الاستعانة بأجهزة أكثر تقدماٌ كالأجهزة القابلة للارتداء
والتي توفر واجهة للتفاعل مع هذه الأجسام الأفتراضية ثلاثية وثنائية الأبعاد.
3-تطبيقات الواقع المعزز امتدت لتشمل مختلف
قطاعات الحياة المختلفة بما في ذلك التعلم والصحة الجيش ... الخ.
4-الاستثمار في
هذا المجال يجذب العديد من كبرى الشركات الرائدة في عالم تكنولوجيا المعلومات,
التي تحاول أنتاج منتجات قابلة للتسويق و تجذب المستهلكين أكثر فأكثر لتصل إلى
مرحلة الاستخدام اليومي.
5-استطاعت
تكنولوجيا الواقع المعزز أن تشق طريقها إلى الهواتف المحمولة وأجهزة التي يمكن
ارتداؤها، ومحاولة الاستفادة من التقنيات المتاحة لتعزيز الشعور الحقيقي بإضافة
ردود الفعل الحسية.
6-يسعى الباحثون في هذا المجال جعل تطبيقات
الواقع المعزز أكثر جاذبية، وأكثر إنتاجية، وأكثر إفادة.
في المستقبل القريب، سيكون لتطبيقات
الواقع المعزز الأثر الكبير في تغيير حياتنا ، وسلوكنا ، لنصل لمرحلة تكييف البيئة
المحيطة بينا لتسهل تفاعلنا.
عيوب ومعوقات أستخدام الواقع المعزز:
معظم
تطبيقات الواقع المعزز على الهواتف الذكية تؤدي إلى استنزاف بطارية
الجهاز حيث أنها
تحتاج إلى عمليات و معالجات معقدة.
علاوة
على ذلك فإن الهواتف الذكية لها شاشة صغيرة الحجم مما يقلل من التفاعل مع تطبيقات
الواقع المعزز.
جميع هذه
المحددات أدت للاتجاه نحو الأجهزة القابلة للارتداء كالنظارات و العدسات اللاصقة
التي من شأنها غمر المستخدم بالأجسام الأفتراضية الأمر الذي يؤدي إلى زيادة تفاعل
المستخدم ولكنها بذات الوقت قد تؤدي إلى أوجاع بالرأس كما هو الحال مع نظارات جوجل[19].
2-الخصوصية
لعل أهم المعضلات
التي سوف تواجهها تكنولوجيا الواقع المعزز هو الخصوصية. كما عو معلوم فإن معظم
الأشخاص لديهم حساب على مواقع التواصل الأجتماعي كالفيس بوك
و التويتر
, و يميل معظمهم
إلى رفع صوريهم الشخصية, مما يشكل قاعدة بيانات
واسعة. حيث قدر
الباحثون عدد الصور التي يتم رفعها على الفيس بوك في عام 2010 إلى 2.5 بليون صورة[20] [21]
وتكمن المشكلة
عند استخدام قاعدة البيانات الضخمة مع برامج تحليل الصور من خلال تطبيقات الواقع
المعزز مما يؤدي إلى التعرف على الأشخاص منذ اللقاء الأول و بالتالي يستطيع
الغرياء التعرف على هوية أي شخص مما يؤثر على الخصوصية والشعور بالأمان.
استخدامات الواقع المعزز في التعليم:
يمكن توضيح دور الواقع المعزز في
التعليم كما أشار إليه (عطارة وكنسارة،2015) في النقاط التالية:
1.
يوفر الواقع المعزز مساحة تعليم ابتكارية وذلك عن طريق دمج مواد التعليم
الرقمية بمختلف الصيغ الإعلامية من وسائل وأدوات والتي هي أجزاء مباشرة من الحيز
المادي أو ما يسمى بالبيئة المادية وبالتالي تهيئة الفرصة ليتمتع المتعلمون بـ
(التعلم الموقفي).
2.
يتماشى الواقع المعزز جنباً إلى جنب مع مفاهيم التعلم البنائية، حيث يكون في وسع المتعلمين التحكم
بعملية التعلم الخاصة بهم عن طريق التفاعلات النشطة مع بيئات التعلم الواقعية
والافتراضية (VR)على حد سواء، والتعامل مع المدخلات
غير الواقعية في بيئات التعلم هذه، وبالتالي اكتساب قدر أكبر من المهارة والمعرفة.
3.
يترجم الواقع المعزز النظرية البنائية إلى واقع ملموس يمكن
تطبيقه. ولطالما أثبتت أساليب دمج التعلم
النظري والتطبيقي جدواها، كما لا يمكن تجاهل الحاجة المتزايدة والملحة في تطبيق
مفاهيم التعلم الإلكتروني وإعمال مختلف التقنيات بشكل فعال. ومن هذا المنطلق فإن
الواقع المعزز كفيل بأن يسد الثغرة الحاصلة بين التعليم النظري والتطبيقي، ويركز
على الطريقة التي يمكن فيها دمج العالم الواقعي والافتراضي معاً؛ لتحقيق مختلف
أهداف التعلم الإلكتروني ومتطلباته بل حتى بيئاته أيضاً.
4.
تضيف تقنية الواقع المعزز بعداَ إضافياَ جديداَ لتدريس
المفاهيم مقارنة بطرق التدريس الأخرى.
5.
وتتضمن الأساليب التي يوفرها الواقع المعزز في التعليم: الإدراك البدني، والإدراك المتجسد،
والتعلم الموقفي، والعمل العقلي.
6.
زيادة مدى تحكم المتعلمين: عندما يبدأ المتعلمون بدارسة المحتوى التعليمي باستخدام جهاز
الحاسوب، فإنهم يتوجب عليهم عادة اكتساب معرفة تتعلق بطريقة التعامل مع جهاز
الحاسوب، كاستخدام جهاز الفأرة أو لوحة المفاتيح. كما سيتوجب عليه أيضاً تعلم بعض
المهارات المتعلقة بوظائف الحاسوب ( كطريقة فتح النوافذ وإغلاقها أو فتح قائمة
النظام وغيرها الكثير)، وبالتالي فبما أن المتعلم مطالب بتعلم هذه الوظائف إضافة
إلى المحتوى التعليمي فإن هذا سيضيف عبئاً أكبر عليه في عملية التعلم (جسدياً
وعقلياً)، ولكن في الواقع المعزز يكون جسد المتعلم منخرطاً بالكامل في المحتوى
التعليمي حيث يستطيع مشاهدة المحتوى بالكامل، وهذا يختلف عن الواقع الافتراضي حيث
يشاهد المتعلمون المحتوى التعليمي في إطار ضيق يقتصر على العالم المحيط بهم و على
أجسادهم.
7.
تطبيقات وألعاب الواقع المعزز التعليمية التعلمية والتي تنقل المتعلم إلى عالم المعلومات
الدراسية؛ ليختبر أسسها ومسبباتها بنفسه في خبرة واقعية محفزة ومشوقة، بدلاَ من
التعامل مع هذه المعلومات في قالب نصي ثابت.
8.
تم استخدام الواقع المعزز على نطاق واسع وخصوصاَ في بيئة
المختبرات العلمية
والتي ظهرت في الآونة الأخيرة لإجراء مختلف التجارب في الصفوف الدراسية الحقيقية.
9. تحفيز المتعلمين على المشاركة: لا يخفى على الجميع
أن التحفيز يلعب دوراً مهماً في علمية التعلم وهذا ما يحققه الواقع المعزز؛ لأنه يجمع بين المتعة
والمعرفة في ذات الوقت، وهذا من شأنه أن يحفز المتعلمين على اكتشاف المزيد في
المحتوى التعليمي. يقول بلينجهوست (Billinghurst, 2000)بأن المتعلمين عندما قاموا بتجربة تقنية الواقع المعزز وصفوها
بقولهم (عالم سحري) وهو ما دفعهم إلى التعمق في المحتوى التعليمي وتعلم المزيد
عنه. وبعكس ألعاب الفيديو، فإن الواقع المعزز لا يفصل مستخدميه عن عالمهم الواقعي؛
بل العكس تماماً فهو يستخدم هذا العالم وينقله بشكل واقعي إلى عالم رقمي وهذا كفيل
بأن يرفع مستوى الفضول والدهشة لدى المتعلمين ويشجعهم على الاكتشاف.
10.زيادة كفاءة المعلم في التعليم: تؤدي تقنيات الواقع
المعزز دوراً مهماً في مساعدة المعلم على شرح المعلومة بشكل أكثر كفاءة. فإذا كان
المعلم يشرح درساً عن الحضارة القديمة مثلاً فإنه سيواجه صعوبة في تبسيط المعلومة
إذا لم يكن معه قطعة أثرية يمكن للمتعلمين معاينتها مثلاً، ولكن مع تقنيات الواقع
المعزز أصبحت عملية التعليم أسهل، فبفضلها يستطيع المعلم عرض كل زاوية من زوايا
القطعة الأثرية ويستطيع المتعلمون معاينتها.