ایران و آینده تحقیقات VR/ آزمایشگاهی که مغز را در دنیای مجازی می‌خواند!

زهرا وجدانی: واقعیت مجازی (VR) از ترکیب دو واژه Virtual به معنای "نزدیک" و Reality به معنای "واقعیت" تشکیل شده است و به عبارتی، تجربه‌ای نزدیک به واقعیت را برای کاربر ایجاد می‌کند. این فناوری به افراد امکان می‌دهد تا در هر شرایط و مکانی که به‌صورت فیزیکی قابل‌دسترسی نیست، حضور داشته باشند و آن را تجربه کنند.

به‌طور کلی، انسان با استفاده از حواس خود، مانند بینایی، شنوایی، بویایی، چشایی و لامسه، با دنیای اطراف ارتباط برقرار می‌کند. علاوه بر این حواس کلاسیک، سیستم‌هایی مانند حس وستیبولار (تعادل) و احساس اعصاب عمقی نیز در درک محیط نقش دارند. واقعیت مجازی با ایجاد ورودی‌های مناسب برای این حواس، تجربه‌ای مصنوعی، اما کاملاً نزدیک به واقعیت را برای فرد شبیه‌سازی می‌کند.

در سیستم‌های VR، یک هدست واقعیت مجازی دید کاربر را به محیطی شبیه‌سازی‌شده هدایت می‌کند، در حالی که صدا‌های متناسب نیز از طریق هدفون‌ها پخش می‌شوند. در این حالت، فرد ارتباط خود را با دنیای واقعی از دست داده و به فضای مجازی موردنظر منتقل می‌شود. همچنین، با استفاده از کنترلر‌های دستی، امکان تعامل کاربر با محیط مجازی فراهم شده و تجربه حضور در آن فضا را واقعی‌تر می‌کند.

واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR) در سال‌های اخیر به یکی از ابزار‌های مهم در پژوهش‌های علمی، خصوصاً در حوزه علوم شناختی، ایمنی، و مهندسی تبدیل شده‌اند. این فناوری‌ها امکان شبیه‌سازی محیط‌های پیچیده و کنترل‌شده را برای انجام آزمایش‌های دقیق فراهم می‌کنند. در ایران نیز مرکز ملی نقشه‌برداری مغز یکی از مراکز پیشرو در این زمینه است که با استفاده از این فناوری‌ها، امکان اجرای تحقیقات گسترده‌ای را در حوزه شناختی و ایمنی مهیا کرده است.

آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز با بهره‌گیری از پیشرفته‌ترین تجهیزات واقعیت مجازی، امکان اجرای انواع آزمایش‌های شناختی و ایمنی را برای پژوهشگران فراهم می‌سازد. این آزمایشگاه مجهز به دو سیستم پیشرفته VR شامل Oculus Rift و HTC Vive Pro است که طیف گسترده‌ای از برنامه‌های واقعیت مجازی را اجرا می‌کنند. علاوه بر این، امکان ثبت هم‌زمان EEG-VR و انجام آزمایش‌های fMRI پیش و پس از تجربه VR نیز در این مرکز وجود دارد.

در این گزارش، با مهدی امینی، مسئول بخش واقعیت مجازی این مرکز، گفت‌و‌گو کرده‌ایم تا با جزئیات بیشتری از نحوه استفاده از این فناوری‌ها در تحقیقات علمی آشنا شویم. وی توضیح می‌دهد که چگونه محیط‌های مجازی می‌توانند شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده را برای محققان ایجاد کنند، نحوه تعامل این محیط‌ها با حسگر‌های مغزی چگونه است و چه چالش‌ها و مزایایی در این مسیر وجود دارد.

ایجاد محیط‌های مجازی برای شبیه‌سازی آزمایش‌ها

یکی از مهم‌ترین قابلیت‌های واقعیت مجازی، شبیه‌سازی محیط‌های پیچیده‌ای است که ممکن است در دنیای واقعی به سادگی قابل پیاده‌سازی نباشند. امینی در این باره توضیح می‌دهد: "گاهی اوقات محققان شرایط خاصی را برای آزمایش‌های خود در نظر دارند، اما ایجاد این شرایط در دنیای واقعی ممکن نیست. مثلاً اگر بخواهیم بررسی کنیم که واکنش افراد در هنگام زلزله در یک پاساژ چگونه است، نمی‌توانیم زلزله واقعی ایجاد کنیم. اما با کمک واقعیت مجازی، می‌توان محیطی مشابه را شبیه‌سازی کرد و واکنش‌های افراد را در این شرایط بررسی نمود."

او در ادامه می‌افزاید که این محیط‌ها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که افراد مورد آزمایش (آزمودنی‌ها) دقیقاً در شرایطی مشابه دنیای واقعی قرار بگیرند. در یک نمونه آزمایشی، محققان مدل‌های سه‌بعدی یک پاساژ را طراحی کرده بودند تا تأثیر شرایط محیطی مختلف بر تصمیم‌گیری افراد را بسنجند.

امینی درباره نحوه اجرای این پروژه می‌گوید: "ما ابتدا مدل‌های سه‌بعدی را توسعه می‌دهیم و سپس با استفاده از نرم‌افزار‌های بازی‌سازی، محیط مجازی را می‌سازیم. محققان می‌توانند سناریو‌های مختلفی را برای آزمودنی‌ها طراحی کنند. برای مثال، فردی که در محیط مجازی قرار می‌گیرد، دستورالعمل‌هایی دریافت می‌کند که بر اساس آن باید تصمیمات خاصی بگیرد؛ مثلاً در هنگام زلزله از مکان خاصی دوری کند یا از مسیر مشخصی خارج شود. سپس سیستم تمامی حرکات او را ثبت و تحلیل می‌کند."

او اضافه می‌کند که در این محیط، علاوه بر شبیه‌سازی بصری، عوامل محیطی دیگری نیز بازسازی می‌شوند: "برای افزایش حس واقع‌گرایی، اجسام موجود در محیط با صدای خاص خود به لرزه درمی‌آیند و حتی لرزش‌های جزئی به کاربر القا می‌شود تا واکنش او را به شرایط واقعی نزدیک‌تر کنیم."

استفاده از سنسور‌های EEG و ارتباط با داده‌های مغزی

یکی از جنبه‌های مهم این تحقیقات، ارتباط محیط‌های واقعیت مجازی با داده‌های مغزی است. برای این کار، از سنسور‌های EEG (ثبت فعالیت الکتریکی مغز) استفاده می‌شود.

این کارشناس واقعیت مجازی در این زمینه توضیح می‌دهد: "سنسور‌های EEG به‌طور جداگانه فعالیت‌های مغزی را ثبت می‌کنند، اما ما می‌توانیم ارتباط میان آنها و محیط مجازی را برقرار کنیم. برای مثال، اگر در محیط مجازی زلزله رخ دهد، سیستم یک پیام به EEG ارسال می‌کند تا مشخص شود که مغز آزمودنی در لحظه وقوع زلزله چه واکنشی نشان داده است."

این داده‌ها به پژوهشگران کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه پردازش اطلاعات و تصمیم‌گیری انسان در شرایط بحرانی داشته باشند.

شخصی‌سازی نرم‌افزار‌ها برای محققان مختلف

یکی از مزایای اصلی این سیستم‌ها، امکان سفارشی‌سازی آنها برای پژوهش‌های مختلف است. امینی در این باره می‌گوید: "ما برای هر پروژه، نرم‌افزار اختصاصی طراحی می‌کنیم. محققان مدل‌های سه‌بعدی محیط مورد نظر خود را تهیه می‌کنند و سپس ما آن را وارد نرم‌افزار‌های مخصوص می‌کنیم تا یک دنیای مجازی تعاملی ایجاد شود. این فرایند بسته به پیچیدگی پروژه، ممکن است زمان‌های متفاوتی را نیاز داشته باشد."

به گفته او، در برخی تحقیقات، متغیر‌های محیطی مانند ارتفاع سقف، عرض راهرو‌ها و موانع تغییر داده می‌شوند تا تأثیر این تغییرات بر رفتار افراد بررسی شود.

کاربرد‌های گسترده در حوزه‌های مختلف

این فناوری فقط محدود به تحقیقات شناختی نیست و می‌تواند در حوزه‌های مختلفی از جمله معماری، ایمنی، و روانشناسی نیز مورد استفاده قرار گیرد.

امینی برخی از این کاربرد‌ها را شرح می‌دهد: "در معماری، می‌توان تأثیر طراحی فضا‌های مختلف بر رفتار افراد را بررسی کرد. در حوزه ایمنی، محیط‌های مجازی به ما امکان می‌دهند که افراد را در شرایط بحرانی مانند زلزله، آتش‌سوزی یا حوادث صنعتی قرار دهیم و واکنش آنها را بسنجیم. این اطلاعات می‌تواند به بهبود استاندارد‌های ایمنی کمک کند."

به عنوان مثال، در یکی از پروژه‌ها، محیطی برای شبیه‌سازی عملیات جرثقیل در سایت‌های ساختمانی ایجاد شد. امینی در این باره توضیح می‌دهد: "در این پروژه، ما اپراتور‌ها را در یک محیط مجازی قرار دادیم تا نحوه کار با جرثقیل را بدون خطر واقعی تمرین کنند. آنها می‌توانستند تأثیر تصمیمات خود را در شرایط ایمنی کنترل‌شده مشاهده کنند و از اشتباهات خود درس بگیرند. "

تفاوت میان VR و AR

این کارشناس واقعیت مجازی در بخش دیگری از صحبت‌های خود، تفاوت میان واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR) را شرح می‌دهد: "در واقعیت مجازی، کاربر به‌طور کامل در یک محیط دیجیتال قرار می‌گیرد و ارتباط او با دنیای واقعی قطع می‌شود. اما در واقعیت افزوده، ما ترکیبی از محیط واقعی و عناصر دیجیتالی را داریم. برای مثال، می‌توان یک میز واقعی را در محیط قرار داد و مدل‌های سه‌بعدی مجازی را روی آن نمایش داد. این ترکیب، امکان تعامل مستقیم با اجسام واقعی و مجازی را فراهم می‌کند."

چالش‌ها و آینده تحقیقات واقعیت مجازی در ایران

با وجود تمام پیشرفت‌های صورت گرفته، تحقیقات واقعیت مجازی در ایران با چالش‌هایی نیز مواجه است. امینی برخی از این چالش‌ها را برمی‌شمارد:

۱. محدودیت سخت‌افزاری و نرم‌افزاری – بسیاری از تجهیزات مورد نیاز این فناوری هنوز به‌راحتی در ایران در دسترس نیستند.

۲. هزینه‌های بالا – توسعه نرم‌افزار‌های واقعیت مجازی نیازمند زمان و منابع مالی قابل‌توجهی است.

۳. عدم آشنایی کافی محققان – بسیاری از پژوهشگران هنوز با پتانسیل‌های این فناوری آشنا نیستند و از آن استفاده نمی‌کنند.

با این حال، او آینده این حوزه را بسیار امیدوارکننده می‌داند و معتقد است که با گسترش آگاهی و سرمایه‌گذاری در این بخش، ایران می‌تواند در زمینه تحقیقات واقعیت مجازی و افزوده پیشرفت‌های چشمگیری داشته باشد.

انتهای پیام/