پژوهشگران دانشگاه UC Santa Barbara از توسعه نمایشگری خبر دادهاند که امکان لمس تصاویر را روی صفحه فراهم میکند و مرز میان تصویر دیجیتال و تجربه فیزیکی را کمرنگتر میسازد.
به گزارش سرویس کامپیوتر و موبایل تکناک، طبق گزارش این پروژه، تیم تحقیقاتی UCSB موفق شدهاند نوعی نمایشگر طراحی کنند که در آن پیکسلها هنگام فعالسازی، به صورت فیزیکی از سطح صفحه بالا میآیند و کاربر میتواند آنها را با نوک انگشتان خود احساس کند. این فناوری با استفاده از پالسهای کنترلشده نور لیزر عمل میکند و به جای شبیهسازی لرزش یا بازخورد مصنوعی، به صورت مستقیم سطح نمایشگر را تغییر شکل میدهد.
نمایشگرهای رایج امروزی، حتی در پیشرفتهترین شکل خود، همچنان یک ویژگی مشترک دارند و آن تخت بودن کامل سطح آنها است. این نمایشگرها میتوانند تصاویر بسیار پیچیده و پرجزئیاتی را نشان دهند، اما تعامل انسان با آنها به حس بینایی محدود میشود و حس لامسه نقشی در درک محتوای بصری ندارد. پژوهشگران UCSB معتقد هستند که این محدودیت، شکافی میان دنیای دیجیتال و تجربه فیزیکی ایجاد کرده است که تاکنون بهطور جدی برطرف نشده بود.
ایده اصلی این پروژه بر پایه تبدیل نور به حس لامسه شکل گرفته است. تیم پژوهشی دانشگاه UC Santa Barbara با توسعه فناوری که خود آن را «اپتوتاکتایل» (optotactile) مینامد، تلاش کردهاند نور را به عاملی برای ایجاد بازخورد لمسی تبدیل کنند. در این نمایشگر، هر پیکسل در واقع یک سلول کوچک در مقیاس میلیمتری است که ساختاری شامل یک لایه نازک گرافیت و یک حفره هوای کوچک دارد. این لایه گرافیتی بالای حفره کشیده میشود و نقش اصلی را در ایجاد تغییر شکل ایفا میکند.
زمانی که یک پالس سریع نور لیزر به این پیکسل برخورد میکند، لایه گرافیتی گرم میشود و در نتیجه هوای محبوس در زیر آن منبسط میگردد. این انبساط باعث میشود سطح پیکسل برای کسری از ثانیه به سمت بالا برآمده شود. میزان این برآمدگی در حدود یک میلیمتر است، اما همین جابهجایی کوتاه و سریع برای ایجاد یک حس لمسی واضح زیر انگشت کاربر کافی است.
یون ویسل، استاد دانشگاه UC Santa Barbara و مدیر آزمایشگاه RE Touch Lab، نقش محوری در هدایت و ساخت این نمایشگر با امکان لمس تصاویر ایفا کرده است. او در سال ۲۰۲۱ از پژوهشگر دکتری، مکس لیناندر خواست که امکان تبدیل نور به یک محرک لمسی را بررسی کند. این پرسش به نقطه شروع پژوهشی تبدیل شد که اکنون به یکی از دستاوردهای شاخص در حوزه رابطهای انسان و ماشین انجامیده است.
به گفته اعضای تیم پژوهشی، اولین نتیجه عملی و مهم این پروژه در اواخر سال ۲۰۲۲ به دست آمد. در آن زمان، پژوهشگران مشاهده کردند که تنها یک پیکسل، وقتی با نور لیزر فعال میشود، به صورت فیزیکی از سطح نمایشگر بالا میآید و حسی قابل لمس زیر انگشت ایجاد میکند. یون ویسل این اتفاق را نقطه عطف پروژه دانسته و توضیح داده است که همین آزمایش ساده با یک پیکسل نشان داد که میتوان تصاویر دیجیتال را به شکل واقعی قابل لمس کرد.
یکی از ویژگیهای مهم این فناوری، سرعت واکنش بسیار بالای پیکسلها است. بر اساس دادههای منتشرشده، پیکسلهای اپتوتاکتایل میتوانند در بازهای بین 2 تا 100 میلیثانیه واکنش نشان دهند. این سرعت بالا باعث میشود که حرکت برآمدگیها روی سطح نمایشگر کاملاً نرم و پیوسته احساس شود و کاربر هیچگونه تأخیر یا گسست لمسی را تجربه نکند.
در طراحی این نمایشگر با امکان لمس تصاویر، برخلاف بسیاری از سامانههای لمسی رایج، نیازی به سیمکشی پیچیده یا مدارهای الکترونیکی مجزا در زیر هر پیکسل وجود ندارد. کنترل پیکسلها از طریق یک سامانه اسکن نوری انجام میشود، که پرتو لیزر را با سرعت بالا روی آرایه پیکسلی حرکت میدهد و هر پیکسل را در زمان مناسب فعال میکند. این رویکرد، هم پیچیدگی سختافزاری را کاهش داده و هم امکان مقیاسپذیری فناوری را افزایش داده است.
تاکنون تیم UCSB موفق شده است آرایههایی با بیش از 1500 پیکسل لمسی مستقل بسازد. آزمایشها نشان میدهد که این آرایهها میتوانند اشکال متحرک، الگوهای فضایی و حتی توالیهای زمانی را به صورت لمسی منتقل کنند. به بیان دیگر، کاربر میتواند نوعی «انیمیشن لمسی» را روی سطح نمایشگر تجربه کند.
پژوهشگران معتقد هستند که این فناوری میتواند شکل جدیدی از روایت و تعامل را ایجاد کند؛ روایتی که نهتنها دیده میشود، بلکه لمس نیز میگردد. کاربران توانستهاند در آزمایشهای اولیه، مسیر حرکت یک برآمدگی را دنبال کنند، اشکال مختلف را تشخیص دهند و حتی تغییرات تدریجی یک الگو را با حس لامسه درک کنند.
اگرچه برای کاربران بینا، این فناوری در نگاه نخست ممکن است بیشتر جنبه جذابیت و تازگی داشته باشد، اما پژوهشگران تأکید میکنند که کاربردهای عمیقتری برای آن وجود دارد. یکی از مهمترین حوزههای هدف، بهبود دسترسی دیجیتال برای افراد نابینا یا کمبینا است. این فناوری میتواند جایگزینی پویا برای گرافیکهای لمسی ایستا باشد که در حال حاضر در آموزش و ناوبری مورد استفاده قرار میگیرند.
در این چارچوب، مفهومی شبیه «بریل متحرک» مطرح میشود؛ سیستمی که در آن اطلاعات لمسی میتوانند بهصورت زنده تغییر کنند، بهروزرسانی شوند و داستانی را در طول زمان روایت نمایند. چنین قابلیتی میتواند یادگیری دیجیتال را برای کاربران نابینا سریعتر، انعطافپذیرتر و غنیتر کند.
کاربردهای بالقوه این فناوری به محیطهای آموزشی و پژوهشی محدود نمیشود. پژوهشگران معتقد هستند که نمایشگرهای بزرگتر مبتنی بر پیکسلهای اپتوتاکتایل میتوانند به فضاهای روزمره نیز راه پیدا کنند. از داشبورد خودروهایی که کنترلها تنها در زمان نیاز ظاهر میشوند تا کتابها و نقشههایی که مفاهیم را بهصورت فیزیکی متحرک نمایش میدهند، همگی از جمله سناریوهای مطرحشده برای آینده این فناوری هستند.
همچنین یون ویسل به کاربرد متفاوت این نمایشگر با امکان لمس تصاویر اشاره کرده و از امکان استفاده از این فناوری در دیوارهای معماری بزرگ سخن گفته است. به گفته او، دیوارهایی که به پیکسلهای اپتوتاکتایل مجهز باشند، میتوانند به رابطهای تعاملی لمسی، کنترلرهای بازپیکربندیپذیر یا نمایشگرهای هپتیک در فضاهایی مانند دفاتر، منازل و بیمارستانها تبدیل شوند.
او تأکید کرده است که پیچیدگی این فناوری با افزایش ابعاد نمایشگر و تعداد پیکسلها همچنان قابل مدیریت باقی میماند و هزینه پایین مواد اولیه نیز امکان بازتولید نمونههای پژوهشی را با بودجهای در حد چند صد دلار فراهم میکند.
نتایج این پروژه پژوهشی در قالب یک مقاله علمی در مجله Science Robotics منتشر شده است. با وجود این، پژوهشگران تصریح کردند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و چالشهایی مانند: مدیریت گرما، افزایش دوام مکانیکی و ارتقای وضوح تصویر برای رسیدن به نمایشگرهای چندمیلیونپیکسلی پیش رو است.
با وجود این چالشها، مسیر توسعه این فناوری امیدوارکننده توصیف شده است. پژوهشگران UCSB بر این باور هستند که با پیشرفتهای بیشتر، فاصله سنتی میان حس بینایی و لامسه در تعاملات دیجیتال کاهش خواهد یافت و در آیندهای نهچندان دور، انسانها ممکن است هر آنچه را که میبینند، همزمان احساس کنند.
