محاسبات فضایی یک پارادایم نوظهور است که به طور بنیادین نحوه تعامل ما با فناوری را با ادغام فضا های فیزیکی و دیجیتال تغییر می‌دهد. این رویکرد شامل فناوری‌های مختلفی از جمله واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) است که تنها دو نمونه از این مدل محاسباتی هیجان‌انگیز هستند.
همچنین بخوانید : واقعیت مجازی و جایگاه آن در مهندسی
و نیز: واقعیت افزوده و جایگاه آن در مهندسی
تاریخچه کامپیوترها مسیری پر از تغییرات شگفت‌انگیز را طی کرده است. ماشین‌های محاسباتی که زمانی تمام اتاق‌ها را با سیم‌ها و لامپ‌های خلاء پر می‌کردند، در طول زمان با سوپرکامپیوترهای جیبی جایگزین شده‌اند که می‌توانند پاسخ هر سوالی را در کمتر از زمانی که برای سفارش یک پیتزا نیاز است، پیدا کنند و حتی خودشان نیز می‌توانند پیتزا سفارش دهند.
تکامل فقط به اندازه و قدرت کامپیوترهای ما محدود نمی‌شود، بلکه به نحوه تعامل ما با آن ها نیز مربوط می‌شود. امروزه، یک پارادایم نوظهور به نام محاسبات فضایی مرز بین دنیای فیزیکی و دیجیتال را محو کرده و افق‌های جالبی در محاسبات باز می‌کند.
معرفی
محاسبات فضایی به یک حالت محاسباتی اشاره دارد که به‌طور ذاتی از فضا، چه فیزیکی و چه مجازی، استفاده می‌کند. محاسبات سنتی معمولاً شامل تعاملات دو بعدی بر روی نمایشگرهای صاف است. در مقابل، محاسبات فضایی بعد سومی را معرفی می‌کند که در آن هم ورودی و هم خروجی به موقعیت کاربر در فضا وابسته است.
این مفهوم شامل مجموعه‌ای از فناوری‌ها است که در طیفی قرار می‌گیرد که محققان آن را “پیوند واقعیت” نامیده‌اند. این پیوند از دنیای واقعی تا محیط‌های کاملاً مجازی را در بر می‌گیرد و تمام مراحل میانی را شامل می‌شود.
- واقعیت مجازی (VR): یک محیط کاملاً مصنوعی که کاربران را در یک فضای کاملاً مجازی غوطه‌ور می‌کند.
- واقعیت افزوده (AR): یک لایه گرافیکی از کامپیوتر که بر روی دنیای واقعی قرار می‌گیرد.
- واقعیت افزوده مجازی (AV): ترکیبی که در آن برخی از عناصر دنیای واقعی به یک محیط مجازی وارد می‌شوند.
- واقعیت مختلط (MR): یک اصطلاح که شامل ناحیه خاکستری بین تجربیات کاملاً واقعی و کاملاً مجازی است.
- واقعیت گسترده (XR): یک اصطلاح کلی که نقاط مختلفی را در این پیوند توصیف می‌کند.
در حالی که AR و VR رایج‌ترین اشکال محاسبات فضایی امروز هستند، این مفهوم به فناوری‌های دیگری نیز گسترش می‌یابد، مانند نمایشگرهای سه‌بعدی که به‌طور واقعی به دید کاربر واکنش نشان می‌دهند و توهم عمق را برای داده‌هایی مانند تصاویر یا مدل‌های سه‌بعدی فراهم می‌کنند. هر زمان که در یک محاسبه موقعیت فیزیکی کاربر مهم باشد یا نتایج محاسباتی بر اساس یک محیط خاص ارائه شود، محاسبات فضایی در حال انجام است.
مهندسان چگونه از محاسبات فضایی استفاده می‌کنند؟
مهندسان از این فناوری به روش‌های نوآورانه متعددی بهره می‌برند. یکی از محبوب‌ترین کاربرد ها، تجسم مدل‌های سه‌بعدی در محیط‌های واقعی یا مجازی است. به جای چرخش مدل ها بر روی یک صفحه در بررسی های طراحی، محاسبات فضایی به تیم های مهندسی این امکان را می‌دهد که در یک نسخه شبیه سازی شده از طراحی های خود غوطه ور شوند. آن‌ها می‌توانند دور آن بگردند، جزئیات را از نزدیک بررسی کنند و مشاهده کنند که طراحی چگونه با نور تعامل دارد و تجربه‌ای ملموس تر ایجاد کنند.
به عنوان مثال، خودروسازانی مانند هیوندای و کیا از VR برای بررسی های طراحی مجازی استفاده می‌کنند که به ذینفعان این امکان را می‌دهد که در یک محیط واقع گرایانه به بررسی طراحی‌ها بپردازند. این رویکرد به‌ویژه در صنایع معماری، مهندسی و ساخت (AEC) مفید است، جایی که به تیم‌ها اجازه می‌دهد قبل از شروع هرگونه ساخت و ساز، در ساختمان های مجازی گشت و گذار کنند.
علاوه بر این، فناوری‌های محاسبات فضایی در برنامه‌ریزی و بهینه‌سازی چیدمان کارخانه‌ها، بهبود ارگونومی کارگران و تسهیل شبیه سازی‌های واقعی آموزش نیز کمک می‌کنند. در حالی که همه این کاربردها به یک نمایشگر سر (HMD) نیاز ندارند، که تجربه محاسبات فضایی بیشتری را فراهم می‌کند، دستگاه‌هایی مانند گوشی‌ها و تبلت‌ها نیز می‌توانند تجربیات قدرتمند AR را برای آموزش کاربران، نگهداری از راه دور، تجسم داده‌ها و موارد دیگر ارائه دهند.
آینده محاسبات فضایی در مهندسی
اگرچه مهندسان و سایر حرفه‌ای ها در حال حاضر از محاسبات فضایی در ظرفیت‌های مختلف استفاده می‌کنند، این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد. کاربردهای فعلی عمدتاً گسترش روش‌های محاسباتی سنتی هستند که عمق و ارزش آن‌ها را افزایش می‌دهند، اما تنها در حال آغاز کشف پتانسیل کامل این پارادایم جدید هستند.
با ادامه تکامل فناوری محاسبات فضایی و نرم‌افزارهای مهندسی، دیدن این که چگونه این دو به هم پیوند می‌خورند و ابعاد جدیدی را در طراحی، همکاری و نوآوری باز می‌کنند، بسیار جالب خواهد بود.استفاده از محاسبات فضایی در شیوه‌های مهندسی این نوید را می‌دهد که نحوه مفهوم سازی، طراحی و تعامل مهندسان با پروژه‌های خود را متحول کند و راه را برای جریان‌های کاری شهودی و مؤثرتر هموار کند.