صفحه نمایش بیونیک و کاهش محاسبات در واقعیت ترکیبی شبیه‌ساز پرواز

شرکت‌های فناوری Saab و Varjo در تلاش‌اند فناوری واقعیت ترکیبی Mixed-reality (XR) جدید و به صرفه‌ با وضوح بالا تولید کنند تا به منظور آموزش خلبان‌های هواپیماهای جنگنده‌ Gripen E/F در شبیه‌سازها به کار رود. در ساخت این فناوری که صفحه نمایش بیونیک Bionic Display نام دارد، از قوه‌ی بینایی انسان‌ها الهام گرفته شده است. با استفاده از صفحه نمایش بیونیک می‌توان میزان انرژی‌ای که شبیه‌سازها صرف محاسبات می‌کنند را کاهش داد.

امروزه، شبیه‌سازها جزئی جدانشدنی از آموزش خلبان‌ها، به ویژه خلبان‌های جت‌های جنگی، به شمار می‌روند. به کمک این فناوری‌ها می‌توان اتاقک خلبان و محیط داخل هواپیما را شبیه‌سازی کرد و بدین طریق، بدون به خطر انداختن هواپیما یا جان افراد، خلبان‌های مبتدی را آموزش داد. علاوه بر این، خلبان‌های باتجربه نیز می‌توانند مهارت‌هایشان را با استفاده از این فناوری ارتقاء داده و خود را با پیشرفت‌های فناوری به روز نگه دارند.

مشکل اصلی، تولید شبیه‌سازی است که بتواند شرایط پرواز را به شکلی واقع‌گرایانه، و در عین حال به صرفه، بازآفرینی کند. تصاویر تولیدشده باید وضوح بالایی داشته باشند تا کارآموزان بتوانند جزئیات دقیق را دیده و متون ریز را هم بخوانند. شبیه‌سازهای سنتی بدین منظور از صفحه‌نمایش‌های منحنی بزرگی استفاده می‌کنند که به یک ابرکامپیوتر متصل هستند؛ این ابرکامپیوتر وظیفه‌ی تولید جزئیات موردنیاز را بر عهده دارد. اگر آموزش مستلزم نمایش و اجرای سه بُعدی باشد، کارآموز باید عینک‌های مخصوصی به چشم بزند. نتیجه‌ی این رویکرد قدیمی، سیستمی بسیار سنگین و گران‌قیمت است که جابجایی و تغییر آن کار بسیار دشواری است.

شبیه‌سازهای جدید Gripen E/F

صفحه نمایش بیونیک در شبیه‌سازهای جدید Saab به نام Gripen E/F به کار خواهند رفت. شرکت Varjo، سازنده‌ی این محصولات، از هدست‌های واقعیت مجازی استفاده می‌کند که با نمایش تصاویر متفاوت برای هر کدام از چشم‌ها، صحنه‌ای سه بُعدی ایجاد می‌کنند. اما جنبه‌ی نوآورانه و هوشمندانه‌ی استفاده از این فناوری در این است که به شبیه‌سازها اجازه می‌دهد انرژی بسیار کمی برای محاسبات مصرف کنند، به نحوی که ابرکامپیوتر را می‌توان با یک کامپیوتر نسبتاً قوی (کامپیوتری مناسب برای بازی‌های ویدئویی) جایگزین کرد.

در طراحی این فناوری از نحوه‌ی کارکرد مغز و چشم انسان الهام گرفته شده است. عموم مردم بر این باورند که یک فرد عادی، تمام میدان دیدش را با دقت و وضوح بالا می‌بیند. اما واقعیت چیز دیگری است: چشم انسان تنها ناحیه‌ای کوچک در مرکز تصویر را واضح می‌بیند. به عبارت دیگر، نمای پیرامونی این ناحیه نسبتاً مات و مبهم است و تنها به این دلیل واضح به نظر می‌رسد که چشم‌ها، هنگام بررسی محیط، دائماً جابجا می‌شود. مغز این تصاویر اسکن شده را به هم وصل می‌کند و ما گمان می‌کنیم تمام میدان دید را با وضوحی عالی می‌بینیم.

صفحه نمایش بیونیک و واقعیت ترکیبی

صفحه نمایش بیونیک از واقعیت ترکیبی استفاده می‌کند، یعنی علاوه بر سیستم کنترلی هواپیمایی که فرد با آن تعامل دارد، محیط مجازی بیرون از محیط اتاقک خلبان را نیز نمایش می‌دهد. در هدست از لامپ‌های LED مادون قرمز استفاده شده است؛ این لامپ‌ها الگوهایی را روی سطح چشم نشان می‌دهند که به وسیله‌ی دوربین‌های کوچک ثبت و بررسی می‌شوند. بدین طریق سیستم می‌تواند جایی که چشم‌ها در هر لحظه به آن نگاه می‌کنند را رهیابی کند. در نتیجه شبیه‌ساز مجبور نیست یک تصویر واحد با وضوح بسیار بالا تولید کند که تمام صحنه را (روی دیوار یا درون عدسی‌های عینک) نشان می‌دهد. بلکه تنها در همان نقطه‌ای که کارآموز نگاه می‌کند، تصویری مجازی با وضوح بالا تولید کرده و بقیه‌ی نواحی را در وضوح پایین نگه می‌دارد. در نتیجه، انرژی‌ای که شبیه‌ساز برای محاسبات صرف می‌کند کاهش می‌یابد.

سرپرست واحد مصورسازی و شبیه‌سازی محیط تاکتیکی Saab می‌گوید: «در حال حاضر قابلیت‌های ابتدایی این شبیه‌ساز به مرحله‌ی نهایی رسیده‌اند و می‌توانیم از هدست‌های XR-3 (محصول Varjo) در همه‌ی شبیه‌سازهای پروازمان استفاده کنیم. تا به حال پروژه‌های کوچک‌تری اجرا کرده‌ایم که حکم نسخه‌ی آزمایشی را داشته‌اند، اما اکنون قصد داریم آن‌ها را وارد شبیه‌سازهای واقعی کنیم.»