Realitatea Augmentată

=== bf247b69dc8ea2a6aa093c9e3da7e8c0b3d6ede2_142724_1 ===

REALITATEA AUGMENTATĂ

Problema studierii realității, a lumii în ansamblul său, a reprezentat un obiectiv major încă de la începuturile umanității. Ca urmare a acestui impuls cognitiv, care se manifestă în fiecare din noi, s-au născut teorii, modele de gândire, tehnologii și tehnici inovative, toate încercând să suplinească limitele fizice și intelectuale cu care am fost înzestrați.

Așa au apărut o serie de teorii filosofice ale adevărului, adică asupra modului în care analizăm și cunoaștem realitatea. Aceste teorii au început cu ideea adevărului corespondență, ajungându-se până la teoriile adecvării realității în funcție de subiectul cunoscător.

Realitatea virtuală (RV) este caracterizată de interacțiunea în timp real dintre utilizator și sistem, în timp ce realitatea augmentată (RA) adaugă scenei reale elemente virtuale; ambele pot realiza interacțiuni generând senzația unui mod de lucru real. Spre desosebire de realitatea augmentată, care constă în suprapunerea unei realității artificiale și virtuale peste anumite elemente reale, realitatea virtuală nu a fost create cu scopul de a extinde realitatea fizică așa cum o putem noi percepe cu ajutorul simțurilor, ci cu scopul de a o înlocui, prin crearea unei realități artificiale, total separată față de cea fizică.

Astfel, realitatea augmentată stimulează percepția omului asupra realității înconjurătoare prin introducerea unor interfețe om-mașină interactive și inovative. Dezvoltarea capabilităților dispozitivelor electronice mobile, precum și îmbunătățirea unor algoritmi specifici realității augmentate, au transformat dispozitivele mobile în platforme miniaturizate de aplicații de realitate augmentată, ce sunt utilizabile nu doar în mediile de cercetare, ci la nivel comercial.

Realitatea augmentată este de fapt o reprezentare a spațiului înconjurător, ale cărui elemente principale sunt augmentate de texte, imagini, sunete și conținut video generate de un computer. Tehnologia realității augmentate este folosită pentru a ameliora percepția utilizatorului asupra realității.

Intenția realității augmentate nu este de a înlocui complet realitatea ci de a oferi prin augmentările sale informații pe care o persoană nu le poate conștientiza în condiții normale. Realitatea augmentată este parte din conceptul de realitate mixtă, fiind plasată între spațiul real și cel virtual, mai aproape fiind de primul.

Prin realitatea augmentată suprapusă peste lumea reală se adaugă astfel informații interactive, ușor manevrabile. Personajele virtuale se amestecă printre personajele reale, cele două lumi contopindu-se. Realitatea augmentată este astfel foarte apropiată de realitatea virtuală unde legile fizice și proprietățile de material nu mai au o importantă așa mare.

Realitatea augmentată sau realitatea îmbogățită este o tehnologie prin care se suprapun informații generate de calculator (virtuale) peste imagini în timp real ale realității înconjurătoare, rezultatul fiind o realitate îmbogățită. Informațiile generate de calculator sunt în general imagini 3D, deoarece se adresează percepției vizuale care se îmbogățește cu informații noi. Tehnologia actuală a extins gama de informații și la texte, audio, texturi sau fișiere video.

Augmentarea funcționează de obicei în tmp real și în paralel cu elementele lumii reale, transformând-o într-o lume interactivă și manipulabilă digital, suprapunand informația virtuală deasupra obiectelor reale. Deși majoritatea aplicațiilor de realitate augmentată au rolul de a îmbunătăți vizualizarea lumii înconjurătoare prin adăugarea unui strat vizual de informație, realitatea augmentată are ca scop și îmbunătățirea ceorlalte simțuri umane, ca auzul, mirosul, gustul și simțul tactil.

Realitatea augmentată poate chiar înlocui un simt, respectiv simțul văzului, în cazul celor cu defecte grave de vedere. Deoarece percepem lumea și mediul înconjurător prin intermediul simțurilor, fără de care am fi izolați de orice tip de realitate, putem afirma că realitatea augmentată se constituie într-un ajutor important pentru persoanele cu probleme de vedere. O altă modalitate prin care ne putem izola de realitate este prin înlocuirea acesteia cu o realitate artificială în care, cel puțin la nivel teoretic, orice este posibil. Prin intermediul tehnologiei moderne înlocuirea realității este posibilă.

Există de asemenea cazuri în care realitatea augmentată este folosită pentru alterarea lumii reale prin substragere. În acest caz este denumită realitate mediată sau realitate diminuată și funcționează prin înlăturarea pe cale digitală a obiectelor din reprezentarea lumii reale. Această se face de obicei prin înlocuirea lor cu fundalul zonei înconjurătoare.

Pentru a executa augmentarea vizuală a realității înconjurătoare, se pot folosi mai multe dispozitive. Cele mai populare la momentul de față sunt smartphone-urile datorită faptului că sunt relativ ușor de obținut și sunt omniprezente. Ele vin, însă, și cu dezavantaje, cum ar fi puterea de procesare scăzută, și display-urile mici. O alternativă la acestea sunt tabletele, care rezolva problema display-ului mic, dar sunt impractice în activitatea de zi cu zi.

Dispozitive mai potrivite pentru realitatea augmentată, dar mai scumpe și mai puțin folosite de către publicul larg sunt așa-numitele head mounted displays (HMD). Aceste echipamente sunt purtate pe cap, ca o cască, acoperind ochii. Recent, cercetătorii au fost capabili să reducă dimensiunea acestor dispozitive astfel încât acum se aseamănă cu ochelarii obișnuiți, iar cercetările prezent vor reuși să miniaturizeze dispozitivele astfel încăt să poată fi integrate în lentilele de contact

Realitatea augmentată este folosită în numeroase domenii, precum:

marketing (crearea de imagini, postere și afișe 3D)

producție (simularea unui obiect ce va fi construit și plasarea în contextul în care va fi folosit)

arhitectură (simularea de proiecte de construcții)

jocuri (transformarea spațiului înconjurător într-un câmp de lupta)

educație (învățarea istoriei unui anumit loc explorandu-l cu ajutorul unui dispozitiv pentru realitatea augmentată)

medicină (punerea la dispoziție de informații suplimentare pentru un doctor în timpul operației)

În ciuda predominării tehnologiei mobile, adesea se descurajează folosirea smartphone-urilor și tabletelor în școli, însă aceste dispozitive pot fi niște unelte educative foarte puternice, mai ales dacă se folosesc de tehnologii interactive că realitatea augmentată.

Conținutul aferent realității augmentate poate să fie ușor accesat prin scanarea sau urmărirea unei imagini cu ajutorul unui dispozitiv mobil ce va adăuga un strat de informație digitală în mediul real. Joaca și învățarea sunt concepte și activități ce merg mână, astfel copiii vor avea mult de câștigat prin utilizarea tehnologiei în educație.

Aplicațiile de realitate augmentată furnizează copiilor experiențe educaționale bogate și posibilități nelimitate de învățare, astfel realitatea augmentată concretinzându-se în activitatea ideală pentru copiii care manifestă un stil vizual de învățare.

Pentru ca o anumită aplicație să poată fi încadrată în categoria aplicațiilor realității augmentate, aceasta trebuie să îndeplinească trei caracteristici importante:

să combine realul și virtualul (ambele se pot vedea în același timp)

să fie interactivă în timp real (oferă posibilitatea interacțiunii cu conținutul virtual)

obiectele reale și virtuale sunt corelate și prezentate în spațiul 3D.

Într-o aplicație de realitate augmentată există întotdeauna trei concepte care stau la baza construirii unui astfel de sistem: captarea mișcării, înregistrarea și afișarea rezultatetor. Captarea mișcării se referă la procesul prin care se calculează poziția și orientarea unui obiect de interes relativ la poziția utilizatorului. Procesul de captare permite realizarea înregistrării și anume crearea iluziei că obiectele virtuale și reale aparțin aceluiași spațiu. În final un sistem de realitate augmentată trebuie să afișeze utilizatorului rezultatele obținute din cele două faze precendente pentru a le putea interpreta.

Există trei categorii mari de obstacole care limitează folosirea tehnologiei pe scară largă: limite tehnologice, limite ale interfeței utilizator manifestate prin lipsa unor tehnici de interacțiune pentru utilizatorul mediu și probleme de acceptare socială.

Importanța majoră a realității augmentate constă în libertatea de alegere a gradului de complexitate a experiențelor educaționale. Utilizată în educație, realitatea augmentată permite copiilor să creeze propriile aplicații de realitate augmentată sau să acceseze aplicațiile deja existente pentru asimilarea de noi cunoștințe. Caracterul interactive al aplicațiilor de realitate augmentată și manipularea percepției sunt posibile numai datorită faptului că realitatea studiată este translatată, cu scopul de a fi ulterior manevrată pe ecranul unui anumit dispozitiv digital.

În prezent realitatea augmentată are un succes mare, deoarece învățarea are loc atunci când copiii creează, interacționează și explică anumite concepte. Realitatea augmentată nu schimbă numai mediul înconjurător, ci le permite copiilor să își construiască propriul mediu de învățare în funcție de particularitățile specifice fiecăruia.

Realitatea augmentată ar putea avea implicații promițătoare pentru lumea educației întrucât lecțiile animate ar putea deveni mai ușor de înțeles. Utilizarea instrumentelor electronice și tehnologice moderne mai reprezintă o provocare, în condițiile în care utilizarea tehnologiei în școli a devenit o necesitate acceptată atât de beneficiarii săi (elevi și părinți), cât și de furnizorii serviciilor educaționale (cadre didactice). Formarea generației actuale pentru integrarea pe piața muncii implică necesitatea școlii de a le crea anumite abilități de operare cu noile tehnologii informatice moderne, împreună cu asigurarea oportunităților concrete de formare prin intermediul noilor tehnologii informatice.

Amplificarea experienței senzoriale a beneficiarilor actului educațional, prin interacțiunea acestora cu aplicațiile de realitate augmentată vor avea un impact pozitiv considerabil în ceea ce privește îmbunătățirea nivelului de înțelegere a aspectelor studiate, deoarece aceste aplicații presupun un nivel ridicat de abstractizare, la fel ca și în cazul științelor exacte. De asemenea tehnologia interactivă ar putea face educația mai eficientă. Folosirea unor instrumente de creare a realității augmentate cum ar fi: QR codurilor, Aurasma, Thinglink, sau 4DAnatomy ar putea schimbă educația în viitor.

Tehnologia modernă și inovatoare a realității augmentate oferă elevilor și profesorilor avantajul că îmbunătățește cunoașterea în mod perceptiv a mediului înconjurător, dar și a propriului corp. Abordarea într-un mod perceptiv a realității cotidiene este complementară învățării teoretice a anumitor concepte, având ca efect principal integrarea senzorială optimă a elevilor în mediul și contextul analizat, cu un impact pozitiv în ceea ce privește motivația pentru învățare.

Calitatea percepției elevilor asupra informației, respective senzațiile sub formă vizuală, tactilă, senzorială, auditivă, olfactivă sau gustativă, se află într-o relație directă cu calitatea și modul de adecvare a răspunsului reacțiilor umane în ceea ce privește aceste informații.

Astfel, este important ca beneficiarul direct al actului educațional să fie integrat din punct de vedere senzorial într-un context real. Corectitudinea percepțiilor și cea a interpretării stimulilor externi influențează în mod direct relația pe care individual o va avea cu mediul în care acesta performează.

Contextualizarea învățării și integrarea senzorială a beneficiarului direct al actului educational în mediul de studiat reprezintă aspecte importante, pe care realitatea augmentate le furnizează în context educational, acestea răspunzând cerințelor de formare și psihologice ale elevilor.

Din punct de vedere al funcționalității, aplicațiile AR utilizate în educație se pot clasifica în următoarele categorii:

Aplicații AR geografice sau sensibile la locație, care utilizează GPS pentru locatie și senzori inerțiali mobili pentru a identifica locații care să fie augmentate cu informații de tip puncte de interes sau suprapuse cu modele 3D

Aplicații AR de recunoaștere de imagini, care utilizează algoritmi de computer-vision pentru a identifica obiecte care să fie augmentate

Aplicații AR spațiale sau proiective, care utilizează proiecții digitale pe ecrane grafice sau pe obiecte fizice, separate de utilizatorii sistemului.

Aplicații AR interactive, care se realizează prin interfețe tangibile, table-top, care suportă interactivitate directă cu obiecte fizice

Aplicații AR colaborative, care pot beneficia din participarea simultană a mai multor persoane pentru vizualizare și interacțiune cu modele 3D.

Realitatea virtuală și realitatea augmentată au puterea de a capta imaginația copiilor și elevilor din întreaga lume. Prin utilizarea acestei tehnologii putem crea experiențe inedite prin care să trezim curiozitatea pentru învățare la elevi și studenți.

Avantajele utilizării realității augmentate la clasă sunt în principal legate de faptul că aceasta:

Permite abordarea unor conținuturi de învățare ce prezintă un grad ridicat de abstractizare. Anumite conținuturi sunt dificil de conceptualizat în mod normal, astfel că unele procese și fenomene fizice și chimice vor fi translatate în realitatea augmentată, sub forma unor informații senzorială inaccesibile în alt mod.

Introduce interactivitate în predare și un suport intuitiv pentru anumite conținuturi statice, care ar necesita o gândire critică.

Facilitează studiul trecutului, altfel dificil de vizualizat și accesat de către elevi.

Îmbogățește imaginația prin îmbunătățirea percepției spațiale.

Permite explorarea în siguranță a unor contexte cu un grad ridicat de pericol.

Facilitează vizualizarea anumitor modele 3D (spre exemplu modele ce țin de anatomia corpului uman) sau exersarea unor abilități care altfel ar fi imposibil de realizat sau ar fi costisitoare.

Această explozie de tehnologii care explorează realitatea virtuală prin tehnici imersive, înțelegând prin imersivitate proprietatea sistemului de realitate virtuală și realitate augmentată de a provoca senzația de prezență în mediul virtual (adică utilizatorul se simte prezent în mediul virtual afișat pe un display) poate aduce beneficii sistemului educațional, sub rezerva studierii mai în profunzime de către filosofia mentalului și de către științele cognitive a impactului pe care aceste tehnologii îl au asupra subiectului uman.

Problemele care pot să apară în urma implementării unor asemenea tehnologii (și metodologii specifice) rămân deschise și nu trebuie sub nicio formă neglijate. În curând realitatea virtuală alături de noile tehnologii apărute, vor deveni noua normă în domeniul tehnologic. Atunci problema binelui, a dreptății și raportul etico-filosofic al omului cu lumea vor trebui să găsească noi modele teoretice explicative pentru a nu conduce umanitatea către dezumanizare, către înstrăinare și alienare.

Luând în cosiderare potențialul formativ al aplicațiilor de realitate augmentată, această nouă tehnologie digitală merită atenția nedivizată a tuturor actorilor implicați în actul educațional. Prin interactivitate și contextualizare, prin facilitarea imersiei senzorială într-un anumit mediu de studiu realitatea augmentată este instrumentul ideal ce ar putea fi utilizat pentru abordarea în mod personalizat a actului educațional.

În principiu, s-ar impune organizarea de sesiuni de formare pentru profesorii interesați de realitatea augmentată, cu scopul de a completa nevoia de aplicații de realitate augmentată specifice fiecărei discipline sau chiar fiecărei teme de studio în parte. Pe de altă parte se conturează o nevoie urgentă în ceea ce privește demararea unor acțiuni de creare a unor biblioteci ce vor conține resurse de realitate augmentată. Crearea acestor biblioteci necesită, însă, o investiție masivă în educație, în condițiile unei limitări a resurselor alocate domeniului.

BIBLIOGRAFIE

Azuma R.T. (1997), A Survey of Augmented Reality, USA, Hughes Research Laboratories.

Azuma R.T. (2001), Recent advances in augmented reality, IEEE, Computer & Graphics, Issue 21, Vol. 6.

Gheorghiu, D., Ștefan, L., Rusu, A. (2013), E-Learning and the process of studying în virtual contexts, Computational Intelligence, Vol. 528.

Madden L. (2011), Professional Augmented Reality Browsers for Smartphones, Anglia, Editura Wiley Publishing Inc.

Popovici D.M. (2014), Realitate virtuală și augmentată, București, Editura Universitaria.