با نمایشگر لمسی با پیکسلهای برجسته|تصاویردیجیتال رالمس کنید
تا به امروز، پیشرفتهترین نمایشگرهای ما با یک محدودیت اساسی روبرو بودهاند که باعث میشود همچنان حس یک صفحه نمایش را داشته باشند: آنها کاملاً مسطح هستند. اگرچه این صفحات میتوانند جهانهای کاملی را با جزئیاتی که حتی چند دهه پیش غیرقابل تصور بود، به نمایش بگذارند، اما ما هرگز نمیتوانیم آنچه را میبینیم، واقعاً حس کنیم. به نظر میرسد این حس مفقودشده، مرز بعدی میان تصاویر دیجیتال و تجربههای فیزیکی است.
اما پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا (UCSB) ممکن است راهی برای عبور از این مرز پیدا کرده باشند؛ راهی که در آن نور خود به حس لامسه تبدیل میشود. آنها نمایشگر جدیدی را توسعه دادهاند که از پیکسلهای ریزی تشکیل شده است و این پیکسلها به معنای واقعی کلمه، با فعال شدن توسط پالسهای کنترلشده نور لیزر، از سطح صفحه نمایش بالا میآیند. این نوآوری به تصاویر، بُعد کاملاً جدیدی میبخشد و اشکالی را روی صفحه ایجاد میکند که میتوانید با نوک انگشتان خود آنها را دنبال کنید. این ایده شبیه به فیلمهای علمی-تخیلی بود، اما محققان UCSB آن را به واقعیت تبدیل کردهاند.
چگونه نور تبدیل به برآمدگی میشود؟
مفهوم پشت این اختراع بسیار جذاب است. پروفسور یون ویسل در سال ۲۰۲۱ از مکس لیناندر، محقق دوره دکترا، خواست تا این سؤال را بررسی کند: آیا میتوان نور را لمسی کرد؟ لیناندر که رهبری این تحقیق را در آزمایشگاه RE Touch پروفسور ویسل بر عهده داشت، در اواخر سال ۲۰۲۲ به یک موفقیت دست یافت. یک پیکسل، زیر تابش یک پالس لیزر به سمت بالا جهید و یک ضربان لمسی ایجاد کرد که برای نوک انگشتان پروفسور ویسل کاملاً محسوس بود. ویسل آن لحظه را به عنوان «لحظهای خاص» توصیف کرد که مطمئن شدند ایده اصلی میتواند عملی شود.
در قلب این اختراع، پیکسلهای کوچک «اپتوتکتیل» (نوری-لمسی) قرار دارند که سلولهایی در مقیاس میلیمتری هستند. ساختار این سلولها از یک لایه فیلم گرافیتی نازک تشکیل شده که بالای یک حفره هوایی کوچک کشیده شده است. وقتی یک پالس سریع و متمرکز نور لیزر به پیکسل برخورد میکند، فیلم گرافیتی بلافاصله گرم میشود. این گرما باعث انبساط سریع هوای محبوس شده در زیر پیکسل میشود، و در نتیجه سطح نمایشگر برای یک کسری از ثانیه، حدود یک میلیمتر (۰.۰۴ اینچ) به سمت بالا برآمده میشود.
پروفسور ویسل توضیح داد که پیکسلها بسیار سریع، در حدود ۲ تا ۱۰۰ میلیثانیه، واکنش نشان میدهند، بنابراین حسی که فرد دریافت میکند، از نظر زمانی بسیار واضح و «ترد» است. او اشاره میکند که این سرعت بالا باعث میشود احساس یک برآمدگی ثابت ایجاد نشود، بلکه احساس یک «کوانتوم هپتیک متحرک» و کوچک زیر انگشتان شکل بگیرد.
مزیت کنترل بدون سیم و پتانسیلهای انقلابی
از آنجایی که پرتو لیزر هم قدرت مورد نیاز برای گرمایش و هم کنترل دقیق را فراهم میکند، سطح نمایشگر لمسی با پیکسلهای برجسته نیازی به هیچگونه سیمکشی یا قطعات الکترونیکی اضافی در زیر هر پیکسل ندارد. یک سیستم اسکن هوشمند، نور را با سرعت بالا روی آرایه پیکسلها میکشد و آنها را یکی پس از دیگری فعال میکند. تیم UCSB تا کنون موفق به ساخت آرایههایی شده است که بیش از ۱۵۰۰ پیکسل لمسی فعال را شامل میشوند. این سطح از پاسخگویی بالا به این معناست که اشکال و کاراکترهای متحرک، همیشه روان به نظر میرسند و هرگز حس ناپیوستگی یا تأخیر را ایجاد نمیکنند.
این تنظیمات با چگالی و سرعت بالا، میتواند دریچهای به روی شکلی کاملاً جدید از داستانسرایی لمسی باز کند. کاربران میتوانند یک برآمدگی متحرک را روی صفحه دنبال کنند، اشکال و چیدمانهای فضایی را تشخیص دهند و توالیها را در طول زمان درک کنند، که در واقع یک انیمیشن لمسی محسوب میشود.
این فناوری پتانسیل عمیقی برای افرادی دارد که از طریق لمس با جهان ارتباط برقرار میکنند. میتوان تصور کرد که یک کتاب درسی علمی، نمودارهایش را مستقیماً زیر نوک انگشتان کاربر نابینا تغییر شکل میدهد، یا یک نقشه، آنها را در امتداد مسیرهای برجستهای راهنمایی میکند که با تغییر جهتها حرکت میکنند. این نمایشگر به مثابه یک «بریل متحرک» عمل میکند؛ اطلاعات لمسی که در زمان واقعی بهروزرسانی، تغییر شکل داده و داستان را روایت میکند. این قابلیت میتواند یادگیری دیجیتال را برای کاربران نابینایی که در حال حاضر به تصاویر لمسی ثابت وابسته هستند، سریعتر و غنیتر کند. در حال حاضر، تصاویر لمسی ثابت یا قابلیت انطباق ندارند یا تحت محدودیتهای سختی میتوانند تغییر کنند
کاربردهای غیرمنتظره و مقیاس بزرگ
این فناوری میتواند در محیطهای روزمره با نمایشگرهای بزرگتر نیز وارد شود. برای مثال، داشبوردهای خودرو میتوانند دارای کنترلهایی باشند که تنها زمانی که به آنها نیاز است، به صورت فیزیکی ظاهر میشوند، یا کتابهای درسی و نقشههای مدرسه میتوانند مفاهیم را به صورت فیزیکی متحرک کنند.
پروفسور ویسل همچنین به یک مورد استفاده جالب دیگر اشاره کرد: ادغام پیکسلهای نوری-لمسی در دیوارهای معماری بزرگ. او از «دیوارهای معماری در ادارات، خانهها، یا بیمارستانها» نام برد که میتوانند نمایشگرهای هپتیک تعاملی، کنترلکنندههای قابل پیکربندی، یا رابطها را در خود جای دهند. این امکانپذیری به این دلیل اهمیت دارد که پیچیدگی فناوری با افزایش ابعاد نمایشگر و تعداد پیکسلها قابل کنترل باقی میماند، و همچنین به دلیل پایین بودن هزینه مواد مورد نیاز برای ساخت آن. حتی ساخت نمونههای اولیه تحقیقاتی در فرم سفارشی، تنها چند صد دلار هزینه دارد.
مراحل اولیه و آینده امیدوارکننده
این اختراع که نتایج تحقیقات آن در مجله Science Robotics منتشر شده است، در حال حاضر در مراحل ابتدایی خود قرار دارد. چالشهایی در آینده وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد، از جمله مدیریت گرمای تولید شده، اطمینان از دوام و استحکام پیکسلها، و افزایش وضوح تصویر برای مطابقت با نمایشگرهای چند میلیون پیکسلی که امروزه به آنها عادت کردهایم. با این حال، مسیر توسعه امیدوارکننده به نظر میرسد.
حس لامسه و بینایی همیشه در جهانهای دیجیتال جداگانهای زندگی کردهاند؛ ما ورودیها را با لمس میدهیم و خروجیها را با بینایی دریافت میکنیم. اما با پیکسلهای نوری-لمسی، این جدایی ممکن است در حال کاهش باشد. همانطور که محققان UCSB پیشبینی میکنند، ممکن است روزی فرارسد که هر چیزی را که میبینید، حس نیز بکنید.
سؤالات متداول
1. پیکسلهای اپتوتکتیل (نوری-لمسی) چه کاری انجام میدهند؟
این پیکسلها هنگامی که نور لیزر به آنها برخورد میکند، به صورت فیزیکی از سطح صفحه نمایش بالا میآیند و به کاربر اجازه میدهند تصاویر و محتوای دیجیتال را با انگشتان خود حس کند
2. این پیکسلها چگونه برآمده میشوند؟
هر پیکسل یک سلول میلیمتری است که از یک لایه نازک گرافیتی روی حفره هوا ساخته شده است. وقتی پالس لیزر به آن برخورد میکند، لایه گرافیتی گرم شده و باعث انبساط سریع هوا و بالازدن سطح به اندازه تقریباً یک میلیمتر میشود.
3. مزیت اصلی استفاده از لیزر چیست؟
لیزر هم قدرت مورد نیاز برای گرمایش و هم کنترل دقیق را فراهم میکند، به همین دلیل دیگر نیازی به سیمکشی یا قطعات الکترونیکی زیر هر پیکسل نیست، که باعث میشود سیستم سادهتر و کمهزینهتر باشد.
4. پتانسیل اصلی این فناوری در چه زمینههایی است؟
این فناوری پتانسیل زیادی برای تبدیل محتوای دیجیتال به اطلاعات لمسی متحرک دارد، بهویژه برای کاربران نابینا به شکل یک «بریل متحرک». همچنین میتواند در رابطهای بازی، نقشههای پویا و دیوارهای تعاملی معماری در ادارات یا بیمارستانها استفاده شود.
5. آیا این نمایشگرها سریع عمل میکنند؟
بله، پیکسلها بسیار سریع، در حدود ۲ تا ۱۰۰ میلیثانیه، واکنش نشان میدهند. این سرعت بالا تضمین میکند که حس ایجاد شده، روان و بدون گسستگی باشد.
6. چالشهای پیش روی توسعه این فناوری چیست؟
چالشهای اصلی شامل مدیریت گرمای تولید شده، تضمین دوام پیکسلها و افزایش وضوح تصویر برای مطابقت با استانداردهای نمایشگرهای امروزی است.
ثمینه تفقدی هستم علاقه مند به محتوا نویسی، از سال ۲۰۲۴ به تیمی که در زمینه ارز دیجیتال فعالیت داشت پیوستم و از اوایل سال ۲۰۲۵ با علاقه مند شدن به گجت ها و نوآوری هایی که برای اولین بار در جهان اتفاق می افتد، باعث شد تا با تیم جوان و با پشتکار پارس دیجی آشنا بشم از اون تاریخ به بعد درباره بهترین گجت ها تحقیق میکنم تا اطلاعات بهینه ای را در اختیار خوانندگان محترم این سایت قرار دهم
نظرات کاربران