صنعتی شدن جهان در اواخر قرن هجدهم با ظهور نیروی بخار و اختراع دستگاه بافندگی خودکار آغاز شد و به طور اساسی نحوۀ تولید کالاها را تغییر داد. یک قرن بعد، الکتریسیته و خطوط مونتاژ، تولید انبوه را ممکن ساخت. سومین انقلاب صنعتی در میانه قرن بیستم آغاز شد. در این انقلاب، پیشرفت‌ها در زمینه اتوماسیون‌های مبتنی بر رایانه،‌ امکان ‌برنامه‌نویسی ماشین‌ها و شبکه‌ها را ایجاد کرد.

امروزه، انقلاب صنعتی چهارم در حال متحول ساختن اقتصاد، مشاغل و حتی خود جامعه است. تحت عنوان گستردهٔ صنعت 4.0، بسیاری از فناوری‌های فیزیکی و دیجیتالی از طریق تحلیل آماری، هوش مصنوعی، فناوری‌های شناختی و اینترنت اشیا (IoT) با هم ترکیب می‌شوند تا کارخانه‌های دیجیتالی ایجاد کنند. این کارخانه‌های دیجیتالی، با هم مرتبط هستند و قادرند آگاهانه‌تر تصمیم‌گیری کنند. به طور خلاصه، این انقلاب در حال جای دادن فناوری هوشمند و متصل به اینترنت نه تنها در سازمان‌ها، بلکه در زندگی روزمرهٔ ماست.

از دههٔ 1970 تقریباً هر دهه به نظر می‌رسد که تحول بزرگی در صنعت فناوری رخ داده است. دهه هفتادی‌ها شاهد اولین انتقال از رایانه‌های بزرگ در اتاق‌های تمیز به رایانه‌های شخصی بودند. در این رایانه‌های شخصی تعامل از طریق صفحه‌کلید و فشار دادن دکمه‌ها صورت می‌گرفت. در دههٔ 1980، معرفی رابط کاربری گرافیکی (GUI) امکان تعامل با داده‌ها از طریق ماوس و اشاره‌گر را فراهم آورد. دهه نودی‌ها شاهد به کارگیری تجاری اینترنت بودند که امکان اشتراک‌گذاری داده‌ها در سطح جهانی را فراهم می‌کرد. در دههٔ بعد، موفقیت سریع و غافلگیرکنندهٔ تلفن‌های هوشمند باعث شد تا لمس و بعداً صدا به رابط اصلی ما تبدیل شود. در این دهه، ما در حال حرکت به سمت تحول بعدی هستیم – واقعیت دیجیتالی که در آن انتظار می‌رود ابزار رابط ما ژست، احساسات و نگاهمان باشد. انقلاب صنعتی چهارم و واقعیت مجازی در رابطه‌ای توامان با هم قرار گرفته‌اند.

در این تحول جدید فنی، ما به گسترهٔ واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR)، واقعیت ترکیبی (MR)، ویدیوی 360 درجه و قابلیت‌های تجربه غوطه‌وری با عنوان واقعیت دیجیتال اشاره می‌کنیم. در ادامه رابطهٔ انقلاب صنعتی چهارم و واقعیت مجازی را مورد تحقیق و بررسی قرار می‌دهیم و ذیل عنوان تعریف واقعیت دیجیتال به پرسش‌هایی می‌پردازیم از قبیل: واقعیت مجازی چیست؟ واقعیت افزوده چیست؟ واقعیت ترکیبی شامل چه مواردی می‌شود؟ و… . سپس بازار واقعیت دیجیتال را در چند سال اخیر بررسی می‌کنیم تا دورنمایی از تاثیر واقعیت مجازی در انقلاب صنعتی چهارم به دست دهیم. بعد سراغ کاربردهای واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در صنعت می‌رویم تا نشان دهیم چگونه این کاربردها موجب تحول در آن می‌شود و در آخر نگاهی می‌اندازیم به ارتباط واقعیت مجازی و صنایع در ایران و نسبت ما با تحولاتی که پس از انقلاب صنعتی چهارم رخ داده است.

تعریف واقعیت دیجیتال

واقعیت دیجیتال به طور کلی به صورت طیف گسترده‌ای از فناوری‌ها و قابلیت‌هایی تعریف می‌شود که در واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR)، واقعیت ترکیبی (MR)، ویدیوهای 360 درجه و تجربهٔ غوطه‌وری وجود دارد و امکان شبیه‌سازی واقعیت را به روش‌های مختلف فراهم می‌کند. برای درک واقعیت دیجیتال، باید مفاهیم این حوزه را درک کنیم. بدین منظور به تعریف هریک از موارد یاد شده می‌پردازیم. پرسش ابتدایی که به آن می‌پردازیم عبارت است از اینکه واقعیت مجازی چیست؟

واقعیت مجازی چیست؟

واقعیت مجازی (VR) این امکان را برای کاربران فراهم می‌کند تا خود را در محیطی ساختگی غوطه‌ور سازند که مکان‌های واقعی یا جهان‌های خیالی را به تصویر می‌کشد. به عبارت دیگر، واقعیت مجازی محیطی دیجیتالی فراهم می‌آورد که جایگزین محیط واقعی اطراف کاربر می‌شود. پرسش بعدی که پرداختن به آن به فهم پرسش ابتدایی ما کمک می‌کند عبارت است از این که واقعیت افزوده چیست؟

واقعیت افزوده چیست؟

واقعیت افزوده (AR) اطلاعات متنی را روی محیط‌های فیزیکی واقعی‌ای قرار می‌دهد که کاربران می‌بینند. بنابراین واقعیت افزوده عناصر و تجربیات دیجیتالی را با زندگی واقعی ترکیب می‌کند. به عبارت دیگر، واقعیت افزوده محتوایی را که به صورت دیجیتالی ایجاد شده است وارد جهان واقعی اطراف کاربر می‌کند.

واقعیت ترکیبی چیست؟

واقعیت ترکیبی (MR) درهم‌آمیزی کنترل‌شده AR/VR و روندهای اینترنت اشیا را توصیف می‌کند. واقعیت ترکیبی دنیای مجازی و واقعی را گرد هم می‌آورد تا محیط‌های جدیدی ایجاد کند که در آن اشیاء دیجیتالی و فیزیکی – و داده‌هایشان – می‌توانند با یک‌دیگر هم‌زیستی و تعامل داشته باشند. ویدیوی 360 درجه چشم‌انداز جدیدی ارائه می‌کند که به کاربران اجازه می‌دهد به هر جهت نگاه کنند. این امکان به واسطهٔ عکاسی با دوربین تمام‌نما یا مجموعه‌ای از دوربین‌ها به دست می‌آید. تجربه غوطه‌وری تجربه‌‌ای دیجیتال و چندحسی ایجاد می‌کند که می‌تواند با استفاده از VR، AR، MR، و ویدیوی 360 درجه و سایر فناوری‌ها ارائه شود.

پتانسیل بازار واقعیت دیجیتال در صنعت ۴.۰

اگرچه بازارهای AR و VR اکثریت قریب به اتفاق بازار اصلی واقعیت دیجیتال را تشکیل می‌دهند، بازار MR شروع به نشان دادن پتانسیل خود کرده است و ممکن است در سال های آینده تحولاتی در رابطهٔ انقلاب صنعتی چهارم و واقعیت مجازی ایجاد کند.

بازار واقعیت افزوده

بازار جهانی AR در سال 2016 حدود 5.2 میلیارد دلار برآورد شد و سال 2019 به 27 میلیارد دلار رسید. نفوذ فزایندهٔ اینترنت 4G – و همچنین اینترنت 5G، به لطف حمایت قوی دولت و همچنین صنعت در کشورهای مختلف – عوامل کلیدی در دستیابی به این میزان رشد هستند. اين بازار به سه دسته تقسیم می‌شود: عینک‌های هوشمند، دستگاه‌های تلفن همراه، و نمایشگرهای سربندی (HMD) که برای واقعيت افزوده استفاده می‌شوند. دستگاه‌های تلفن همراه حدود 48 درصد از اين بازار را در سال 2016 به خود اختصاص دادند. با افزایش آگاهی و علاقه به فناوری واقعيت افزوده، کاربرانی که محتوای AR را مشاهده می‌کنند، افزایش می‌یابند. نمایشگرهای سربند حدود 36 درصد از بازار جهانی واقعیت افزوده را تشکیل می‌دهند و به طور گسترده در مراقبت‌های بهداشتی، هوافضا و دفاع و تجارت و صنعت استفاده می‌شوند. عینک های هوشمند حدود 16 درصد از بازار را در همان سال به خود اختصاص دادند و بخش شرکتی اصلی‌ترین پذیرنده آن بوده است.

بازار واقعیت مجازی

بازار جهانی واقعیت مجازی در سال 2016، حدود 3.7 میلیارد دلار برآورد شد و تا سال 2019 به 13 میلیارد دلار رسیده است. افزایش سازگاری گوشی‌های هوشمند با فناوری واقعیت مجازی، همراه با رشد در بازار بازی‌های موبایل، فرصت‌های جدیدی را برای تولیدکنندگان هدست واقعیت مجازی باز می‌کند. بازار واقعیت مجازی به دو دسته سخت‌افزار و نرم‌افزار تقسیم می‌شود. در سال 2016، 85 درصد از کل این بازار را دسته سخت‌افزار به خود اختصاص داده بود و بازی‌ها، محرک اصلی مصرف‌کننده نهایی بودند. دسته نرم‌افزار حدود 15 درصد از کل این بازار را در همان سال تشکیل می‌داد که برنامه‌های مجهز به قابلیت واقعیت مجازی در بخش‌هایی از جمله موسیقی و سرگرمی، ورزش و تناسب اندام موجب آن می‌شدند.

بازار واقعیت ترکیبی

طبق گزارشی که شرکت deloitte منتشر کرده است، بازار جهانی واقعیت ترکیبی در سال 2016، حدود 68 میلیون دلار ارزش داشت و تا سال 2019 از 300 میلیون دلار فراتر رفت. ظهور هدست‌های واقعیت مجازی سطح مبتدی در بازار و تلاش‌های بازاریابی توسط سازندگان گوشی‌های هوشمند امید به رشد بازار واقعیت ترکیبی را تقویت کرده است. بعلاوه این بازار به دو دسته سخت‌افزار و نرم‌افزار تقسیم می‌شود.

دسته سخت‌افزار (شامل HMD، حسگرها، سیستم‌های ردیابی حرکت و دستگاه‌های لمسی) حدود 66 درصد از این بازار را در سال 2016 به خود اختصاص داده‌ بودند، در حالی که بازار نرم‌افزار شامل محیط توسعه یکپارچه (IDE)، کیت توسعه نرم افزار (SDK) و مرورگرهای وب 34 درصد باقیمانده را تشکیل می‌دهند. به لحاظ مشتریان نهایی این بازار، هوافضا و دفاع، خودروسازی، سرگرمی و بازی بیش از 70 درصد از این بازار را به خود اختصاص داده‌اند، در حالی که بخش‌های مراقبت‌های بهداشتی و خرده‌فروشی و تجارت الکترونیک باقی‌مانده سهم بازار را تشکیل داده‌اند.

کاربرد‌های واقعیت دیجیتال

علاوه بر صنعت بازی و سرگرمی، شمار رو به افزایشی از صنایع شروع به آزمایش و به کارگیری فناوری‌های واقعیت دیجیتال برای کاربردهای مختلف کرده‌اند. کاربردهای واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در صنایع بیشترین سهم از واقعیت دیجیتال را به خود اختصاص داده‌اند. استفاده از فناوری‌های واقعیت دیجیتال از جمله کاربردهای واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در صنایع در دیجیتالی شدن کارخانه‌ها و در نتیجه تحقق هر چه بیشتر انقلاب صنعتی چهارم نقش مهمی ایفا کرده است. این کاربردها را باید در رابطه متقابل انقلاب صنعتی چهارم و واقعیت مجازی و اهمیت این رابطه در تحول دیجیتالی صنعت مورد بررسی قرار داد. برخی از برنامه‌های کاربردی فعلی و بالقوه مرتبط با واقعیت دیجیتال از جمله کاربردهای واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در زیر توضیح داده شده‌اند:

هوافضا

– دستگاه‌های واقعیت افزوده مانند عینک‌های هوشمند به مهندسان این امکان را می‌دهند که در مورد عملیات‌های پیچیده به آن دسته از نیروهای واحد نگهداشت که در موقعیت‌های خارج از دسترس قرار دارند، راهنمایی ارائه دهند و در عین حال نمایشی تعاملی و زنده از کار تعمیر را مشاهده کنند.

– واقعیت مجازی می‌تواند به واسطهٔ تقویت کردن مهارت‌های مهندسی موضعی کمبود مهندسان ماهر برای نگهداری، تعمیر و عملیات کلی (MRO) را برطرف کند. مهارت‌های مهندسی موضعی با استفاده از نظرات تخصصی تکنسین‌های ماهرتر در هر مکان و زمانی تقویت می‌شوند که به‌طور بالقوه زمان آموزش را کاهش می‌دهد، بازده نگهداشت را بهبود می‌بخشد، و به شدت به صرفه‌جویی در هزینه‌ها کمک می‌کند.

– شرکت‌های سازنده قطعات هواپیما در حال توسعهٔ آن دسته از برنامه‌های واقعیت ترکیبی هستند که با استفاده از آن‌ها می‌توان موقعیت مهندسانی را که تجهیزات داخلی بدنه هواپیما را نصب می‌کنند در مدل دیجیتالی و سه‌بعدی کاملی از هواپیمایی که روی آن کار می‌کنند، ترسیم کرد. این امر به مهندسان امکان می‌دهد تا فوراً تصویری از نصب اجزای هواپیما ارائه دهند و همچنین به آن‌ها کمک می‌کند تا مطمئن شوند که آن را به درستی تعمیر کرده‌اند.

دفاع

– ارتش برای آموزش موثرتر سربازان در بسیاری جاها از واقعیت افزوده استفاده می‌کند.

– کلاه‌خود هوشمند مجهز به واقعیت مجازی به فرماندهان این امکان را می‌دهد تا نقشه‌ها و سایر اطلاعات را مستقیماً به میدان دید سربازان ارسال کنند و آن‌ها را قادر می‌سازد تا ماموریت‌های خود را با ایمنی، سرعت و هماهنگی بیشتری انجام دهند.

– کاربردهای واقعیت ترکیبی در آینده می‌تواند پهپادهایی را در اختیار ما قرار دهد که به اندازه کافی کوچک باشند تا در کف دست سربازها قرار گیرند. سپس این پهپادها می‌توانند حرکات سربازان را تحت شبیه‌سازی‌های آموزشی و موقعیت‌های جنگی در دنیای واقعی ردیابی و تجزیه و تحلیل کنند.

خودرو

– واقعیت افزوده اغلب نقش مهمی در طراحی خودرو دارد. سازندگان می‌توانند از این فناوری برای مقایسه داده‌های مجازی با طراحی واقعی خودرو و انجام تجزیه و تحلیل استفاده کنند و با استفاده از همین تجزیه و تحلیل‌ها، به طور بالقوه قطعات را در طول مراحل اولیه برنامه‌ریزی طراحی جایگزین کنند. به این ترتیب، این فناوری می‌تواند تصویر دقیقی از عملکرد آینده خودرو در اختیار تولیدکنندگان قرار دهد و احتمالاً زمان و هزینهٔ راه‌اندازی را کاهش دهد.

– کاربردهای بالقوه واقعیت افزوده، مانند نمایش گرافیکی مسیرهای راهنما و فاصله بین خودرو‌ها و موانع جاده یا عابران پیاده، می‌توانند به جای صفحه‌نمایش داشبورد روی شیشهٔ جلوی خودرو نمایش داده شوند و به راننده اجازه دهند نگاه خود را به جاده حفظ کند.

– خودروسازان همچنین در حال آزمایش آن دسته فناوری‌های واقعیت ترکیبی هستند که آن‌ها را قادر می‌سازد تا وسایل نقلیه فیزیکی و تصویربرداری رایانه‌ای را برای بهبود طراحی و سرعت بخشیدن به توسعه ترکیب و تجسم کند.

مراقبت‌های بهداشتی

– واقعیت مجازی به طور بالقوه می‌تواند این امکان را برای متخصصان جراحی فراهم کند تا با استفاده از یک ربات کنترل از راه دور، بیماران را از راه دور عمل کنند. با استفاده از HMD و دستکش‌های لمسی، یک جراح می‌تواند عملاً یک عمل جراحی را هزاران مایل دورتر انجام دهد.

– واقعیت ترکیبی برای مرحلهٔ آماده‌سازی قبل از عمل جراحی به کار گرفته می‌شود. با استفاده از این فناوری جراحان می‌توانند کل عمل را با استفاده از تصاویر سه‌بعدی از قبل برنامه‌ریزی کنند، در مورد محل ایجاد برش تصمیم بگیرند و همچنین عواقب حرکات خود را مشاهده کنند.

محصولات و خدمات مصرفی

– واقعیت افزوده به خریداران آنلاین این امکان را می‌دهد که محصولاتی مانند لباس، مبلمان و سایر موارد را از طریق تبلت یا تلفن هوشمند خود قبل از خرید، به صورت سه‌بعدی در محیطی واقعی و لحظه‌ای مشاهده کنند.

– مسافران می‌توانند از طریق هدست واقعیت مجازی از مکان‌های دیدنی، شهرها یا هتل‌هایی که قصد سفر بدان‌ها را دارند، بازدید کنند.

ملاحظات کلیدی برای سازمان‌ها

از آنجایی که شرکت‌ها از اطلاعات جمع‌آوری‌شده در طول اجرای وظایف روزانه بهره‌برداری می‌کنند، غربال کردن مقادیر انبوه داده برای یک عملیات پیچیده ممکن است به زودی از صلاحیت بیشتر افراد فراتر رود. بنابراین واقعیت دیجیتال برای پردازش این داده‌ها ضروری‌تر می‌شود. فناوری‌های واقعیت دیجیتال چشم‌اندازهای مختلفی پیش چشم شرکت‌ها می‌گشاید تا در زمینه‌هایی مانند ارتباطات و همکاری داخلی نیروی کار، آموزش و شبیه‌سازی آن‌ها و خدمات مشتری تحول ایجاد کنند. اثر ترکیبی عوامل، از جمله کاهش هزینه‌های سخت‌افزار و نرم‌افزار، افزایش استفاده از گوشی‌های هوشمند، و ایجاد اکوسیستم‌های اپلیکیشن، به افزایش برنامه‌های کاربردی مبتنی بر واقعیت دیجیتال در هر دو بخش مربوط به مصرف‌کننده و شرکت‌ها منجر شده است. با ظهور خدمات مبتنی بر واقعیت دیجیتال، شرکت‌ها نیاز دارند زیرساخت‌های خود را ارتقا دهند تا نصب سامانه‌های جدید تسهیل شوند.

به‌طور خلاصه می‌توان گفت، واقعیت مجازی به سازمان‌ها کمک می‌کند تا از قابلیت‌های واقعیت دیجیتال به منظور ساده‌سازی گردش کار، ایجاد همکاری و بهره‌وری، و بهبود تجربه مشتری – و در این میان، احتمالاً ارتقای ارزش برند- بهره‌برداری کنند و از این طریق تحول لازم را برای انقلاب صنعتی چهارم و ورود به عصر صنعت ۴.۰ فراهم آورند.

انقلاب صنعتی چهارم و واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در ایران

سالانه سرمایه‌گذاری‌‌های کلانی برای توسعۀ زیست‌بوم واقعیت دیجیتال در دنیا انجام می‌شود. در ایران نیز پس از تأسیس معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری که حامی زیست‌بوم نوآوری در کشور بوده،‌ ابعاد مختلف نوآوری، از جمله واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در ایران مورد توجه قرار گرفته است. توجه به این فناوری‌ها به ورود ایران به عصر صنعت ۴.۰ و حرکت شرکت‌های ایرانی به سمت تحولات مربوط به انقلاب صنعتی چهارم کمک شایانی می‌کند. به‌طور کلی در حوزه واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در ایران نیز همانند سایر کشورها فعالیت‌های متعددی صورت گرفته است. دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی از سال 1386 پروژهٔ طراحی و ساخت شبیه‌سازهای رانندگی را به‌صورت بومی شروع کرد و بیش از ده‌ها شبیه‌ساز مختلف خودروهای سبک و سنگین توسط این مجموعه طراحی و ساخته شد. همچنین یک مؤسسه در داخل کشور در سال 1393 هدست واقعیت مجازی را تولید بومی‌سازی کرد. یک شرکت دانش‌بنیان نیز توانسته است یک عینک واقعیت مجازی طراحی و تولید کند. از سوی دیگر، شرکت دیگری اظهار کرده که اپلیکیشن جامع واقعیت افزوده ایجاد کرده است و هدف این اپلیکیشن کاهش هزینه‌ها و ارائهٔ خدمات واقعیت افزوده به همگان بدون نیاز به دانش برنامه‌نویسی است. واقعیت مجازی و واقعیت افزوده در ایران با تلاش شرکت‌های دانش‌بنیان توسعه یافته است. تلاش این دسته از شرکت‌ها برای ورود واقعیت مجازی به عرصه تجاری و صنعتی می‌تواند قدمی رو به جلو برای تحول بخش صنعت و هوشمندسازی صنایع در جهت ورود به عصر انقلاب صنعتی چهارم باشد. برخی فعالیت‌های این شرکت‌ها عبارتند از:

– گردش مجازی در تخت جمشید: یکی از محصولات شرکت‌های ایرانی طراحی واقعیت ترکیبی تخت جمشید است. این برنامه در واقع نمایش بازسازی سه‌بعدی تخت جمشید به کمک تکنولوژی‌های واقعیت مجازی و واقعیت افزوده است. این برنامه به گردشگران مجازی کمک می‌کند تا با استفاده از موبایل، تبلت و هدست واقعیت مجازی بنای تاریخی تخت جمشید را به صورت سه‌بعدی ببینند و با فشار دادن تنها یک کلید، کل مجموعه را به صورت ۳۶۰ درجه مشاهده کنند.

– بازدید مجازی از موزه‌ها: موزۀ مجازی ایران محصول دیگری از شرکت‌های ایرانی است. شرکت‌های ایرانی موفق شدند با استفاده از فناوری‌‌های نوینی چون فتوگرامتری، پهپاد فتوگرامتری، اسکن لیزر، عکاسی گیگاپیکسلی، واقعیت مجازی، واقعیت افزوده و پرینت سه‌بعدی میراث ملی ایران را به میراثی پایدار بدل کنند.

– آموزش مجازی ساخت صنایع دستی: طراحی و تولید دوربین‌های واقعیت افزوده شهری و گردشگری با رویکرد تجربه‌محوری و هم‌آفرینی یکی دیگر از فعالیت‌هایی است که شرکت‌های ایرانی به آن وارد شده‌اند. در این مجموعه فعالت‌ها، مراجعین می‌توانند علاوه بر دیدن پروسه ساخت هنرهایی چون مقرنس آینه، معرق کاشی، دوخت‌های سنتی، میناکاری، هنر قلمکار و مشبک فلز در کارگاه های تجربه‌محور شرکت کنند.

– توسعهٔ فناوری‌های گردش مجازی: همچنین شرکت‌های ایرانی با استفاده از فناوری های نوین طراحی وب، داده‌کاوی کلان‌داده‌ها، سامانه‌های بازدید واقعیت مجازی و واقعیت افزوده و نرم‌افزارهای موبایل محصولات متعددی را در صنعت گردشگری توسعه داده‌اند.