Լրացված իրականությունը մաթեմատիկայում, ֆիզիկայում և քիմիայում

Լրացված իրականություն (անգլ.՝ augmented reality, AR «լրացված իրականություն») տեխնոլոգիա է,որը համատեղում է վիրտուալ իրականությունը, իրականության հետ։ Նրա շնորհիվ իրական աշխարհում բնակվող առարկաները բարելավվում են համակարգչային գեներացվող ընկալման տեղեկատվության միջոցով ,երբեմն մի քանի զգայական եղանակներով, ներառյալ տեսողական, լսողական, սոմատոզենսոր և հոտառական։

Լրացված իրականության առաջնային արժեքն այն է,որ այն և թվային աշխարհի բաղադրիչները միաձուլվում են իրական աշխարհի ընկալման մեջ, ոչ թե որպես տվյալների պարզ ցուցադրում, այլ ընկղմվող սենսացիաների ինտեգրման միջոցով, որոնք ընկալվում են որպես բնական մասեր:Ներկայումս AR-ը կարող է ստեղծվել սովորական սարքերի հավելվածների միջոցով, ինչպիսիք են սմարթֆոնները, պլանշետները, և այլն։ Քիչ-քիչ այս տեխնոլոգիան փնտրում է նոր հավելվածների ոլորտներ՝ բարելավելու իրենց աշխատանքային հոսքերը, հատկապես հաշվի առնելով 5G-ի ժամանումը:Google-ը, Facebook-ը և Amazon-ը այն խոշոր կազմակերպություններից են, որոնք օգտագործում են AR ծրագրակազմը՝ իրենց արտադրողականությունը օպտիմալացնելու համար։ Օրինակ՝ Instagram-ը կամ Snapchat-ն իրենց օգտատերերի համար զվարճալի ֆիլտրներ պատրաստելու համար օգտվում են AR տեխնոլոգիաներից։

AR-ը մաթեմատիկայում 
Մենք մշտապես շրջապատված ենք մաթեմատիկայով, զգալով դրա ներկայությունը ճարտարապետության, դիզայնի, արվեստի և հատկապես բնության մեջ։ AR-ի նպատակն է վերացական բաները տեսանելի դարձնել, որպեսզի բոլորը կարողանան ավելի լավ հասկանալ դրանք,քանզի մաթեմատիկան միայն հարթություններով չի սահմանափակվում և այն լավ հասականալու համար պետք է այն լավ պատկերացնել նաև տարածության մեջ:AR-ը մարդկային երևակայության համար նույնիսկ շատ բարդ առարկաների պատկերների ստեղծումը և ընկալումը շատ հեշտ է դարձնում ։

Սկսենք GeoGebraAR - ի ձևերից և գործառույթներից:Այն ունի շատ լայն գործիքների շարք, որոնք կարելի է օգտագործել կրթության յուրաքանչյուր մակարդակում։ Տարբեր տարբերակներով գալով՝ համակարգը թույլ է տալիս իր օգտատերերին հասկանալ երկրաչափության, հանրահաշվի, վիճակագրության և շատ ավելին:Ծրագրային ապահովման հիմքում ընկած գաղափարն է ստեղծել արձագանքող և հեշտ օգտագործվող վիզուալ լաբորատորիա, որի հետ կարող են խաղալ երիտասարդ և հետաքրքրասեր մտքերը։ Եվ «խաղալ» բառն այստեղ բավականին կարևոր է, քանի որ հավելվածն իրականում խրախուսում է օգտատերերին հատուկ օբյեկտներ ստեղծել։
Ուսման ոլորտում AR-ի տեսողական առավելությունների օգտագործման մեկ այլ հիանալի օրինակ է Graphing Calculator AR-ը։ Տվյալ ծրագիրը մեզ հնարավորություն է տալիս հանրահաշիվը կամ հաշվարկը փոխել մոտակա շրջապատում նախագծված գրաֆիկների։ Եվ գույների և գրադիենտների օգտագործմամբ այն պարզապես տեսողականորեն ցնցող է:Graphing Calculator-ն ընդգրկում է գրաֆիկի ֆունկցիաները, անուղղակի հարաբերությունները, պարամետրային կորերը , մակերեսները, անհավասարությունները և շատ այլ թեմաներ:AR-ի տված այս լուծումը նորարարական տեխնոլոգիաներում, դպրոց է բերում որպես կրթական շատ մակարդակների համար օգտակար ուսումնական համակարգ:Հնարավորությունների լայն շրջանակը, որ տալիս է մեզ այս տեխնոլոգիան, պարզապես ապացուցում է, որ մոտ ապագայում AR-ը կարող է դառնալ գիտական ​​տարբեր հիմնախնդիրներ ներկայացնելու հանրաճանաչ և համապատասխան միջոց՝ դրանք հետաքրքիր և հասկանալի դարձնելով ուսանողներին։

AR-ը քիմիայում 
Ընդլայնված իրականությունը դասասենյակները վերածում է ուսումնական միջավայրի, որտեղ ուսանողները կարող են մուտք գործել անհայտ աշխարհներ։ Մասնավորապես, քիմիայում հնարավոր է ուսումնասիրել նյութի այնպիսի կառուցվածքներ, որոնք 2D միջավայրում հնարավոր չէր պատկերացնել։ Այս տեխնոլոգիայի հարստությունը թույլ է տալիս ուսանողներին տեսնել մի մոլեկուլ իր բոլոր տեսանկյուններից, պատկերացնել, թե ինչպես են ատոմները կազմակերպվում տարրի մեջ և կապեր հաստատել `ավելի վերացական քիմիական հասկացությունները հասկանալու համար։
Այս հնարավորությունը խթանում է ուսանողների ստեղծագործական գործունեությունը և հետաքրքրությունը՝ ներգրավելով նրանց ուսումնական գործընթացներին:Հիմենեզը (2019) ընդգծում է AR-ի կարևորությունը Z սերնդի համար և որքան կարևոր է այս տեխնոլոգիան դասարան բերել՝ ուսանողներին ապագայում գիտության մեջ ներգրավելու համար։ «Հորիզոն» զեկույցը վերլուծում է դասարանում ամենաշատ կիրառվող երկու տեխնոլոգիաները՝ AR-ը և Վիրտուալ իրականությունը (VR) ընդլայնված իրականության (XRs) մի մասն են, որոնք առավելագույն ազդեցություն են թողել ուսուցման գործընթացների վրա։ Համաձայն այս զեկույցի՝ AR-ի օգտագործումը հեշտ է և մատչելի, քանի որ դրա համար անհրաժեշտ է միայն ունենալ սմարթֆոն։ Զեկույցը նաև հավաստիացնում է մանկավարժներին, որ երբ XR-ները համապատասխանաբար ինտեգրված են ուսումնական նյութերի և գրքերի հետ, ուսուցման արդյունքները զգալիորեն ավելի մեծ են, քան եթե օգտագործվեն միայն դասագրքեր և ուսումնական նյութեր։

Ներկայումս սմարտֆոնների համար լավագույն AR ծրագրերից է Chemistry AR+ -ը,որը հնարավորությունն է տալիս պատկերավոր կերպով ուսումնասիրել մոլեկուլի կառուցվածքը,քիմիական տարերի դասակարգումը ըստ նրանց մոլեկուլային զանգվածների։Այս ծրագրի միջոցով հնարավոր է տեսնել զանազան քիմիական միացությունների կառուցվածքները,տեսքը և այլն։Նաև հնարավոր է տեսնել թե ինչպես են ինպես են տեղի ունենում քիմիական փոխազդեցություններհետ համատեղ։

AR-ը վիրաբուժության մեջ 
AR տեխնոլոգիանները իրենց մեծ դերը ունեն նաև վիրաբուժության մեջ։Վիրաբույժները Microsoft HoloLens-ն օգտագործում են վիրահատարաններում 2018 թվականից։ Խառը իրականության ականջակալը կրում են օպտիկական եղանակով, ինչը թույլ է տալիս համակարգչային ստեղծած պատկերը պրոյեկտել և ցուցադրել այն կրողին, որպեսզի այն տեսնի իրական աշխարհի հետ միաժամանակ:Մեծ Բրիտանիայի վիրաբույժների կողմից HoloLens- ը գովաբանվել է St Mary's Hospital- ում և Լոնդոնի կայսերական քոլեջում, որոնք գտել են ժամանակի խնայողությունն ու շահավետությունը ճշգրտության բարձրացման համար `հիվանդին լավագույն արդյունքը ապահովելու համար:Օգտվելով Microsoft HoloLens-ից՝ վիրաբույժները կարողանում են վիրահատարանում գտնվող հիվանդների վրա տոմոգրաֆիայի 3D թվային մոդելները ծածկել՝ ինչնել նրանց օգնում է հասկան հիվանդի արյան անոթների, հյուսվածքների և ոսկորների եզակի անատոմիան նախքան կտրումը:Թեև Microsoft HoloLens-ը գովեստի է արժանացել վիրաբույժներին օգնելու հարցում իր ճշգրտության համար, 2019 թվականի մայիսին կողմից ականջակալների օգտագործմամբ անցկացված ուսումնասիրությունը կասկածի տակ դրեց դա՝ քննադատելով AR ականջակալների օգտագործումը բարձր ճշգրտության ձեռքով առաջադրանքների համար։
Շուտով մինչև 2020 թվականի փետրվար և նույն Պիզայի համալսարանը պնդեց, որ աշխարհում առաջին հավելյալ իրականությամբ ղեկավարվող վիրահատությունը տեղի է ունեցել Բոլոնիայի Սանտ’Օրսոլա հիվանդանոցում ՝ գլխավոր վիրաբույժ Բադիալիի գլխավորությամբ:Օգտագործված տեխնոլոգիան մշակվել է VOSTARS (Video and Optical See-Through Augmented Reality Surgical Systems) նախաձեռնության կողմից, որը ղեկավարում է Պիզայի համալսարանը ՝ իր 12 եվրոպացի գիտնականներով ։

AR-ի գործիքները օգտագործվում են նաև վիրաբույժներին միմյանց վիրտուալ վիրահատությունների օգնելու համար։2020 թվականի սեպտեմբերին հայտարարվեց, որ ծրագրակազմի միջոցով իրականացվել է 5000 պրոցեդուրա, միջինը 700 պրոցեդուրա ամեն ամիս տեղի է ունենում 5 մայրցամաքների 35 երկրներում:2020 թվականի ամռանը նկատվել է ընդլայնված իրականության վիրաբուժության տարածքի զարգացումների կտրուկ աճ՝ հիմնականում պայմանավորված AR ականջակալների տեխնոլոգիայի առաջընթացով:Ներկայումս մեծ թվով կազմակերպություններ աշխատում են այն ուղղությամբ, որ էլ ավելի հեշտացնեն վիրահատությունների ընթացքը բժիշկների համար և էլ ավելի անվտանգ հիվանդների։

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
Augmented Reality System for Dental Implant Surgery: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-02771-0_70

Mobile Application for Learning Mathematics in Geometry with Augmented Reality and Gamification:https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-66919-5_30

The Development of Augmented Reality Applications for Chemistry Learning:https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-42156-4_9

Handbook of Augmented Reality:https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4614-0064-6

Տես նաև 

 VR
 XRs
 Microsoft HoloLens

Վիրտուալ իրականություն