فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا علامات مطبوعة ثلاثية الأبعاد لتصنيف وتخزين البيانات على الأشياء المادية .
إذا قمت بتنزيل الموسيقى عبر الإنترنت ، فيمكنك الحصول على المعلومات المصاحبة المضمنة في الملف الرقمي والتي قد تخبرك باسم الأغنية ونوعها والفنانين المميزين في مسار معين والمؤلف والمنتج. وبالمثل ، إذا قمت بتنزيل صورة رقمية ، فيمكنك الحصول على معلومات قد تتضمن الوقت والتاريخ والموقع الذي تم فيه التقاط الصورة. دفع ذلك مصطفى دوغان إلى التساؤل عما إذا كان بإمكان المهندسين القيام بشيء مماثل للأشياء المادية. “بهذه الطريقة ، يمكننا إبلاغ أنفسنا بشكل أسرع وأكثر موثوقية أثناء التجول في متجر أو متحف أو مكتبة.”
كانت الفكرة ، في البداية ، مجردة بعض الشيء بالنسبة لدوجان ، طالب دكتوراه في السنة الرابعة في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. لكن تفكيره ترسخ في الجزء الأخير من عام 2020 عندما سمع عن طراز هاتف ذكي جديد مزود بكاميرا تستخدم نطاق الأشعة تحت الحمراء (IR) للطيف الكهرومغناطيسي الذي لا تستطيع العين المجردة رؤيته. علاوة على ذلك ، يتمتع ضوء الأشعة تحت الحمراء بقدرة فريدة على الرؤية من خلال مواد معينة غير شفافة للضوء المرئي. لقد خطر في دوغان أن هذه الميزة ، على وجه الخصوص ، يمكن أن تكون مفيدة.
المفهوم الذي توصل إليه منذ ذلك الحين – أثناء عمله مع زملائه في مختبر علوم الكمبيوتر والذكاء الاصطناعي (CSAIL) التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعالم أبحاث في Facebook – يسمى InfraredTags. بدلاً من الرموز الشريطية القياسية الملصقة على المنتجات ، والتي قد يتم إزالتها أو فصلها أو تصبح غير قابلة للقراءة بمرور الوقت ، تكون هذه العلامات غير مزعجة (نظرًا لأنها غير مرئية) وأكثر متانة ، نظرًا لأنها مضمنة في الجزء الداخلي من الكائنات المصنعة على الطابعات ثلاثية الأبعاد القياسية.
أمضى دوجان شهرين في محاولة العثور على مجموعة متنوعة مناسبة من البلاستيك يمكن لضوء الأشعة تحت الحمراء المرور من خلالها. يجب أن يأتي في شكل بكرة خيطية مصممة خصيصًا للطابعات ثلاثية الأبعاد. بعد بحث مكثف ، عثر على خيوط بلاستيكية مخصصة صنعتها شركة ألمانية صغيرة بدت واعدة. ثم استخدم مقياس الطيف الضوئي في معمل لعلوم المواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لتحليل عينة ، حيث اكتشف أنه معتم للضوء المرئي ولكنه شفاف أو شبه شفاف لضوء الأشعة تحت الحمراء – فقط الخصائص التي كان يبحث عنها.
كانت الخطوة التالية هي تجربة تقنيات عمل العلامات على الطابعة. كان أحد الخيارات هو إنتاج الكود عن طريق نحت فجوات هوائية صغيرة – وكلاء للأصفار والآحاد – في طبقة من البلاستيك. هناك خيار آخر ، بافتراض أن الطابعة المتاحة يمكنها التعامل معها ، وهو استخدام نوعين من البلاستيك ، أحدهما ينقل ضوء الأشعة تحت الحمراء والآخر – الذي يتم كتابة الرمز عليه – وهو معتم. يُفضل اتباع نهج المواد المزدوجة ، عندما يكون ذلك ممكنًا ، لأنه يمكن أن يوفر تباينًا أوضح وبالتالي يمكن قراءته بسهولة أكبر باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء.
يمكن أن تتكون العلامات نفسها من رموز شريطية مألوفة ، والتي تقدم المعلومات بتنسيق خطي أحادي البعد. يمكن للخيارات ثنائية الأبعاد – مثل رموز QR المربعة (شائعة الاستخدام ، على سبيل المثال ، على ملصقات الإرجاع) وما يسمى بعلامات ArUco (fiducial) – أن تحزم المزيد من المعلومات في نفس المنطقة. طور فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا “واجهة مستخدم” برمجية تحدد بالضبط الشكل الذي يجب أن تبدو عليه العلامة والمكان الذي يجب أن تظهر فيه داخل كائن معين. يمكن وضع علامات متعددة في نفس الكائن ، في الواقع ، مما يجعل من السهل الوصول إلى المعلومات في حالة إعاقة العروض من زوايا معينة.
يعلق فريزر أندرسون ، كبير علماء الأبحاث في مركز أوتوديسك للتكنولوجيا في تورنتو ، أونتاريو: “إن InfraredTags هو حقًا أسلوب ذكي ومفيد ويمكن الوصول إليه لتضمين المعلومات في الأشياء”. “يمكنني أن أتخيل بسهولة مستقبلًا حيث يمكنك توجيه الكاميرا القياسية إلى أي شيء وسيمنحك معلومات حول هذا الكائن – مكان تصنيعه ، أو المواد المستخدمة ، أو تعليمات الإصلاح – ولن تضطر حتى إلى البحث عن رمز شريطي. ”
ابتكر دوجان ومعاونوه عدة نماذج أولية على طول هذه الخطوط ، بما في ذلك أكواب ذات رموز شريطية محفورة داخل جدران الحاوية ، أسفل غلاف بلاستيكي يبلغ قطره 1 ملم ، يمكن قراءته بواسطة كاميرات الأشعة تحت الحمراء. لقد صنعوا أيضًا نموذجًا أوليًا لجهاز توجيه Wi-Fi بعلامات غير مرئية تكشف عن اسم الشبكة أو كلمة المرور ، اعتمادًا على المنظور الذي يتم عرضه منه. لقد صنعوا وحدة تحكم لألعاب الفيديو رخيصة ، على شكل عجلة ، سلبية تمامًا ، بدون مكونات إلكترونية على الإطلاق. إنه يحتوي فقط على رمز شريطي (علامة ArUco) بالداخل. يقوم اللاعب ببساطة بإدارة العجلة ، في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة ، ويمكن لكاميرا الأشعة تحت الحمراء غير المكلفة (20 دولارًا) تحديد اتجاهها في الفضاء.
إذا انتشرت مثل هذه العلامات على نطاق واسع ، يمكن للأشخاص استخدام هواتفهم المحمولة لتشغيل وإطفاء الأنوار ، والتحكم في مستوى صوت مكبر الصوت ، أو تنظيم درجة الحرارة على منظم الحرارة. يبحث دوجان وزملاؤه في إمكانية إضافة كاميرات تعمل بالأشعة تحت الحمراء إلى سماعات الواقع المعزز. يتخيل أنه يتجول في سوبر ماركت ، يومًا ما ، يرتدي مثل هذه السماعات ويحصل على الفور على معلومات حول المنتجات من حوله – كم عدد السعرات الحرارية في الوجبة الفردية ، وما هي بعض الوصفات لإعدادها؟
يرى كان أكسيت ، الأستاذ المشارك في علوم الكمبيوتر بجامعة كوليدج لندن ، إمكانات كبيرة لهذه التكنولوجيا. يقول أكسيت: “تشكل صناعة الملصقات والعلامات جزءًا كبيرًا من حياتنا اليومية”. “يجب تحديد وتعقب كل شيء نشتريه من محلات البقالة إلى القطع المراد استبدالها في أجهزتنا (مثل البطاريات والدوائر وأجهزة الكمبي