Altın
%
Dolar
%
Euro
%
Bitcoin
%
Eth
%
Önümüzdeki 5 gün boyunca
BİLİM

Sanal Dokunuşlar: Haptik Teknolojisi

25 Kas 2022

Görmek, dokunmak veya koklamak gibi tüm duyularımız, beynimiz yardımıyla ve nöronlar aracılığıyla meydana gelen bir dizi karmaşık elektrokimyasal olaydan ibarettir. Bunlarda meydana gelen aksaklık duyu kaybına yol açarken, yapay olarak bu duyular “varmış” gibi hissetmek de sağlanabiliyor. Yazımızda ele aldığımız “dokunma” duyusu artık yeni nesil teknolojiler tarafından taklit ediliyor. Bilimkurgu ile gerçeği ayırt edebilmenin gün geçtikçe zorlaştığı dünyamızda haptik teknolojisini mercek altına alıyoruz.

Dokunma duyusu karşılıklı bir etkileşim ve bilgi akışı sağlaması açısından benzersiz bir duygu. Görmek ve koklamak aynı şekilde karşı taraftan bir bilgi akışını sağlamıyor fakat dokunduğumuzda bir şeyler ile etkileşime geçmiş oluyoruz. Bu duyu mekanizmamız, mekanik, termal ve kimyasal sinyaller aracılığı ile bilgi topluyor. Yeni teknolojiler geliştirilirken de mühendisliğin zorlu aşamalarında bu duyumuzu çok iyi şekilde anlamak gerekiyor.

Haptik kelimesi Yunanca “dokunmak ile ilgili olan” anlamında kullanılan “haptesthai” kelimesinden türetilmiş. Dokunma duyusu aracılığıyla çevrenin algılanması ve manipülasyonu bilimini ifade eder. Dokunmak, makineler veya insanlar ya da her ikisi tarafından gerçekleştirilebilen bir olaydır ve bu etkileşime aynı zamanda görme ve işitme gibi duyular da eşlik edebilir. İnsanda haptik sistem, en büyük organımız olan deriyi, kas ve iskelet sistemini, sinir sistemini ve beyni kapsıyor. Dokunma hassasiyeti ise vücudun çeşitli bölgelerinde daha hassas şekilde işliyor. Örneğin parmak uçları gibi hassas bölgelerde santimetrekare başına binlerce nöron bulunuyor.

Robotik ve sanal gerçeklik dünyasında haptik teriminin işleyişi robotlar ve insanlar arasındaki sanal veya gerçek etkileşimlerin çeşitli kombinasyonlarını içeriyor. Dokunma ile algılamanın tüm bileşenleri anlaşıldığında, cisimlerin ve yüzey çeşitliliğinin algılanması sağlanarak bunlar üzerinde fiziksel çalışmaların mümkün olması sağlanıyor. Bu şekilde olması haptik teknolojisinin mümkün olmasını sağlıyor çünkü dokunma hissi olmasa düğmeye basmak, yazı yazmak gibi oldukça basit işler bile zorlaşıyor.

Haptik araştırmalar tek başına bir bilimsel disiplinin üstlenebileceği bir iş değil. Dolayısıyla disiplinler arası çalışma gerektiren karmaşık bir süreç. Biyomekanik, psikoloji, nörofizyoloji, mühendislik gibi alanların uzmanları haptik teknolojisinin gelişimine katkı sağlıyor.

Haptik bir dokunuşta sistemin döngüsü nasıl işliyor? Dokunsal arayüzler kullanılarak iletilen dokunma işlemleri mevcut. Örneğin bir arayüz ile elinizde bir kalem var ve sanal ortamda yazı yazıyorsunuz. Bu yazıyı yazarken kullandığınız kâğıdın özelliği sisteme işleniyor. Kalemi tutma açınızdan sıkma kuvvetinize kadar hepsi ise arayüz aracılığı ile girdi olarak alınıyor. Bunların hepsi bir araya geliyor ve kâğıdın size vereceği tepki bilgisayarlar tarafından hesaplanarak elinizde gerekten tuttuğunuz cihazda çıktı olarak size yansıtılıyor. Siz de gözünüzdeki gözlük aracılığı ile görsel olarak içinde bulunduğunuz sanal ortamı deneyimliyor ve bir kalem ile gerçekten yazı yazdığınızı hissediyorsunuz. Daha doğrusu beyniniz manipüle ediliyor.

Teleoperasyon adı verilen diğer durumda işleyiş tümüyle aynı. Tek fark burada sanal ve gerçek olmayan bir durum söz konusu değil. Önceki örneğimiz için, bulunduğunuz yerde elinizde tuttuğunuz kalem uzak bir başka noktada gerçekten hareket ediyor. Yalnızca uzaktan kontrol etmiş oluyorsunuz. Burada iş, insan doğasındaki ve robotik doğasındaki fiziksel dinamikleri çok iyi anlamaya kalıyor.

Dokunma duyusunu anlama konusunda 1980’lerdeki araştırmaları ile Susan J Lederman ve Roberta L. Klatzky oldukça büyük katkılarda bulundular. Yapılan deneylerde algılama, dokunma kabiliyetlerini tanımladılar. Bir nesne ile ilgili bilgi istenildiğinde (şekil, sıcaklık, doku gibi) deneydeki kişilerin belirli prosedürleri izlediğini keşfettiler. Sonrasında bunlara “keşif prosedürleri” adını verdiler. Temel olarak bunlar:
Yanal hareket – Yüzey dokusu
Bastırma – Sertlik
Statik temas – Sıcaklık
Desteksiz tutuş – Ağırlık
Çevreleme – Şekil ve hacim
Kontur takibi – Kesin şekil ve hacim
Parça hareket testi – Hareket kabiliyeti
Fonksiyon testi – Özel işlevsellik

Dolayısıyla dokunma yoluyla bir yüzeye ilişkin pürüzlülük, uyum, sürtünme, deformasyon, esneklik veya kayganlık gibi farklı özelliklerin yanı sıra eğrilik, şekil veya yönelim gibi özellikleri de algılanabiliyor. Kabiliyetleri arttırılmaya çalışılan haptik teknolojisinin kullanımı eğitim, eğlence, bilgisayar, montaj, tıp, moleküler biyoloji, protez, rehabilitasyon gibi çok farklı alanlarda mümkün. Giyilebilir, dokunulabilir ve kavranabilir haptik cihazlar yoluyla tüm bunlar gerçekleştirilebilir.

Bu konuda tüm dünya merakla beklemede. İlki 2005 yılında düzenlenen Dünya Haptik Konferansı, iki yılda bir olmak üzere düzenlenmeye devam ediyor. 2008 yılında ise IEEE Transactions on Haptics dergisi yayımlamaya başladı bile. Uygulama alanları yavaş yavaş gelişiyor. En basit örneği cep telefonlarında kullanılan dokunmatik ekranlar ve titreşim gösterilebilir. Görme engelliler için yapılan özel cihazlar sayesinde dokunabilecekleri menü ve simgelerle sanal ortamlar oluşturulabiliyor. Otomotivde yol güvenliğini arttırıcı dokunsal geribildirim geliştiriliyor. Eğitimde ise moleküler boyutları öğrencilerin deneyimlemesi sağlanıyor. Tıbbi simülasyonlarda cerrahi operasyonlar uzaktan gerçekleştirilerek zamandan ve ekonomiden tasarruf sağlanıyor.

Tahmin edileceği üzere haptik teknolojisinin en çok gelişime açık ve yatırımın yapıldığı alanlardan bir tanesi sanal gerçeklik. Bu alanda çalışanlar dur durak bilmeksizin yeni araştırmalar peşindeler. Sanal gerçeklik ile dokunsal teknolojileri entegre etmek üzere çalışıyorlar. Bu aşamada son 10 yılda oldukça büyük yol kat edildi. Sağlık, tıp, rehabilitasyon, eğitim, spor, sanat, dijital oyun, pazarlama, sanal eğlence, müzik ve daha pek çok alanda sanal gerçeklik kullanılıyor. 

Üstelik tüm bu çalışmalar yalnızca dokunma duyusu üzerine yoğunlaşmıyor. Çeşitli doğal kimyasal uyarıcılar sayesinde karıncalanma, kaşıntı, sıcaklık, ağrı gibi çok daha spesifik ve karmaşık duyguların algılanması sağlanabiliyor. Beklenmedik şekilde bu kimyasallar evde bulabileceğimiz türden, yani nane, chili biberi, keklik üzümü, tarçın, sichuan biberi gibi. Gelecekte ise beklentiler yüksek olsa da uygulanabilirliğinin daha da yüksek olması gerekiyor. Şu anda maliyetler ve uygulama boyutları haptik cihazların beklenti ölçüsünde yaygınlaşmasını engelliyor. Son kullanıcı olarak bizler de bu teknolojinin gelişimini merakla bekliyoruz.
Kaynak:
Dr. Tuncay Baydemir, “Haptik Teknolojisi ve Uygulamaları”, Bilim ve Teknik, Ankara, Kasım 2022.

©2022 Beyhan&Beyhan Business Solutions Tüm Hakları Saklıdır
Yukarı Kaydır
BUNU OKUMAK İSTER MİSİN?