راهکار محققان دانشگاه تهران برای چیدمان فضای داخلی با هوش مصنوعی

به گزارش گروه علمی ایرنا از دانشگاه تهران، در پژوهشی که به تازگی در قالب رساله دکتری مریم اخوت، دانش‌آموخته معماری پردیس بین‌المللی کیش دانشگاه تهران، به راهنمایی الهام اندرودی، دانشیار دانشکده معماری دانشکدگان هنرهای زیبای دانشگاه تهران و مرتضی اخوت، عضو هیأت علمی و دبیر شورای هوش مصنوعی دانشگاه علوم پزشکی گلستان انجام شده، راهکاری برای عبور از چالش‌های طراحی فضای مشترک با بهره‌گیری از واقعیت مجازی، جهت دورکاری آنلاین ارائه شده است.

بهره‌گیری از فناوری‌های رایانشی در فرآیند طراحی معماری، ظرفیت‌ها و چالش‌هایی برای معماری امروز دربرداشته است. استفاده از قدرت محاسباتی کامپیوترها برای کمک به پیش‌بینی چیدمان فضاها و تجسم‌بخشی فضای معماری مجازی با کمک سیستم‌های واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، نمونه‌ای از تحولات ناشی از ورود فناوری‌های جدید به معماری است. یکی از مسائل امروز معماری، طراحی محیط مشترکی است که تعاملات از راه دور را به صورت ملموس‌ برای کاربران ممکن کند.

اندرودی درباره اهمیت طراحی محیط مشترک و چالش‌های آن گفت: یکی از مسائل چالش‌برانگیز در زمینه به اشتراک‌گذاری فضای کار مشترک در دنیای مجازی، به دست آوردن فضاهای مشترک میان ترکیب‌بندی‌های مختلف فضای معماری در پلان است. شناسایی مرز قابل قبول و بررسی اینکه آیا تمام اتاق‌ها با هندسه تعریف‌شده مطابقت دارند، نیازمند دقت و صرف زمان زیادی است و چنین فرآیند زمان‌بری می‌تواند در پلتفرم‌های محاسبات فضایی چالش‌برانگیز باشد. اگر موضوع حریم خصوصی و رؤیت‌پذیری فضاهای شرکت‌کننده دیگر در زمان تعامل از راه دور را در نظر بگیریم، مسأله می‌تواند چالش بیشتری پیدا کند.

این عضو هیأت علمی دانشگاه تهران درباره رویکرد ارائه‌شده در پژوهش اخیر گفت: موضوع اصلی این پژوهش ایجاد فضایی است که بتواند از طریق ترکیب مؤثر فضای کاربران، فضای قابل اشتراک‌گذاری بهینه را برای تعامل مجازی چندکاربره ایجاد کند. در این فضای مشترک، با کمک هوش مصنوعی، از تداخل هندسی و خط دید کاربران به صورت خودکار و هوشمند جلوگیری شده است؛ به طوری که کاربران مختلف از مکان‌های مختلف بتوانند در این فضا به صورت مجازی با هم تعامل داشته باشند. هدف این بوده است که با تمرکز بر تناظر فضای مجازی و فیزیکی، سطح تعامل بین کاربران در محیط‌های واقعیت مجازی افزایش یابد.

وی در توضیح نحوه ایجاد تناظر بین فضای مجازی و فیزیکی در این پژوهش افزود: «راهکار پیشنهادی، فضاهای کاربران را به عنوان ورودی در نظر می‌گیرد و صحنه مجازی ایجاد می‌کند که با فضاهای محلی کاربران تطابق دارد. افزودن اشیای مجازی به صحنه یا محیط‌های موردنظر، با توجه به یک صحنه واقعی صورت می‌گیرد به گونه‌ای که روابط ساختاری بین اشیا، کاربران و اتاق حفظ شود. در این تحقیق راهکاری برای افزودن اشیا به صحنه معرفی شده است؛ بدین‌صورت که فضاهای واقعی بصورت یک گراف معنایی صریح نمایش داده می‌شوند و یادگیری از گراف‌های فضایی نمونه که از مجموعه داده‌های سه‌بعدی استخراج شده‌اند صورت می‌گیرد.

مریم اخوت، دانش‌آموخته دکتری رشته معماری دانشگاه تهران، درباره روند اجرای این پژوهش گفت: برای رسیدن به فضای مشترک، یک مدل فرمال برای محاسبه فضاهای قابل راه رفتن و نشستن ارائه و مساله در قالب روابط ریاضیاتی فرموله شد. سپس محاسبات مرتبط با جایابی مبلمان مشترک در چیدمان فضا در دنیای واقعی و فضای مجازی ارائه شد. با استفاده از روش‌های بهینه‌سازی مختلف نشان داده شد که چگونه رویکرد پیشنهادی، فضاهای مشترک را به حداکثر می‌رساند تا تعامل کاربران با یکدیگر بهبود یابد. با استفاده از روش افزودن به صحنه، اتاق مجازی با اشیایی که ارتباطات ساختاری با عناصر مختلف صحنه دارند چیده می‌شوند. همچنین فرآیند افزودن به صحنه با معرفی سازوکاری شرطی گسترش می‌یابد که به اشیای مجازی اجازه می‌دهد تا خود را نزدیک به اشیا با همان کارکردها در محیط فیزیکی قرار دهند.

وی افزود: یکی از بخش‌های مهم این پژوهش، سنجش احساس غوطه‌وری کاربران در فضای مولد به اشتراک گذاری شده در دنیای مجازی بوده است. اخوت در این باره توضیح داد: برای سنجش احساس غوطه‌وری، معیارهای ارزیابی با تنظیم پرسشنامه از کاربران پیمایش شد. نتایج نشان داد که می‌توان مؤلفه‌های ابعاد و اندازه، پیچیدگی، خوانایی و جهت‌یابی در واقعیت مجازی را برای ادراک بصری مخاطب همانند ادراک مستقیم دانست. در واقع کاربر از طریق واقعیت مجازی، با محیط کنترل‌شده مواجه می‌شود و اطلاعات پیچیده محیط و جهت-یابی در فضای مجازی پیرامون را به طور مناسب و حتی بهتر از محیط واقعی در ذهن خود ثبت می‌کند. فضای تولیدشده در این پژوهش می‌تواند ویژگی‌های مشترک مانند راه رفتن، نشستن و کار کردن را دربرگیرد که با اشیا فیزیکی در محیط‌های واقعی کاربران مطابقت دارند.

دکتر اندرودی در پایان درباره کاربرد دستاوردهای این پژوهش در معماری گفت: این پژوهش می‌تواند مسیر را برای افزایش تجربیات کاربر در سیستم‌های واقعیت مجازی تسهیل کند و تجربیات مجازی را برای کاربران نامحدود بدون در نظر گرفتن مکان جغرافیایی و محدودیت‌های فضایی محلی، توسعه دهد. این مسیر پژوهشی همچنین افق‌های تازه‌ای را برای رابط‌های محاسباتی نسل بعد در برنامه‌های روزمره و نیز در دنیای متاورس می‌گشاید. بدین ترتیب، امکان حضور تعداد بیشتری از شرکت‌کنندگان در رویدادهای حضور از راه دور فراهم می‌شود و فرآیند ایجاد تجربیات مشترک در پلتفرم‌های محاسبات فضایی تسهیل می‌گردد.

یافته‌های این پژوهش به تازگی از سوی الزویر در نشریه مهندسی ساخت Journal of Building Engineering منتشر شده و از طریق پیوند دست‌یافتنی است.