Ελαφριά γυαλιά AR φέρνουν την καθημερινή χρήση πιο κοντά στην πραγματικότητα

Μια ομάδα ερευνητών του POSTECH μόλις αποκάλυψε μια νέα μέθοδο για τη δημιουργία εξαιρετικά λεπτών, ελαφρών γυαλιών Επαυξημένης Πραγματικότητας (AR). Η ενημερωμένη προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίτευξη ρεαλιστικής εφαρμογής της AR για καθημερινή χρήση, εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή τεχνολογίας σε διάφορους τομείς. Δείτε πώς αυτή η ομάδα θα μπορούσε να οδηγήσει την υιοθέτηση της AR σε νέα ύψη τα επόμενα χρόνια.

Τι είναι η Επαυξημένη Πραγματικότητα και γιατί έχει σημασία;

Η επαυξημένη πραγματικότητα (AR) αναφέρεται στον συνδυασμό του ψηφιακού και του πραγματικού κόσμου σε μια απρόσκοπτη διεπαφή. Η έννοια υπάρχει από το 1968, όταν ο επιστήμονας υπολογιστών του Χάρβαρντ, Ιβάν Σάδερλαντ, γνωστός και ως ο πατέρας των γραφικών υπολογιστών, παρουσίασε για πρώτη φορά την οθόνη AR που τοποθετείται στο κεφάλι.

Μόλις το 2008 άρχισαν να εμφανίζονται τα πρώτα εμπορικά διαθέσιμα συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας (AR). Σε αυτήν την περίπτωση, ένα γερμανικό διαφημιστικό πρακτορείο συνδύασε την τεχνολογία με μια διαφήμιση περιοδικού που, όταν προβλήθηκε μπροστά σε μια κάμερα υπολογιστή, επέτρεπε στον χρήστη να χειριστεί την εικόνα του περιοδικού στην οθόνη.

Από τότε, η επαυξημένη Πραγματικότητα (AR) έχει σημειώσει τεράστια ανάπτυξη στους τομείς της μεταποίησης, της ψυχαγωγίας και του στρατού. Σήμερα, μπορείτε να βρείτε συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας (AR) παντού. Από τα ακουστικά που φορούν οι προηγμένοι πιλότοι μαχητικών αεροσκαφών, μέχρι δημοφιλή παιχνίδια για κινητά όπως το Pokémon GO, η τεχνολογία επαυξημένης πραγματικότητας (AR) συνεχίζει να αναδιαμορφώνει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούμε με τον κόσμο.

Πόσο μεγάλη είναι η αγορά επαυξημένης πραγματικότητας το 2024;

Υπάρχει μια έντονη επιθυμία από τους κατασκευαστές να κάνουν την επαυξημένη πραγματοποίηση μιας καθημερινής τεχνολογίας. Αυτή η ώθηση μπορεί να φανεί από την ανάπτυξη της αγοράς. Το 2024, η αγορά επαυξημένης πραγματοποίησης έφτασε τα 42.48 δισεκατομμύρια δολάρια σε αξία. Σύμφωνα με τα τελευταία... Immersive Entertainment—Παγκόσμια Έκθεση Στρατηγικής Επιχειρηματικότητας 2024, η παγκόσμια αγορά για Immersive Entertainment διαμορφώθηκε στα 133.6 δισεκατομμύρια δολάρια το 2024. Εντυπωσιακά, η παγκόσμια αγορά AR προβλέπεται να επεκταθεί με σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης (CAGR) 42.36%. Αυτός ο ρυθμός ανάπτυξης σημαίνει ότι μέχρι το 2029, η αγορά θα αξίζει +248.38 δισεκατομμύρια δολάρια.

Τι κρατάει πίσω τα καθημερινά γυαλιά AR;

Παρά την προβλεπόμενη ανάπτυξη και τη σταθερή αύξηση των κατασκευαστών, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά προβλήματα με τα σημερινά συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας (AR) που πρέπει να αντιμετωπιστούν προτού μπορέσουν να τεθούν σε λειτουργία. Καταρχάς, τα καλύμματα κεφαλής για αυτές τις συσκευές είναι πολύ ογκώδη και βαριά.

Οι χρήστες της Επαυξημένης Πραγματικότητας δεν μπορούν να βιώσουν πραγματικά την καθημερινή χρήση, επειδή οι συσκευές είναι πολύ άβολες για παρατεταμένη χρήση. Φανταστείτε το Smartwatch σας να ζύγιζε μισό κιλό. Υπάρχει μικρή πιθανότητα να σκεφτόσασταν να το φοράτε όλη μέρα ή ακόμα και για εργασίες που απαιτούν λεπτές και ακριβείς κινήσεις των χεριών.

Το ίδιο σενάριο ισχύει και για τα συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας (AR). Το επίπεδο άνεσής τους πρέπει να υπερβαίνει τη χρησιμότητά τους. Οι άνθρωποι θέλουν μια ελαφριά συσκευή που είναι μόλις αισθητή. Η ιδανική μορφή θα ήταν σαν τα παραδοσιακά γυαλιά και θα ζυγίζει περίπου το ίδιο.

Γιατί οι κυματοδηγοί αποτελούν εμπόδιο για τα ακουστικά AR

Στον πυρήνα των προβλημάτων της αγοράς AR βρίσκεται ο τρόπος με τον οποίο η τεχνολογία εμφανίζει εικόνες. Τα οπτικά AR χρησιμοποιούν στρώματα κυματοδηγού που βοηθούν στη χρωματική διασπορά, κατευθύνοντας εικονικές εικόνες στο μάτι σας. Προς το παρόν, τα συστήματα AR ενδέχεται να απαιτούν ξεχωριστό στρώμα κυματοδηγού για κάθε χρώμα. Ως εκ τούτου, αυτές οι συσκευές μπορούν να έχουν 3-6 στοιβαγμένα γυάλινα φύλλα σε κάθε μάτι.

Επιπλέον, οι συσκευές χρειάζονται πολυστρωματικούς συνδέσμους πλέγματος για να λειτουργήσουν σωστά. Δυστυχώς, αυτές οι συσκευές απαιτούν πολύπλοκες διαδικασίες κατασκευής που είναι δαπανηρές και απαιτούν υψηλού επιπέδου τεχνογνωσία, γεγονός που αυξάνει το κόστος τους. Όταν εξετάζετε αυτά τα κόστη, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι αυτές οι συσκευές παραμένουν πολύ βαριές για εργονομικές εφαρμογές τοποθέτησης στο κεφάλι, είναι εύκολο να καταλάβετε πού πρέπει να εστιάσουν οι μηχανικοί.

Μπορούν οι Metasurfaces να λύσουν τις προκλήσεις σχεδιασμού AR;

Μια μέθοδος που έχει παρουσιάσει κάποιο ενδιαφέρον είναι η χρήση μεταεπιφανειών. Οι μεταεπιφάνειες είναι ειδικά κατασκευασμένοι φωτονικοί συντονιστές υπομήκους κύματος. Οι συντονιστές έχουν σχεδιαστεί για να επαναλαμβάνονται σε ορισμένα χρονικά διαστήματα, επιτρέποντας στους μηχανικούς να τροποποιούν ανεξάρτητα βασικές πτυχές, όπως το πλάτος, τη φάση και την πόλωση. Δυστυχώς, αυτή η λύση δεν έχει επιτύχει τους στόχους της λόγω παραγόντων όπως η χαμηλή απόδοση, η χρωματική εκτροπή και η κακή ομοιομορφία.

Η πρωτοπορία της POSTECH: Αχρωματικές Μεταπηγές για AR

Αναγνωρίζοντας την ανάγκη για πιο προηγμένα συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας (AR), ο καθηγητής Junsuk Rho και οι συνεργάτες του στο POSTECH εισήγαγαν μια διαδικασία κατασκευής γυαλιών επαυξημένης πραγματικότητας (AR) που παράγει αποτελέσματα τόσο λεπτά και ελαφριά όσο τα συνηθισμένα γυαλιά οράσεως. Η έκθεση¹ Οθόνες κυματοδηγού μίας στρώσης που χρησιμοποιούν αχρωματικά μετα-πλέγματα για πλήρη έγχρωμη επαυξημένη πραγματικότητα, που δημοσιεύτηκε στο Nature Nanotechnology, εμβαθύνει στο πώς η ομάδα κατάφερε να δημιουργήσει μια οθόνη κυματοδηγού μίας στρώσης χρησιμοποιώντας αχρωματικά μεταπλέγματα αντί για πολλαπλούς φακούς.

Πηγή - POSTECH (Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Pohang)

Οι μηχανικοί συνδυάζουν ένα υπόστρωμα κυματοδηγού μίας στρώσης με ζεύκτες χωρίς διασπορά για να δημιουργήσουν ένα ζεύγος γυαλιών AR που μπορούν να χειριστούν όλα τα χρώματα σε ένα μόνο στρώμα γυαλιού. Στο πλαίσιο αυτής της προσέγγισης, η ομάδα έπρεπε να στραφεί σε μια τεχνική που ονομάζεται αχρωματική μετα-απόθεση. Αυτή η στρατηγική εξάλειψε την ανάγκη για πολλαπλά στρώματα, μειώνοντας το κόστος κατασκευής, την πολυπλοκότητα και τον χρόνο.

Πώς οι ερευνητές κατασκεύασαν μια οθόνη μίας στρώσης

Οι μηχανικοί αξιοποίησαν περιοδικές συστοιχίες ορθογώνιων νανοδομών για να επιτύχουν τους στόχους τους. Η ειδικά δημιουργημένη επιφάνεια είναι ικανή να διαθλά κόκκινο, πράσινο και μπλε φως προς την ίδια κατεύθυνση. Στο πλαίσιο αυτής της προσέγγισης, η ομάδα ενσωμάτωσε νανοκλίμακα νιτρίδιο του πυριτίου (Si₃N₄) σε ειδικά τοποθετημένους πυλώνες μέσα στη δομή. Αυτοί οι πυλώνες επέτρεψαν στους μηχανικούς να βελτιώσουν τη δημιουργία τους ανάλογα με τις ανάγκες.

Προηγμένοι αλγόριθμοι βελτιώνουν τον έλεγχο του φωτός σε γυαλιά AR

Η ομάδα στράφηκε σε έναν στοχαστικό αλγόριθμο βελτιστοποίησης τοπολογίας για να διασφαλίσει ότι η συσκευή επιτύγχανε μέγιστη απόδοση. Ο σχεδιασμός επέτρεψε στους επιστήμονες να κατευθύνουν το φως για να επιτύχουν μια αχρωματική γωνία διάδοσης εντός του μοναδικού υποστρώματος κυματοδηγού. Αυτή η προσέγγιση επέτρεψε στην ομάδα να δημιουργήσει βιώσιμες, υψηλής ποιότητας προβαλλόμενες εικόνες.

Καλύτερη εργονομία: Το πλεονέκτημα του Eyebox 9mm

Ένα από τα βασικά εξαρτήματα της συσκευής είναι το προστατευτικό κάλυμμα (eye box). Οι μηχανικοί έπρεπε να διασφαλίσουν ότι η εργονομία και το επίπεδο άνεσης ήταν άριστα. Ως εκ τούτου, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ένα μεγαλύτερο προστατευτικό κάλυμμα (eye box) 9 mm ήταν το ιδανικό σχήμα και μέγεθος. Σημείωσαν ότι το μεγαλύτερο προστατευτικό κάλυμμα (eye box) παρείχε σταθερή ποιότητα εικόνας και μπορούσε να διατηρήσει την ευκρίνειά του, ακόμα κι αν ο χρήστης κοιτούσε προς διαφορετικές κατευθύνσεις.

Δοκιμάζοντας το νέο πρωτότυπο γυαλιών AR

Η ομάδα δοκίμασε τα σχέδιά της για αρκετές ημέρες. Δημιούργησαν με επιτυχία εικόνες πλήρους χρώματος που προσέφεραν ζωντανά χρώματα και ακριβείς εικόνες. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν κυματοδηγό μίας στρώσης πάχους 500 µm ως μέρος των δοκιμών. Αυτή η οθόνη κυματοδηγού επαυξημένης πραγματικότητας πλήρους χρώματος παρείχε στον χρήστη μια ελαφριά, άνετη εναλλακτική λύση σε σχέση με τους προκατόχους της.

Τι αποκάλυψαν οι δοκιμές; Απόδοση και οπτικά στοιχεία

Τα αποτελέσματα των δοκιμών έδειξαν ότι η αναβαθμισμένη προσέγγιση ήταν πλήρως ικανή να αναδημιουργήσει εικόνες πλήρους χρώματος από τον υπερελαφρύ σχεδιασμό. Η ιδιόκτητη ρύθμιση βοήθησε στην επίλυση αρκετών βασικών περιορισμών που εντοπίζονται στα παραδοσιακά σχέδια οπτικών βολών για κοντινά μάτια με επαυξημένη πραγματικότητα. Καταρχάς, η αναβαθμισμένη συσκευή εξάλειψε το θάμπωμα των χρωμάτων. Επιπλέον, επέδειξε ανώτερη ομοιομορφία και παρείχε μια πιο φωτεινή εικόνα οθόνης.

Γιατί αυτή η νέα διεπαφή AR θα μπορούσε να αλλάξει τα πάντα

Αρκετά οφέλη καθιστούν τη νέα διεπαφή επαυξημένης πραγματικότητας (AR) επιτυχημένη. Πρώτον, μειώνει τον συντελεστή μορφής και το βάρος της συσκευής, επιτρέποντας σε ένα άτομο να φοράει άνετα την κεντρική μονάδα επαυξημένης πραγματικότητας (AR) για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτός ο εξαιρετικά λεπτός και ελαφρύς σχεδιασμός κατέστη δυνατός επειδή ο κυματοδηγός είχε διάμετρο μόνο το ένα εκατοστό της ανθρώπινης τρίχας. Ακολουθούν μερικά άλλα σημαντικά οφέλη που δεν πρέπει να παραβλέπονται.

Εικόνες ποιότητας

Το νέο σύστημα AR παρέχει εικόνες καλύτερης ποιότητας. Η μείωση των στρώσεων μήκους κύματος βοήθησε στη βελτίωση της φωτεινότητας και της ποιότητας. Αυτά τα συστήματα δεν πρέπει να θυσιάζουν τα γραφικά για να βελτιώσουν την εργονομία. Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτός ο σχεδιασμός βελτιώνει όλες τις πτυχές, μειώνοντας παράλληλα το συνολικό βάρος.

Κόστος Παραγωγής

Η κατασκευή προηγμένων γυαλιών επαυξημένης πραγματικότητας (AR) είναι μια χρονοβόρα και δαπανηρή εργασία. Δεδομένου ότι η πλειονότητα των σημερινών γυαλιών απαιτεί 3-6 κυματοδηγούς ανά μονάδα, το κόστος δημιουργίας των συσκευών είναι πολύ μεγαλύτερο από το κόστος δημιουργίας μιας μόνο μονάδας πλέγματος κύματος. Αυτοί οι μηχανικοί εισάγουν μια πιο λιτή και απλούστερη διαδικασία παραγωγής που παρέχει καλύτερα αποτελέσματα.

Επεκτάσιμα

Ένα άλλο βασικό πλεονέκτημα είναι ότι η νέα διάταξη γυαλιών AR είναι προσαρμόσιμη. Αυτή η διάταξη μπορεί να προσαρμοστεί για να υποστηρίξει κατασκευή μεγάλης επιφάνειας. Αυτή η προσέγγιση θα επιτρέψει σε περισσότερους κατασκευαστές να εισέλθουν στην αγορά, ενισχύοντας τον ανταγωνισμό και την καινοτομία.

Πότε θα μπορούσαν αυτά τα γυαλιά να κυκλοφορήσουν στην αγορά;

Υπάρχουν πολλές χρήσεις για αυτήν την τεχνολογία. Καταρχάς, η μελέτη εισάγει οθόνες επαυξημένης πραγματικότητας (AR) επόμενης γενιάς που μπορούν να ενσωματωθούν σε ένα τεράστιο φάσμα βιομηχανιών. Από γιατρούς που χρησιμοποιούν την τεχνολογία για να πραγματοποιούν πολύπλοκες χειρουργικές επεμβάσεις, μέχρι στρατιωτικούς πιλότους που περνούν με ιλιγγιώδη ταχύτητα από τις αεράμυνες, μέχρι και την εύρεση των καλύτερων προσφορών στο εμπορικό σας κέντρο, αυτά τα συστήματα προορίζονται για προηγμένες χρήσεις.

Χρονολόγιο διεπαφών AR

Δεν έχει αναφερθεί χρονοδιάγραμμα από τους μηχανικούς. Ωστόσο, η τεράστια ζήτηση για καλύτερες διεπαφές επαυξημένης πραγματικότητας (AR), σε συνδυασμό με τον εντυπωσιακό ρυθμό ανάπτυξης του κλάδου, καθιστά ασφαλές να υποθέσουμε ότι αυτή η τεχνολογία θα κυκλοφορήσει στην αγορά σε λιγότερο από 5 χρόνια. Η τεχνολογία για την ολοκλήρωση του έργου είναι ήδη διαθέσιμη και οι κατασκευαστές είναι πρόθυμοι να μειώσουν τις τιμές, παρέχοντας παράλληλα καλύτερα προϊόντα στην αγορά.

Ερευνητές Διεπαφών AR

Η μελέτη για τις διεπαφές επαυξημένης πραγματικότητας (AR) παρουσιάστηκε από τους Seokil Moon, Seokwoo Kim, Joohoon Kim, Chang-Kun Lee και Junsuk Rho. Η ομάδα έχει εργαστεί με συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας (AR) στο παρελθόν και αυτή η τελευταία αναβάθμιση είναι το αποκορύφωμα ετών έρευνας.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η μελέτη έλαβε υποστήριξη από την Samsung Research, την POSCO Holdings N.EX.T Impact, το Alchemist Project του Υπουργείου Εμπορίου, Βιομηχανίας και Ενέργειας, το Πρόγραμμα Υποστήριξης Έρευνας για την Παγκόσμια Σύγκλιση του Υπουργείου Επιστημών και ΤΠΕ, καθώς και το Πρόγραμμα Ερευνητών Μέσης Σταδιοδρομίας.

Επόμενα βήματα: Συνεργασία για την εμπορευματοποίηση της επαυξημένης πραγματικότητας (AR)

Υπάρχει μεγάλο δυναμικό εμπορευματοποίησης όσον αφορά τις αναβαθμισμένες διεπαφές επαυξημένης πραγματικότητας (AR). Αυτά τα συστήματα θα μπορούσαν να γίνουν μια μέρα τόσο συνηθισμένα όσο το κινητό σας τηλέφωνο. Ως εκ τούτου, οι μηχανικοί αναζητούν τώρα βιομηχανικούς και κατασκευαστικούς εταίρους για να βοηθήσουν στην έναρξη της παραγωγής της ιδέας.

Εμπορικοί παίκτες σε θέση να επωφεληθούν από την καινοτομία AR

Η αγορά AR είναι ένας ανταγωνιστικός τομέας στον οποίο συνεχίζουν να εισέρχονται περισσότεροι κατασκευαστές και σχεδιαστές. Η αναπτυσσόμενη αγορά είναι άμεσο αποτέλεσμα της αυξημένης ζήτησης από τους καταναλωτές για προηγμένα προϊόντα AR.

Καθώς όλο και περισσότερες εταιρείες ανταποκρίνονται σε αυτές τις απαιτήσεις, είναι εύκολο να διαπιστώσει κανείς ότι ορισμένες εταιρείες συνεχίζουν να ηγούνται της κούρσας. Ιδού μια εταιρεία που έχει εξαιρετική τοποθέτηση στην αγορά και την ικανότητα να ενσωματώνει τα πιο πρόσφατα ευρήματα μελέτης AR για να αυξήσει τα κέρδη της.

Advanced Micro Devices, Inc. 

Advanced Micro Devices Inc. (AMD -2.62%) εισήλθε στην αγορά το 1969 ως παραγωγός τσιπ. Αυτή η νεοσύστατη επιχείρηση της Σίλικον Βάλεϊ ιδρύθηκε από τον Τζέρι Σάντερς για να υποστηρίξει πιο προηγμένα και ταχύτερα συστήματα υπολογιστών. Από την έναρξή της, η AMD έχει εξελιχθεί σε ένα από τα κορυφαία ονόματα στην κατασκευή τσιπ και στον τομέα της επαυξημένης πραγματικότητας (AR).

Σήμερα, η AMD είναι γνωστή για τους προηγμένους επεξεργαστές της που υποστηρίζουν υπολογισμούς υψηλής απόδοσης, τεχνολογίες οπτικοποίησης και βελτιωμένα γραφικά. Επιπλέον, η εταιρεία συνεχίζει να επεκτείνει την τοποθέτησή της στην αγορά AR. Επί του παρόντος, διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία AR, παρέχοντας προηγμένα τσιπ για την υποστήριξη εφαρμογών επόμενης γενιάς.

Η AMD είναι ένα από τα μεγαλύτερα ονόματα στον τεχνολογικό τομέα. Αυτή τη στιγμή έχει στρατηγικές συνεργασίες με διάφορους ομίλους. Για παράδειγμα, τα τσιπ της AMD είναι αυτά που τροφοδοτούν το PlayStation 5 της Sony και τις κονσόλες παιχνιδιών Series X|S της Microsoft.

Αυτή η τοποθέτηση βοήθησε την AMD να εξασφαλίσει κεφαλαιοποίηση αγοράς 166.75 δισ. δολαρίων παράλληλα με αποτίμηση 164.17 δισ. δολαρίων. Επί του παρόντος, η μετοχή της εταιρείας έχει τελικό δείκτη PE 75.08 και ο δείκτης PE forward είναι 24.28. Σύμφωνα με τα αρχεία της εταιρείας, η AMD έχει εξασφαλίσει έσοδα 27.75 δισ. δολαρίων και κέρδη 2.23 δισ. δολαρίων φέτος. Όσοι αναζητούν μια αξιόπιστη εταιρεία που έχει θέση στον αναπτυσσόμενο τομέα της επαυξημένης πραγματικότητας (AR) θα πρέπει να εξετάσουν το ενδεχόμενο να κάνουν περισσότερη έρευνα για την AMD.

Τελικές Σκέψεις: Φέρνοντας την Επαυξημένη Πραγματικότητα (AR) στην Καθημερινή Ζωή

Είναι ενδιαφέρον να βλέπουμε πώς η τεχνολογία που κάποτε φαινόταν επιστημονική φαντασία βρίσκεται τώρα στα πρόθυρα να γίνει αντικείμενα καθημερινής χρήσης. Η επαυξημένη Πραγματικότητα βελτιώνει σημαντικά τις δυνατότητές σας και βοηθά στη δημιουργία μιας πιο ικανής κοινωνίας. Για να επιτευχθούν αυτοί οι στόχοι, τα σχέδια επαυξημένης Πραγματικότητας (ΕΠ) πρέπει πρώτα να κατακτήσουν βασικές ανθρώπινες επιθυμίες, όπως η άνεση και η αξιοπιστία. Εάν μπορέσουν να επιτύχουν αυτούς τους στόχους, υπάρχουν ατελείωτες δυνατότητες για την τεχνολογία να προχωρήσει.

Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα έργα AR και VR οργανωμένες εκδρομές.

Μελέτες που αναφέρονται:

^{1. Μουν, Σ., Κιμ, Σ., Κιμ, Τζ. et αϊ. Οθόνες κυματοδηγού μίας στρώσης που χρησιμοποιούν αχρωματικά μεταπλέγματα για επαυξημένη πραγματικότητα πλήρους χρώματος. Νατ. Νανοτεχνολ. (2025). https://doi.org/10.1038/s41565-025-01887-3}