Cadem A.S. | Tasarım Mühendislik PLM Catia Delmia Gom

Kullanıcı Deneyiminde Artırılmış Gerçeklik ve Endüstriyel Dijitalleşmedeki Yeri

Arttırılmış Gerçeklik – AG (İng. Augmented Reality – AR) bir insan makine arayüz teknolojisidir. Sadece makine değil, sabit cisimlerden hareketli canlılara kadar her türlü nesne ile de etkileşim imkanı veren bu teknoloji endüstriyel dijitalleşmenin temel taşlarından biri olarak görülmektedir. Peki AG nedir ve dijitalleşmedeki yeri nedir?

AG bir kullanıcı deneyimi (İng: User Experience – UX) aracıdır. Makine ile insan arasında bağlantıyı kurar. Bu bağlantı insanın gerçekte gördüğü, duyduğu ve dokunduğu ortamın dijital öğelerle zenginleştirilmesini sağlar. Örneğin solda sık kullanılan bir AG sunum aracı olan bir akıllı telefonda kişinin gördüğü gerçek bir direksiyon kutusunun gerçekte olmayan fakat sanal olarak oluşturulan bir platform üzerinde nasıl duracağını kullanıcıya gösterebilir. Bu görsel zenginleştirme sanal öğenin mekansal (İng. spatial) olarak gerçek nesne ile birleştirilmesi ile sağlanır. AG sadece görme duyusuna değil duyma (stereo ses) ve dokunma (eldiven ve haptic aletler) duyularına hitap edebilir.

Elbette insanın makine ile etkileşimi sadece makineden gelen bilginin kullanıcıya iletilmesi değildir. Kullanıcının da durumunu (bilgi ve istek) ortama aktarması sağlanmalıdır. AG bunu hem gerçek nesne hem de sanal nesnelerin üzerinden etkileşimle yapabilmektedir. Aynı zamanda kullanıcının el hareketlerini (İng. gesture) tanıyarak haberleşmeyi zenginleştirmektedir. Örneğin akıllı telefonda kameradan görünen gerçek veya sanal objeye karşılık gelen her piksel kullanıcıya konumsal bilgi girebilmesi imkanını sağlar. Bu imkan sayesinde dokunulan bir kol makineyi çalıştırabilir veya o kolun hakkında bir bilgi kullanıcıya iletilebilir (doküman, video, animasyon vb şekilde).

Dijitalleşmemiş bir ortamda, örneğin 1940’ların bir kağıt fabrikasında, insan makine etkileşimi herhangi bir dijital zenginleştirme olmadan sağlanabilir. Böyle bir fabrikada bir makinenin operasyonu operatörün kafasında olan bir çalışma modeli ve durumuna dayandırılarak gerçekleştirilir. Makineden insana iletişim sadece operatörün makineden hissettikleridir (görme, duyma vb). İnsandan makineye iletişim ise kullanılan mental modelin yansıması olarak makineye yapılan fiziksel müdahalelerdir.

Operatörün kafasında oluşan model ise eğitim ve deneyimle oluşur ve önemli bir değerdir (know-how). Dolayısıyla etkileşimin kalitesi bu eğitim ve deneyime çok bağlıdır.

Günümüzde endüstride dijitalleşme özellikle bilgi ve iletişim teknolojilerindeki ilerlemeler sayesinde çok hızlı olarak gelişmektedir. Az önce örnek verdiğimiz kağıt fabrikası artık büyük miktarda dijitalleşmiştir. Fabrikanın türlü fiziksel modelleri CAD ve benzeri sistemlerde bulunmaktadır. Sensörler durum algılamayı kolaylaştırmakta, otomatik makineler ve robotlar operatörün fiziksel müdahalesini gereksiz kılmaktadır. Kendi aralarında haberleşen bu sistemler (Internet of things) akıllı algoritmalar yardımıyla kontrol edilebilir duruma gelmektedir. Üretilen data büyük hacimlere ulaşmakta, dolayısıyla bunlardan değer üretilmesi istenmektedir.

Dijitalleşme hangi boyutta olursa olsun insan her zaman böyle bir sistemin bir parçasıdır. Tam otomasyon halinde bile birilerinin bu sistemle veya fabrikayla etkileşmesi gerekmektedir. Bu etkileşme tam otomasyonda açma, kapama ve parametre belirleme ve gerektiğinde servis etme olabilir. Tam otomasyonun henüz olmadığı yerlerde etkileşimler daha sık olacaktır. Her iki durumda da kullanıcının sistemin durumundan haberdar olması gerekir. Toplanan bilginin çokluğu ve sistemlerin karmaşıklığı düşünüldüğünde bu durumsal farkındalık (İng. context awareness) ciddi bir sorun oluşturmaktadır. Az önceki kağıt fabrikası örneğindeki mental modelin komplex sistemlere uyarlanması kullanıcıların bilişsel kabiliyetlerini aşabilir veya çok dik öğrenme eğrilerini ortaya çıkarabilir.

Artırılmış gerçeklik tam da burada bize çözüm sunmaktadır. Dijitalleşmiş bir fabrikada oluşturulan sayısal modeller kullanıcıya bilişsel yükünü artırmadan görme, işitme ve dokunma duyularını zenginleştirerek sunmayı sağlamaktadır. Örneğin, bir makinanın üzerine yerleştirilmiş sanal göstergeler kullanıcının baktığı yerle ilgili bilgileri verir. Bu operatörün bilgi ile boğulmasını önler. Aynı zamanda gerçek makinede gördüğü ile sanal bilgiyi ilintilendirmesi doğal hale gelir. Gösterilen hız bakılan makinenin hızıdır ve kullanıcı bunu kendi mental modelinde arama ihtiyacı duymayacaktır.

Artırılmış gerçeklik fiziksel sistemlerde operatörlerin etkileşimi sırasında gerekli bilgiyi gerekli yerde ve doğru duyu aracılığı ile verebilmektedir. Klasik sistemlerde (örneğin 2B ekranlar) bilgiye ulaşabilmek öğrenme ve tecrübe gerektirmektedir. Filtrelenmemiş bilgi akışı kullanıcıda bilişsel aşırı yüklenmeye ve verim kaybına sebep olmaktadır. Bunun doğal bir sonucu olarak AG operatörler için yüksek deneyim ve öğrenme ihtiyacını azaltmaktadır. Endüstrileşmiş toplumlarda özellikle korkulan yaşlanmadan dolayı oluşması beklenen bilgi ve tecrübe kaybına AG potansiyel bir çözüm sunmaktadır.

Operatörün sistemle olan etkileşimi yine fiziksel nesneler üzerinden olur. Örneğin makinenin üzerine konulmuş olan sanal bir butona basarak makineye istenilen bilgi gönderilir. Gesture etkileşimi ile makine kapatılıp açılabilir. Bu tür etkileşimler doğal etkileşim yöntemlerine benzediğinden öğrenilmesi kolaydır.

Endüstrinin dijitalleşmesinin ekonomik fayda için kaçınılmaz olduğu birçok platformda dile getirilmektedir (örneğin Endüstri 4.0 platformları). Dijitalleşen endüstride insan makine etkileşimini artırılmış gerçeklik sağlayacaktır. AG doğal bir etkileşim yöntemidir ve öğrenilmesinin kolay olması yanında komplex sistemlerle etkileşimde kullanıcıda bilişsel aşırı yüklemeyi engelleme potansiyeli vardır. AG halihazırda tasarım, imalat ve bakım onarım gibi alanlarda kullanılmaya başlanmıştır ve bu kullanım alanı dijitalleşme arttıkça artacaktır.
 

Yrd. Doç. Dr. Yakup Genç