الهندسة الكهربائية والإلكترونية
مستقبل الإلكترونيات الرقمية في أجهزة العقارات المحظورة
Table of Contents
إن أجهزة الواقع المبشرة تتطور إلى ما هو أبعد من المفاهيم الجديدة إلى أدوات عملية تُزيد المعلومات الرقمية مباشرة في بيئتنا المادية، وتتوقف القدرة على تقديم بيانات متجانسة، أو مستلزمات الملاحة في الوقت الحقيقي، أو الإفراط في السياق، اعتمادا كليا على تطور الأجهزة الإلكترونية المجهزة داخل هذه النظم، ومع تقلص حجم الأجهزة والطلبات، فإن مستقبل التسلسل الهرميني في مجال الطاقة الكهربائية في مجال أجهزة القياس الجزئية،
الأجهزة الإلكترونية الأساسية التي تعمل اليوم على تشغيل الأجهزة
ويُعدّ جهاز الرؤوس والنظارات الحديثة من الدمج الدقيق للنظم الفرعية الإلكترونية المتعددة، والمعالج هو الدماغ، ومناولة الرؤية الحاسوبية، وتتبع الأجسام، والصنع، ومعظم الأجهزة الحالية للأجهزة المزودة بأجهزة آر، تستخدم نظماً محمولة على شاشات، مثل منابر سنابراغون XR، التي تجمع بين وحدة التصوير المقطعي العالمي، ومجهزة الإشارات الرقمية، ومحرك إي إي إم.
كما أن أجهزة القياس غير المباشرة تتجه نحو الرأس، بينما توفر كاميرات المراقبة الخارجية تصاريح مرور بالفيديو أو التتبع العالمي، وتلتقط أجهزة الاستشعار عن طريق الفيديو (الضوء المهيكل أو الضوء) بيانات مكانية، كما أن الأجهزة الحالية تشمل أيضا كاميرات لتتبع العين داخلها من أجل تقديم مدخلات مثبتة بالصوت وأجهزة الاستشعار تتطلب وجود أجهزة ذات كفاءة عالية في مجال تجهيز البيانات.
إن تكنولوجيا التصريف عنصر تعريفي آخر، إذ تستخدم معظم أجهزة الرؤوس المزودة بأجهزة مصغرة أو مدمجة ذات طابع بصري (اللوفيدس أو الشعارات العصفورة) ويحد من كل تصميمات التعبئة الإلكترونية من حيث التصميمات الإلكترونية، ومن الكفاءة البصرية للنظام، وفي الوقت نفسه، تشكل وحدات الاتصالات اللاسلكية (الإطارات الترددية 6 هاء، والتصميمات ذات الاختبارية 5-2) وقائمة على الذاكرة الإلكترونية.
إنّ أجهزة إدارة الطاقة الكهربائية صمتية ولكن ضخمة، البطاريات الحالية لليثيوم تُزود بالطاقة الكافية لساعة واحدة إلى ثلاث ساعات من الاستخدام النشط، الحرارة التي تولدها المُعالجة والعرض تُزيد من تعقيد الإدارة الحرارية، وهذه المقايضة تحدد تجربة اليوم في مجال الطاقة الحرارية، وهي: وظيفة لا تزال مُعظمة، ودفيئة، وقصيرة العمر.
Emerging Technologies Redefining AR Electronics
وسيبنى الجيل القادم من أجهزة البحث والتطوير على أساس مواد إلكترونية وبنى وتقنيات تكامل جديدة، وهناك عدة مجالات بحثية رئيسية تتلاقى لتقديم عناصر أصغر وأسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
أجهزة متقدمة تعمل بالأجهزة الصغيرة
وسينتقل مجهزو البطاريات المقبلة إلى ما وراء أجهزة التبريد المحمولة إلى النسيكون العادم المصمم خصيصاً للحوسبة المكانية، وتعالج أجهزة الاستشعار ذات الصلة بالبطارية (الواردة في برنامج الرؤية) عملية الصمامات الحرارية، وتخفف من نطاق التغطية الحالية لأجهزة الكشف عن الأشعة السينية (A) إلى حد أدنى من هذه الظواهر.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن البطاطا والتغليف المتقدم (مثل التعبئة 3D) يتيحان الجمع بين أجهزة الاستشعار الرقمية المختلفة، والمنطق الرقمي، والذاكرة - في مجموعة واحدة، مما سيقلل من البصمة التي تستخدمها هيئة تنسيق البرنامج، ويتيح المزيد من النظارات المدمجة، ويتوقع أن ترى المعجلات المخصصة للتعقيم في إطار مبادرة " إيه " التي تستهلك تحت مستوى 1 وتحقق نتائج من الأداء لإعادة بناء مسرح الأحداث الطبيعية وفهم اللغة.
الإلكترونيات المرنة والثابتة
يمكن أن تحد لوحات الدوائر المتحركة من التصميم المختلط للملابس الارتطامية، كما أن الإلكترونيات المرنة القائمة على البوليميد أو البلورات السائلة تتيح للدوائر أن تنحني وتتفق مع فتحة الأُطر الزجاجية.
كما أن العروض المرنة، مثل أفرقة الأجهزة المتناهية الصغر والصغيرة، هي في طور الإعداد، ويمكنها أن تلف حول حافة العدسة أو حتى أن تشكل جزءا من الإطار، وتوفر مكعبات من الطرف أو معلومات عن الوضع الثانوي، ويظل التحدي قائما على الغلة والأداء عندما تنحني مرارا، ولكن النماذج الأولية المبكرة تظهر الوعود بالنسبة لـ 2027+ أجهزة الاستهلاك.
أجهزة الاستشعار المتعددة الوسائط
فالتوجه نحو تعبئة المزيد من طرائق الاستشعار في مجموعة صغيرة واحدة، مثلا، يمكن أن تجمع وحدة الاستشعار المتكاملة بين جهاز تصوير ثلاثي الأبعاد، وميغاتر، ومجس ضغط الباريوم في مقياس ×5.2 ملم، وجهاز الاستشعار الاصطناعي للمقياس IMX500، الذي يستخدم في نظام التتبع الآلي، وينتج عن ذلك أجهزة قياس مقياس للحجم المقياس التقريبي للشبكة الواحدة، ويحد من توليد البيانات.
وبالإضافة إلى الاستشعار البصري وغير المادي، تظهر أجهزة الاستشعار الحيوية (التصوير الضوئي، و EEG، والاستجابة للبشرة المجرية) في الجرعة لرصد الصحة والوصلات البينية للمستعملين التكيفية، ويمكن للجهاز المتطور في المستقبل أن يكشف عن حمولة المستعمل المعرفية (عن طريق قياس العين أو نشاط الدماغ) وأن يعدل كثافة المعلومات تبعا لذلك.
الانجازات في تخزين السلطة وحفر الحوائط
(أ) أن البطاريات ذات القدرة الصلبة (مثلاً من كبش فداء كوانتوم أو سامسونغ) تعد بحجم طاقة أعلى من الكثافة الحرارية التي تستخدمها البطارية، مع سرعة التعبئة والكيمياء الأكثر أماناً، ويمكن أيضاً أن تطبع البطاريات ذات الصبغة المنخفضة (مثل تلك التي تنتج الطاقة السائلة) في صور فرعية مرنة وتتكون في الوقت نفسه.
الابتكارات البصرية والمؤثرة
ويجب أن تؤدي الأجهزة الالكترونية الرقمية إلى ظهور صور مؤثرة بشكل متزايد، وأن تكون أسعارها مرتفعة جداً، وأن تكون مظهراً مشرقاً (أكثر من 000 10 نيت) ومعرضاً واسعاً لللون، وأن تكون الطاقة منخفضة للغاية عندما تُطفَل الأكياس الفردية (السود الحقيقي).
Transformative Impact Across Industries and User Experiences
ومع تحسن الإلكترونيات الأساسية، تحولت " آر " من مقياس إلى أداة لا غنى عنها، وأصبحت تجربة المستعملين أكثر ملاءمة: انخفاضات الرطوبة دون الخامسة، والكؤوس التي تزن تحت 50 غراما، وتصل حياة البطاريات إلى ملابسات يومية، وهذه التطورات تفتح باب حالات استخدام محددة كان من المستحيل في السابق.
الرعاية الصحية: التقشف الدقيق
ويمكن أن يستفيد الرجّاحون من الإفراط في عمليات المسح الكيميائي أو بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي المتوائمة مع التشريح أثناء الإجراءات، وستؤدي الأجهزة الإلكترونية المقبلة إلى توليد الطاقة الكهربائية العالية الاستبانة، والآلات النمطية المنخفضة الدقة، وتتبع العينات لأغراض المراقبة الخالية من الأيدي. [(FLT:0)] والإنذار بالوقت الحقيقي بنظم العلاج من فيروس نقص المناعة البشرية [FurgLT:1]] عن طريق أجهزة الاستنصال المأمون المؤمنة (D-AR)
التعليم والتدريب: التعاون الإبداعي
وستتجاوز تجارب التعلم التفاعلي النماذج الثابتة، حيث يمكن للمجهزين المتقدمين الذين يُجريون محاكاة فيزياء معقدة وفهم المشاهد أن يتلاعبوا في الوقت الحقيقي بالهياكل الجزيئية الثلاثة أو القطع الأثرية التاريخية، ويمكن للمدربين عن بعد أن يستخدموا الشروح المكانية التي تظهر في الجسم المادي، فالالكترونية الفعالة للطاقة تمكّن من استخدام هذه القدرات في نظارات ميسورة التكلفة وقادرة على الطلبة دون أي تذبات.
التجمّع والترفيه: التدريب اللاهوتي
وسيتطلب التلاعب بالسجلات الإلكترونية أعلى أداء: ارتفاع معدلات الإطار (120Hz+)، وطول النظر، وتراكم دقيق للأجسام الافتراضية وراء الأثاث الحقيقي، وستوفر شرائح الجيل التالي رسوما بيانية على لوحة لا تزيد عن زوجين من النظارات الشمسية، وستوفر أجهزة الاستطلاع الصوتية (Pezoeleciles)
الصناعة والمشاريع: العمليات المتكاملة
وسيرتدي فنيو الخدمة الميدانية نظارات آر آر التي تعرض مخططات، وصور فيديو للخبراء عن بعد، وتشخيصات في الوقت الحقيقي، وقطعاً مجهزة بالأرقام الإلكترونية القوية التي يمكن أن تنجو من الغبار والرطوبة والهبوط، وسيمكن الجمع بين أجهزة الاستشعار المصغرة وأجهزة الاستشعار ذات الحافة العالية من التتبع والتعرف على المكونات الآلات، وقد يؤدي جمع الطاقة من اليقظة أو التدرجات الحرارية إلى زيادة تشغيل المستودعات.
التحديات الحاسمة التي تبقى
وعلى الرغم من التقدم السريع، يجب إزالة العديد من العقبات الأساسية قبل أن يصبح البحث والتطوير الشامل واقعاً، وهذه التحديات متأصلة في الفيزياء الإلكترونية الرقمية واقتصادات التصنيع.
كفاءة الطاقة مقابل الأداء
وحتى مع البطاريات ذات الصلصة، فإن إجمالي ميزانية الطاقة للملابس اليومية يتراوح بين 5 و 10 ميغاواط، ويجب أن يبقى المجهز والعرض والمجسات اللاسلكية والسمعية معاً تحت هذا الحد، وكل مسألة من هذه المواد تحفز الابتكار نحو المتسارعات الحاسوبية القريبة من الأرض، والشبكة العصبية الفعالة، والاستشعارات ذات القدرة المنخفضة على الدوام (مثل تجهيزات أجهزة الكشف عن المتغيرات).
التكلفة واليغل في الإلكترونيات المتقدمة
أما العروض المصغرة للزراعة، والمرونة في المصانع، ومجموعات أجهزة الاستشعار المتكاملة فهي باهظة الثمن لتصنيعها مع غلة مقبولة، ويجب أن تصل نظارات الاستهلاك إلى نقاط الأسعار دون 500 دولار للوصول إلى التبني الجماعي، ولكن النماذج المبكرة مثل برنامج رؤية آبل تبلغ تكلفته 500 دولار، وسيستغرق توسيع أحجام الإنتاج وعمليات التكرير (مثل النقل الجماعي للتداول بالأشعة المصغرة) وقتاً واستثماراً.
دال - مدى القابلية للتأثر والقابلية للاعتماد في الظروف القابلة للزراعة
كما أن النظارات التي تستخدم في الهواء الطلق، في الأمطار، وفي درجات الحرارة القصوى، وفي حين تخضع للتسرب العرضي، يجب أن تُجمع المكونات الإلكترونية ضد الرطوبة، ويجب أن تنجو الاتصالات من الازدهار، ويجب أن تمر الإلكترونيات المرنة نفسها بعشرات الآلاف من دورات اللحوم، وهذا يتطلب تكنولوجيات التغليف القوية (مثلاً، التغليف النظامي مع التغليف الواقي) والتصميم الميكانيكي الدقيق.
الخصوصية والأمن عن طريق التصميم
أما أجهزة البحث والتطوير فهي بطبيعتها غير متقنة: الكاميرات والميكروفونات والمجسات التي ترى البيئة، وإذا تعرضت الأجهزة الإلكترونية للخطر، يمكن للمنشط الخبيث أن يسجل كل ما يراه المستخدم ويسمعه، ويجب أن يتضمن المستقبل العبودية الآمنة، وتجهيز البيانات على أساس التليفزيون (لتفادي التبعية)، ومؤشرات الخصوصية التي يمكن استيفاؤها (مثل مكوك الكاميرا).
الترابط والتجزؤ في النظم الإيكولوجية
وتستخدم مختلف برامج البحث والتطوير مختلفاً من أجل تطبيق المعايير التطبيقية والمراسي المكانية وبروتوكولات الاتصال، ولكي يصبح البحث والتطوير منبراً حقيقياً، يجب أن تدعم الإلكترونيات الأساسية المعايير الشاملة (مثل نظام تبادل المعلومات المفتوح أو نظام المعلومات على الإنترنت) للمحتوى، ومواضيع إدماج تكنولوجيا المعلومات، وهذا يتطلب من أجهزة الرقاقة أن تشمل أجهزة راديو متعددة البروتكولات ونواة حاسوبية مرنة يمكن أن تتكيف مع مختلف أكوام البرمجيات المتحركة.
العقد القادم: رؤية للالكترونيات الإلكترونية
وفي المستقبل، سينتج تقارب هذه التكنولوجيات أجهزة لا يمكن تمييزها من الملابس العادية ولكن مع القدرة على تجهيز حاسوب محمول حديث، وبحلول عام 2030، يمكننا أن نتوقع من المستهلكين نظارات آر أن:
- Multi-core custom AR SoC with sub-1W AI acceleration] deliver 50 TOPS.
- Molded flexible PCB] that fits entirely inside the temple arm.
- MicroLED array] with 2K ×2K per eye at 100,000 nits, combined with adaptive optics.
- Thin-film solid-state bat (0.5 mm fish) providing 12 hours of mixed-reality use.
- Mesh networking] via 6G for low-latency spatial data sharing between multiple headsets.
- Integrated solar or thermal harvesting] added 20% to battery life.
وستتكامل الالكترونيات بشكل صارم بحيث يختفي التمييز بين الجهاز والإلكترونياته، وستدرج أجهزة الاستشعار في المادة العدسة ذاتها، وستتحقق الحواسيب في الهياكل الدقيقة للإطار، وستعتمد واجهات المستعملين على تحركات العين الضئيلة والقيادات الصوتية، دون حاجة إلى أجهزة التحكم اليدوية.
وتظهر مختبرات البحوث بالفعل نماذج أولية للجلد الإلكتروني الشفاف والشبه الجلدي يمكن أن يُطغى على الإطارات الزجاجية، مما يحول السطح بأكمله إلى منطقة مراعية لللمس أو قادرة على الإسهام، وفي الوقت نفسه، فإن التقدم في النقط الكمية والتلفزي المصغرة يعد بتخفيض التكاليف بشكل جذري في غضون خمس سنوات.
إن الطريق إلى الأمام واضح: فالالكترونيات الرقمية داخل أجهزة البحث والتطوير يجب أن تتطور من كونها كافية لتصبح غير مرئية وكافية وقوية تقريبا، وكل ابتكار في تصميم الرقائق وعلم المواد وإدارة الطاقة يترجم مباشرة إلى تجربة أكثر طبيعية وقادرة على الوصول إليها، ولا يتعلق المستقبل فقط بتنقية أفضل أو سرعة التتبع، بل يتعلق ببناء طبقة حاسوبية جديدة تفصل بيننا وبين العالم، مما يزيد من قدراتنا دون أن نثقل حياتنا.