Dotykowe hologramy – stan na chwilę obecną

0
7

Już od jakiegoś czasu hologramy stały się częścią naszego wyobrażenia o przyszłości. W zasadzie wiele utworów science-fiction zawiera przynajmniej komunikację holograficzną, jeśli nie hologramowe dokumenty, systemy i komputery, z którymi można swobodnie wchodzić w interakcje.

Jednocześnie właśnie ten hologram, który nie ogranicza się tylko do wrażeń wizualnych, ale którego można dotknąć i on sam będzie reagował na nasz dotyk – jest czymś, co przez dłuższy czas wydawało się niemożliwe. Niemniej jednak coraz częściej okazuje się, że jesteśmy coraz bliżej stworzenia dotykowych hologramów.

Hologramy jako ciała stałe?

Ogólna definicja hologramu głosi, że jest to trójwymiarowy zapis obrazu przedmiotu. Holograficzne fotografie mogą dostarczyć nam więcej informacji o fotografowanym obiekcie, gdyż przechwytują go z więcej niż jednej strony.

Podstawy teorii holografii powstały w 1920 roku, a ich autorem były polski fizyk Mirosław Wolfke. W 1947 roku Dennis Gabor przeprowadził pierwsze próby tworzenia zapisów holograficznych, ale z powodu nieodpowiedniego źródła światła, nie były one udane. Dopiero po wynalezieniu lasera Gabor był w stanie stworzyć pierwsze hologramy z prawdziwego zdarzenia i w 1971 roku otrzymał za swoją pracę nagrodę Nobla. Z kolei w 1962 roku Juris Upatniekis i Emmett Leith wynaleźli holografię optyczną, wykorzystując laser półprzewodnikowy, a Byron B. Brenden i Gary Langlois stworzyli hologram powstały z fal dźwiękowych.

Zazwyczaj, kiedy myślimy o hologramach, przychodzą nam do głowy dwa obrazy: znak wodny na banknotach i obiektach, który ma chronić dokumenty, pieniądze i towary przed fałszerstwem; albo projekcje postaci w celach rozrywkowych. Te drugie są o wiele bardziej złożone i o wiele częściej pojawiają się w utworach science-fiction.

Jednymi z najsłynniejszych przykładów holografii w fikcji są tak zwane holokabiny w Star Treku – miejsca, w której specjalne urządzenie odtwarzało holograficzny program i tworzyło postaci, obiekty, a nawet krajobrazy, z którymi „prawdziwi” ludzie mogą wchodzić w interakcje – rozmawiać, ale też walczyć, tańczyć czy nawet zakochać się. Co więcej –hologramy można nie tylko dotknąć, ale i one same mogą używać przedmiotów (stąd Awaryjne Hologramy Medyczne mogą, na przykład, wykonać operację na pacjencie; a holograficzne płuco może działać tak samo jak prawdziwe). Jest to możliwe dlatego, że w przyszłości ludzkość opanowała technologię tak zwanego twardego światła (hard light). W prawdziwym świecie takie interaktywne, trójwymiarowe hologramy mogłyby znaleźć zastosowanie w medycynie, architekturze czy rozrywce. Pomogłyby, na przykład, stworzyć bardziej złożone symulacje.

Jak dotąd wrażenia ruchowe i dotykowe względem hologramów można było odtworzyć tylko w wirtualnej rzeczywistości poprzez technologię haptyczną – użytkownik miałby na sobie urządzenia, które wywierałyby nacisk lub wibracje i w ten sposób imitowały dotyk czegokolwiek. Wraz z hełmem VR urządzenia haptyczne oferowałyby wielozmysłowe doświadczenie gry. Niemniej jednak to nie jest to, co można znaleźć w holokabinie.

Jednakże od kilku lat pojawiają się doniesienia o tym, że jesteśmy bliżsi stworzenia hologramów z twardego światła.

Jak daleko zaszliśmy z dotykowymi hologramami?

Do tej pory można wyróżnić trzy momenty przełomowe, które będą w stanie umożliwić nam tworzenie dotykowych hologramów.

Pierwsze kroki – impulsy laserowe

Najwcześniejsze doniesienia o sukcesach w tworzeniu dotykalnych hologramów odnotowano w 2015 roku, kiedy to portal Reuters donosił o dokonaniach japońskich naukowców z Centrum Uniwersytetu Utsunomiya ds. Badań i Edukacji nad Optyką.

Za pomocą femtosekundowego lasera naukowcy wynaleźli system strzelający impulsami laserowymi o wysokiej częstotliwości. Impulsy te były w stanie trwać nawet przez jedną milionową lub jedną miliardową sekundy i reagować na ludzki dotyk – piksele hologramu mogły być zmieniane w powietrzu.

Skierować cząsteczki na właściwe tory

Kolejny przełom nastąpił w 2018 roku, za sprawą naukowców z Uniwersytetu Brightama Younga (BYU) w Utah. Do tworzenia hologramów użyto lasera, który „uwięził” cząsteczki w wolnej przestrzeni, aby poruszały się po określonej ścieżce (zasada podobna do elektromagnesów, które w telewizorach odchylają wiązkę elektronów). Cząstki barwione są na niebiesko, czerwono i zielono, a jeśli poruszają się wystarczająco szybko, mogą tworzyć trójwymiarowe, ruchome hologramy.

Trójwymiarowe hologramy, które znamy, na przykład, z Gwiezdnych Wojen, powstają za pomocą tak zwanych optical trap display, który umożliwia tworzenie hologramów objętościowych. Z powodu ograniczenia szybkości laserów wykorzystywanych w eksperymencie, obrazy tworzone przez naukowców z BYU były raczej prymitywne – były to przeważnie bryły, kontury motyla albo latające w powietrzu pierścienie. Stworzenie obrazu przypominającego hologram księżniczki Leii z Nowej Nadziei zajęło naukowcom trzy lata, niemniej jednak po przyłożeniu palca do uwięzionej cząsteczki można było wpływać na jej zachowanie.

A może by tak skorzystać z fal dźwiękowych?

Od badań naukowców z BYU wyszli ich koledzy z Uniwersytetu w Sussex, którzy jednak wykorzystali do swoich eksperymentów nie lasery, tylko ultradźwięki. Zastosowali tak zwany Multimodal Acustic Trap Display (MATD) – dwa układy generatorów fal dźwiękowych umożliwiające manipulację polisterynowymi kulkami o średnicy dwóch milimetrów.

Fale dźwiękowe są w stanie poruszać kulkami z prędkością 32 km/h, przez co w mniej niż jedną dziesiątą sekundy można utworzyć z nich kształty o wielkości 10 cm – ludzkie oko zaś od razu widzi trójwymiarowy kształt. Ponieważ taki hologram rzeczywiście istnieje w trzech wymiarach, można go oglądać pod dowolnym kątem; a przechwytywana cząsteczka oświetlana jest czerwonym, niebieskim i zielonym światłem, co umożliwia kontrolowanie jej barwy. Ponadto cząsteczki są wyczuwalne dotykiem, ponieważ kulki istnieją rzeczywiście w świecie jako elementy fizyczne; a ultradźwięki przenoszą energię w powietrzu.

Na razie dokonania naukowców z Sussex są najbardziej obiecujące, jeśli chodzi o dotykowe hologramy. Nie można też w tej chwili powiedzieć, abyśmy byli jakoś bardzo blisko stworzenia technologii twardego światła. Na chwilę obecną możemy tylko przygotowywać proste kształty, niemniej jednak od czegoś trzeba zacząć.

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments