كيف يقوم تطبيقان بتحويل الهواتف الذكية إلى أجهزة ملاحة للمكفوفين

كانت المرة الأولى التي شهدت فيها تحديات الإعاقة عندما بدأت دراستي الجامعية في عام 2016. جاء زملائي في النزل من جميع أنحاء آسيا وإفريقيا، ويتبعون مسارات وظيفية وهوايات مختلفة، ولكل منهم هويتهم الثقافية وتجاربهم الحياتية.

في ذلك الوقت، تم تخصيص جناح كامل في النزل للطلاب المكفوفين والأقران ذوي الرؤية المحدودة. وسرعان ما أصبح الاصطدام بهم في الأزقة، أو في طريقهم إلى قاعات الطعام، أو نحو الكلية – وإرشادهم إلى وجهتهم، جنبًا إلى جنب – روتينًا يوميًا.

كانت المحادثات القصيرة دائمًا رائعة، وحفظها لمجلدات كاملة من الشعر الأردية لم يتوقف أبدًا عن إدهاشي. خلال موسم الامتحانات، كنت أتطوع بانتظام ككاتب بينما كان أصدقائي يروون الإجابات.

لقد كانت تجربة ملهمة بالنسبة لي، ولكن برز جانبان منها. الأول كان التواجد الدائم للهواتف الذكية في حياتهم. ثانيًا، على الرغم من كونها جامعة وطنية، كان هناك نقص تام في المساعدة المتعلقة بالإعاقة، خاصة للمقيمين أو الضيوف المكفوفين في الحرم الجامعي بأكمله.

تتراوح أوجه القصور هذه من البنية التحتية غير المخطط لها إلى الافتقار إلى مجموعة تقنية داعمة. أخبرني سيف خان، وهو مهندس معماري، أنه لا توجد أي توجيهات موحدة لجعل المباني في متناول المكفوفين. يقول خان، الذي يمتلك استوديو Pause Design Studio في العاصمة الوطنية الهندية، لموقع Digital Trends: “أفضل ما نقوم به هو بناء منحدرات للأشخاص ذوي الإعاقات الحركية”.

الوضع قاتم لأسباب متعددة. أخبرني الدكتور عارف وقار، الذي عمل على نطاق واسع مع المكفوفين، أنه حتى في أوساط العلوم الطبية، ينصب التركيز أكثر على الجانب العلاجي بدلاً من حل المشكلات القائمة.

“نحن لا نعتمد على جانب الابتكار التقني. وهذا يعني أن مشاكل العالم الحقيقي تستمر في الاستمرار دون حل عالمي. ويقول وقار إن المساعدة الملاحية هي واحدة منها.

طريقة جديدة لمساعدة المكفوفين

يريد فريق من جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، استخدام تطبيقات الهواتف الذكية لمساعدة المكفوفين على التنقل في المباني. والجدير بالذكر أن هذه التطبيقات لا تتطلب أي إعداد فني موجود مسبقًا وتحتاج فقط إلى أجهزة استشعار داخلية للهاتف. ولا حتى وحدة الكاميرا جزء من المعادلة هنا.

قاد روبرتو ماندوتشي، أستاذ علوم الكمبيوتر والهندسة في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، تطوير هذه التطبيقات لمساعدة المستخدمين المكفوفين على التحرك داخل المبنى باستخدام الإشارات الصوتية. الجزء الأكثر ملاءمةً وأمانًا هو أن المستخدمين لا يحتاجون إلى الإمساك بالهاتف أثناء استخدامه.

فكر في هذين التطبيقين – المسمى Wayfinding وBacktracking – باعتبارهما مكافئ نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للملاحة الداخلية. ومع ذلك، على عكس المحاولات الأخرى التي تتطلب أجهزة استشعار مثبتة مسبقًا في المباني أو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) غير الموثوق، فإن هذه التطبيقات تحتاج فقط إلى أجهزة الاستشعار المثبتة داخل الهاتف لتقديم التوجيه.

على وجه التحديد، استخدم الفريق قراءات من أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي – مقياس التسارع، والجيروسكوب، ومقياس المغناطيسية – لقياس تقدم الملاحة. وعلى الرغم من اعتمادها بشكل أساسي على مكبرات الصوت في الهواتف الذكية للإشارات الصوتية، إلا أنه يمكن أيضًا إقران التطبيقات بساعة ذكية.

قبل خمسة أمتار من كل منعطف، تقوم التطبيقات بإرشاد المستخدم حول التغيير القادم في الاتجاه. بينما يساعد تطبيق Wayfinding في الدخول والتنقل، يستخدم تطبيق Backtracking مخطط الرحلة الأولية ويعكسه ببساطة لتوفير التوجيه اللازم.

وفي المستقبل القريب، يأمل الفريق في دمج تقنية رؤية الكمبيوتر في التطبيقات. سيسمح ذلك للمستخدمين بالتقاط صورة لمحيطهم عندما يجدون أنفسهم في مكان صعب ويطلب من الذكاء الاصطناعي وصف العالم من حولهم.

تشبه الرؤية كيف يمكن لروبوتات الدردشة الحديثة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي الآن معالجة الصور، مما يسمح للمستخدمين ببساطة بتوجيه الكاميرا والسماح للذكاء الاصطناعي بفهمها.

كيف يعمل كل شيء

كجزء من الاختبارات، كان لدى فريق جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز سبعة مشاركين مكفوفين استخدموا تطبيق Wayfinding لتجاوز المسارات، والتي كانت تحتوي على 13 دورة في المجمل. بعد ذلك، استخدموا تطبيق Backtracking لتتبع مسارهم الأصلي في رحلة العودة.

ولا تعتمد هذه التطبيقات على أي بنية تحتية خارجية، كما أنها لا تتطلب من المستخدمين حمل الهواتف في وضع معين لالتقاط البيانات من المناطق المحيطة بهم. تعمل التطبيقات بشكل جيد حتى عندما يكون الهاتف موضوعًا بأمان في الجيوب.

وهذا انتصار حاسم من وجهة نظر الراحة. تقول الورقة البحثية التي نُشرت في مجلة ACM Transactions on Accessible Computing: “عادةً ما يستخدم المسافرون المكفوفون عصا طويلة أو دليلًا للكلاب، وبالتالي تكون يدهم مشغولة بالفعل بالمناورة بالعصا أو الإمساك بالكلب”.

بالنسبة لتطبيق Wayfinding، اختبر الفريق خوارزميتين منفصلتين: Azimuth/Steps وRoNIN. يستعير الأول من مفهوم تتبع الخطوات، حيث يقوم بإنشاء متجه خطوة ثنائي الأبعاد في كل خطوة مسجلة ومعلومات الاتجاه المأخوذة من بوصلة الهاتف.

لتقدير موقف المستخدم، يتم تطبيق نظام “الحساب الميت”. يوضح ماندوتشي: “يشبه هذا تقنية الملاحة القديمة التي كانت تحسب مسار السفينة باستخدام البوصلة لتحديد الاتجاه وسجل الرقائق (حبل يحتوي على عدد من العقد الموضوعة بانتظام) لقياس السرعة”. “يمكنك إعادة بناء مسار السفينة عن طريق رسم خط على الخريطة بناءً على الاتجاه والسرعة المقاسين.”

الأخطاء الخوارزمية – أو “الانجراف” – أمر لا مفر منه. ولمواجهة ذلك، استخدم الفريق تقنية تسمى تصفية الجسيمات، والتي تستخدم في الغالب للتتبع المكاني. في هذه الحالة، تم استخدام تصفية الجسيمات لإضافة بعض القيود التصحيحية لتجنب هذا الانجراف.

“لا يمكننا عبور الجدران (إلا إذا كنا سوبرمان). إن إضافة هذه القيود السابقة (الاعتماد على مخططات الطوابق الأساسية) يقلل بشكل كبير من تأثير الانجراف، “يقول ماندوتشي لـ Digital Trends.

تم نشر خوارزمية RoNIN في الغالب كتحليل مقارن وآمن، وأثناء الاختبار، كانت مطلوبة مرة واحدة فقط. لتقدير أقصر طريق، تعتمد التطبيقات على نظام GameplayKit من Apple، وهو إطار عمل يستخدم في الغالب لبناء الألعاب. والجدير بالذكر أن شركة Apple لديها بالفعل إطار خرائط داخلي متاح للمطورين.

استخدم الفريق أيضًا عناصر التحكم المستندة إلى الساعة الذكية على Apple Watch، باستخدام مزيج من عناصر التحكم بما في ذلك التمرير القائم على اللمس، وحركة Digital Crown، وVoiceOver. تنبه التطبيقات المستخدمين بشأن المنعطف التالي، وأنماط الحركة الخاطئة، والمعالم القريبة، وعندما يدخلون إلى جزء طريق جديد.

وأعرب الفريق عن ثقته في تقنية التعريب القائمة على القصور الذاتي التي تقود التطبيق، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى سهولة الوصول إليها ولا تتطلب أي بنية تحتية خارجية لتقديم خدمات التوجيه. ومع ذلك، أخبرني ماندوتشي أن Wayfinding وBacktracking هما “تطبيقان تجريبيان فقط، ولا يزالان بعيدًا عن إصدار التوزيع”.

ومن الجدير بالذكر أن الفريق يدرس المسار مفتوح المصدر عبر مركز UCSC للأبحاث حول منصة البرمجيات مفتوحة المصدر. ومع ذلك، قد يستغرق الإصدار العام بعض الوقت لمعالجة “العديد من القضايا العملية”، كما يقول ماندوشي. ولسوء الحظ، فإن إحدى هذه القضايا أساسية بطبيعتها.

التحذير الكبير

الراحة هي سمة متكررة وراء التطبيقين، ويبدو أنه لا توجد قيود صارمة على الأجهزة. سألت ما إذا كانت التطبيقات تتطلب مستوى معينًا من قوة نيران السيليكون أثناء الاختبار أو ما إذا كان التطبيق النهائي له خط أساس للأداء.

أخبرني ماندوتشي أنه لا توجد مثل هذه التوقعات للأداء من الأجهزة الأصلية، حيث اختبر الفريق التطبيقين على جهاز iPhone X، الذي تم طرحه قبل ثماني سنوات. ومن الآمن الافتراض أنه عندما يتم إصدار التطبيقين علنًا، سيتمكن معظم مالكي iPhone من تشغيلهما بسهولة.

الآن، أصبح تطبيق Wayfinding مدفوعًا بتوفر مخططات الطوابق. سيكون الأمر عديم الفائدة إذا لم يكن التطبيق يحتوي على مخطط الطابق محفوظًا بالفعل في الدليل الخاص به. وبشكل أكثر تحديدًا، يجب تغذية مخططات طوابق المبنى بتنسيق متجه.

لقد نجح فريق ماندوتشي بالفعل في حل جانب واحد من تلك العقبة الحاسمة. “لقد أنشأنا تطبيق ويب يسهل توجيه مخطط الأرضية بأي تنسيق موجود، بحيث يمكن استخدامه بواسطة تطبيقنا”، يقول ماندوتشي لـ Digital Trends. ويقول إنهم يتطلعون إلى إطلاق تطبيق الويب للعامة في المستقبل القريب.

العائق الحقيقي هو توفر خرائط البناء هذه، سواء كانت متجهة أو غير ذلك. يقول لي ماندوتشي: “تشير تجربتنا إلى أن توفر مخططات الطوابق للمباني العامة متقطع، ويمكن أن تكون مخططات الطوابق المتاحة بأشكال مختلفة”.

ولا يمكن حل هذه المشكلة إلا بالمشاركة الطوعية أو إذا قررت الدولة التدخل. “باعتباري مهندسًا معماريًا، أقدم لعملائي مخططًا للطابق أو خريطة تخطيطية رقمية بتنسيق PDF، لأن هذا هو ما يحتاجون إلى رؤيته. من الناحية الواقعية، فإن الخرائط المتجهة الضخمة الموجودة في ملفات IMDF لا فائدة منها.

ويؤكد أنه لا يوجد شيء اسمه سر تجاري متشدد هنا، ولكن معظم شركات أو كيانات الهندسة المعمارية لن تشارك خرائط المتجهات ثلاثية الأبعاد. يقول لي خان: “فكر في الأمر وكأنه ملكية فكرية، وهو الشيء الذي يشكل أساس العمل الذي قمت به”.

عادةً ما يتم إنشاء خرائط المتجهات هذه في تطبيقات كثيرة المتطلبات مثل Revit أو AutoCAD ولا يمكن عرضها أو معالجتها إلا باستخدام تلك التطبيقات. لذلك، ليس من المنطقي مشاركتها في كلتا الحالتين، حيث يحتاج العميل فقط إلى خريطة أرضية يمكنه فتحها وفهمها، مثل الرسومات الموجودة على ملف PDF بسيط أو ورقة رقمية.

حتى إذا وافق المالك الحالي لمبنى معين على توفير نسخة من الخريطة لتطبيقات مثل Wayfinding، فسيتعين عليه أولاً تعقب المهندس المعماري أو شركة التخطيط التي تقف وراءها. وقد يتمكنون أو لا يتمكنون من المشاركة لأسباب لوجستية أو تعاقدية أو لأي سبب آخر محمي قانونًا.

ومع ذلك، يصبح الوضع أكثر صعوبة بالنسبة للمباني التي تديرها الجهات الحكومية. يمكن أن تكون هذه أي شيء بدءًا من أقرب مستشفى عام إلى محطة قطار المترو المحلية. قد يكون التقدم بطلب للحصول على تصريح والحصول على الموافقة عليه للوصول إلى الخرائط الموجهة عملية طويلة ومضنية.

ففي الهند، على سبيل المثال، تم بناء الحرم الجامعي، والبنية التحتية العامة، والمكاتب الحكومية خلال حقبة الاستعمار البريطاني. إن العثور على خريطة أو حتى مخطط أرضي معماري سيكون مثل العثور على إبرة في كومة قش تاريخية.

وسيكون المسار الوحيد للمضي قدمًا هو إعادة رسمها رقميًا بشكل احترافي، وهو ما سيكون بمثابة مهمة ضخمة أخرى. في الوقت الحالي، يبدو أن المصادر المفتوحة هي المسار الوحيد المفيد للأمام، حيث سيضمن ذلك على الأقل أن تطبيقات Wayfinding وBacktracking يمكن أن توفر المساعدة في التنقل بأي قدرة ذات معنى.

“لا يوجد أي توفير معماري للمكفوفين. أخبرني خان أنه لا توجد مبادئ توجيهية قابلة للتنفيذ. “توفر هذه التطبيقات على الأقل حلاً قابلاً للتطبيق لتجاوز تلك الأخطاء.”