ألعاب إلكترونية «علمية».. على الهواتف الذكية

تطبيقات تعلم اللاعبين توظيف قوانين الفيزياء بطريقة مسلية

تطبيق للعبة «فريز»  -  تطبيق للعبة «جينغا»
تطبيق للعبة «فريز» - تطبيق للعبة «جينغا»
TT

ألعاب إلكترونية «علمية».. على الهواتف الذكية

تطبيق للعبة «فريز»  -  تطبيق للعبة «جينغا»
تطبيق للعبة «فريز» - تطبيق للعبة «جينغا»

قبل وقت طويل من كتاباتي حول التطبيقات، قضيت سنوات كثيرة في الجامعة في دراسة الفيزياء، وعملت باحثة لبعض الوقت، لذا فقد تكون هذه معونة لي في كل الألعاب التي يمكن ممارستها، التي أساسها الفيزياء، على الهاتف الذكي. وعلى الرغم من أن البعض لا يفكرون بهذه الطريقة، فإن كل لعبة من ألعاب «الطيور الغاضبة» Angry Bird تعتمد على القليل من الفيزياء، مثل التمدد المطاطي للمرجام (آلة الرجم)، والمسار المنحني للمقذوفات. أما لعبة «فضاء الطيور الغاضبة» Angry Birds Space فتأخذ خطوة إضافية لتعرض قانون نيوتن في الحركة والجاذبية.

* ألعاب علمية
* في هذه اللعبة يحلق كل طائر عبر بيئة فضائية معدومة الجاذبية بخطوط مستقيمة، أو منحنيات عبر مجالات مغناطيسية للأقمار والكواكب. وتحصل الاصطدامات مع الأجسام والحيوانات الأخرى بطريقة صحيحة، مما يجعل ارتدادها يحصل وفقا لزخمها.
وقبل كل شيء، فهذه لعبة مسلية، بيد أن التطبيق هو أيضا أسلوب رائع لوضع العلوم في متناول الصغار وتقريبهم من الفيزياء. وهذه اللعبة متوفرة للأجهزة بنظم «آي أو إس» مقابل دولار واحد، ومجانية على أجهزة «آندرويد».
لعبة أخرى هي «تطور الجاذبية» Gravity Evolved مجانية بنظم «آي أو إس» و«آندرويد»، وتستخدم فيزياء الجاذبية جزءا من أصول اللعبة. واللعبة تجريدية قليلا، لكنها تتطلب خوض معارك مع الكواكب الأخرى المسلحة بأسلحة مختلفة. والقذائف التي تتطاير عبر الفضاء تتأثر بالكواكب التي تمر قريبا. وإذا ما شاهدت هذه اللعبة على الشاشة، فإن الصور والرسوم ليست بذلك التأثير الكبير، لكنها ترضي اللاعبين، كما أنها تشكل تحديا لدى محاولة التحرك عبر كثير من المستويات. فالنواحي الفيزيائية منها تضيف إلى روعتها وسحرها وصعوبتها. وتلعب قوانين نيوتن دورا مهما في لعبة «أوسموس» Osmos اللعبة الأكثر تجريدية؛ إذ تقوم فقاعات زرقاء صغيرة بالقفز على فقاعات أخرى شبيهة لها وتمتصها، متفادية فقاعات ثالثة شريرة. وتندفع الفقاعات هذه داخل حلبة اللعب عن طريق صاروخ يعمل بمادة قليلة،
وهذه العملية يجري التحكم بها عن طريق النقر على الشاشة. وهذا هي الجزء الفيزيائي، وهي سهلة التعلم، لكن من الصعب التمكن منها، نظرا لأنه يتوجب تذكر إبطاء حركة الفقاعات بالأسلوب الصحيح، حال ميلها إلى التسارع. وهي بتكلفة 3 دولارات في الأجهزة بنظم «آي أو إس»، و«آندرويد».

* عجائب الجاذبية
* وللحصول على مزيد من الألعاب الكلاسيكية التي تعتمد على كل أنواع الفيزياء المعقدة وعلم المواد، وعلى الرغم من أنك قد لا تعتقد ذلك، فإنه عليك بلعبة «جينغا» Jenga المجانية في نظامي «آي أو إس» و«آندرويد». فهي تحاكي لعبة تركيب المكعبات التي نمارسها في حياتنا الفعلية، وليس افتراضيا عبر الأجهزة، وذلك باستخدام العلوم الصحيحة، فأنت عندما تقوم بتحريك المكعب الذي اخترته عن طريق الحركة والإيماءة على الشاشة، تقوم بإسقاط بعض المكعبات الأخرى العالية ببطء، تماما كما يحصل دائما. وهي صعبة كما هو الواقع.
أما لعبة «فريز» Freeze! المعتمدة على الفيزياء بتطبيق مجاني على «آي أو إس» و«آندرويد»، فهي تحيرك وتحصر تركيزك أكثر من «جينغا». فعندما تدير المنظر في هذه اللعبة، يتوجب على بطل اللعبة ذي العين الواحدة الهروب من كل المستويات عن طريق السقوط والتدحرج في الهواء بطريقة صحيحة لتفادي الأشرار، والخوازيق،
والتحديات الأخرى. والخدعة في الفوز بهذه اللعبة هي تعلم كيفية الإيماءة والحركة لتدوير المشهد بالمقدار المطلوب، ومتى يتوجب استخدام زر «فريز» (التجميد) للتغلب على تأثير الجاذبية. وهي على الرغم من بعض جوانبها القاتمة، فإن صورها ورسوماتها مسلية مع أصوات رائعة. وهي حافلة بالتسلية التي تستقطب اللاعبين الصغار.
وتعتبر لعبة «ليو فورتشن» Leo’s Fortune لعبة شعبية أخرى تدور حول بطل يحاول شق طريقه عبر أراض وعرة تحت تأثير الجاذبية. وهي بسعر 3 دولارات لنظامي «آي أو إس» و«آندرويد» ذات قصة أكثر تطورا من لعبة «فريز»، وتضم المزيد قليلا من التحديات التي أساسها الفيزياء، كالأبواب ذات النوابض التي ينبغي القفز عليها لكي تنفتح. وهي تستقطب الأطفال من عمر 4 إلى 6 سنوات.
وتعتمد لعبة «وورلد أوف غو» World of Goo، نظام «آي أو إس» 3 دولارات، و5 دولارات لنظام «آندرويد»، على أفكار تتعلق بالجاذبية، لكن يتوجب خلالها أيضا استيعاب الآليات التي تجعل الكرات اللزجة تلتصق معا وأشبه بالمطاط الحي. ويجري التحكم باللعبة بالحركات والإيماءات على الشاشة لبناء تراكيب تردم الهوات وهكذا. وهي لعبة مسلية أيضا، وتظاهرة كبيرة في كيفية استخدام مبادئ الفيزياء بذكاء، وجعلها لعبة مختلفة عن الألعاب الأخرى.

* خدمة «نيويورك تايمز»



روبوت يسبح تحت الماء بشكل مستقل مستخدماً الذكاء الاصطناعي

يبرز نجاح «أكوا بوت» الإمكانات التحويلية للجمع بين الأجهزة المتطورة والبرامج الذكية (أكوا بوت)
يبرز نجاح «أكوا بوت» الإمكانات التحويلية للجمع بين الأجهزة المتطورة والبرامج الذكية (أكوا بوت)
TT

روبوت يسبح تحت الماء بشكل مستقل مستخدماً الذكاء الاصطناعي

يبرز نجاح «أكوا بوت» الإمكانات التحويلية للجمع بين الأجهزة المتطورة والبرامج الذكية (أكوا بوت)
يبرز نجاح «أكوا بوت» الإمكانات التحويلية للجمع بين الأجهزة المتطورة والبرامج الذكية (أكوا بوت)

شهدت الروبوتات القادرة على السباحة تحت الماء تقدماً كبيراً في السنوات الأخيرة. ومع ذلك، لا تزال عمليات المناولة تحت الماء واحدة من أصعب التحديات بسبب تعقيدات ديناميكيات السوائل والظروف غير المتوقعة. للتغلب على هذه التحديات، يطور فريق من الباحثين في جامعة كولومبيا «أكوا بوت» (AquaBot)، وهو روبوت تحت الماء قادر على أداء مهام مناولة متقدمة بشكل مستقل تماماً.

المناولة تحت الماء

تولد المياه قوى غير متوقعة تعرقل الحركات الدقيقة، ما يزيد من التحدي الكامن أمام قدرة الروبوت على مناولة الأشياء تحت الماء. تقليدياً، اعتمدت الأنظمة الروبوتية تحت الماء على المشغلين من البشر لتوجيه عملياتها، مما يحد من كفاءتها وقابليتها للتوسع. لتجاوز ذلك، صمم باحثون جامعة كولومبيا «أكوا بوت» الذي يستفيد من الذكاء الاصطناعي وتقنيات التعلم الذاتي لتنفيذ مجموعة متنوعة من المهام تحت الماء بشكل مستقل.

يمهد «أكوا بوت» الطريق لحلول أكثر استدامة وكفاءة في العمليات تحت الماء (أكوا بوت)

تصميم «أكوا بوت»

تم بناء «أكوا بوت» على طائرة تحت الماء تسمى «QYSEA V-EVO» مع إضافة مقبض موازٍ وكاميرتين لتمكين الروبوت من جمع الصور تحت الماء وتنفيذ مهام المناولة. قام الفريق بتطوير برنامج متقدم يوجه عمليات «أكوا بوت»، مما يتيح له تعلم سياسات رؤية حركية تربط المدخلات البصرية بالأوامر الحركية.

تضمن تدريب «أكوا بوت» مرحلتين رئيسيتين. في المرحلة الأولى، قام الباحثون بتسجيل مشغلين من البشر أثناء أدائهم مهام مختلفة تحت الماء، مثل إمساك الأشياء وفرزها. ثم استخدموا هذه العروض لتدريب سياسة الرؤية الحركية الخاصة بالروبوت، والتي تحاكي التكيف البشري. وقد أدى تقليل أفق اتخاذ القرارات إلى تحسين سرعة استجابة الروبوت، مما سمح له بالتكيف مع الظروف غير المتوقعة تحت الماء.

في المرحلة الثانية، أدخل الفريق تقنية «التحسين الذاتي»، مما سمح لـ«AquaBot» بتحسين مهاراته باستخدام التغذية الراجعة من أدائه الخاص لتسريع التعلم وتحسين الكفاءة.

التطبيقات والإنجازات الواقعية

لاختبار قدرات «أكوا بوت»، أجرى الباحثون سلسلة من الاختبارات الواقعية التي شملت مهام مثل إمساك الصخور، وفرز القمامة، واسترجاع الأجسام الكبيرة التي تحاكي أجساماً بشرية. أثبت «أكوا بوت» كفاءته في هذه المهام؛ حيث أكملها بسرعة تفوق أداء المشغلين البشر بنسبة 41 في المائة.

كما أظهرت الاختبارات أيضاً قدرة «أكوا بوت» على تعميم مهاراته على مهام جديدة وبيئات غير مألوفة. على سبيل المثال، نجح الروبوت في إمساك أشياء غير مرئية سابقاً، وفرز القمامة في حاوياتها المناسبة، واسترجاع أجسام كبيرة في سيناريوهات إنقاذ.

لا يقتصر «أكوا بوت» على مطابقة الأداء البشري بل يتجاوزه في مهام المناولة تحت الماء (أكوا بوت)

الإمكانيات المستقبلية والتعاون المفتوح

إحدى الميزات البارزة لـ«أكوا بوت» هي تصميمه المفتوح المصدر، مما يجعل مواصفاته المادية وبرامجه متاحة للباحثين والمطورين في جميع أنحاء العالم. يتيح هذا الانفتاح للمجتمع العلمي التعاون والبناء على المشروع لتسريع الابتكارات في الروبوتات تحت الماء.

في المستقبل، يمكن تحسين «أكوا بوت» واختباره في بيئات طبيعية للتعامل مع مجموعة متنوعة من التحديات العملية. تشمل التطبيقات المحتملة المساعدة في مهام البحث والإنقاذ، وجمع النفايات البحرية، واستخراج المعادن من قاع المحيط، ودعم جهود الحفاظ على البيئة البحرية. إن قدرة «أكوا بوت» على التعلم والتكيف بشكل مستقل تجعله حلاً واعداً للمهام التي تتطلب جهداً بشرياً كبيراً أو تشكل مخاطر. يمثل «أكوا بوت» قفزة كبيرة إلى الأمام في مجال الروبوتات تحت الماء؛ حيث يقدم لمحة عن مستقبل يمكن فيه للروبوتات العمل بشكل مستقل في أصعب البيئات.