چرا کینکت ایکس‌باکس از یک اسباب‌بازی به دستیار جراحی تبدیل شد؟

به گزارش رکنا،مسیر نوآوری‌های فناوری گاهی به شکلی غیرمنتظره تغییر می‌کند، به گونه‌ای که ابزارهایی که در ابتدا برای هدفی خاص طراحی شده بودند، کاربردهای شگفت‌انگیزی در حوزه‌های کاملاً متفاوت پیدا می‌کنند. داستان مایکروسافت کینکت نمونه‌ای برجسته از این نوآوری غیرمنتظره را نشان می‌دهد.

کینکت که ابتدا برای تعامل حرکتی در بازی‌های ویدئویی ساخته شد، اکنون به ابزاری ارزشمند در مراکز درمانی و بیمارستان‌ها تبدیل شده است. این تحول، پتانسیل فناوری را برای کاربردهای فرارشته‌ای و نبوغ پژوهشگران در شناسایی قابلیت‌های جدید ابزارهای موجود، به رخ می‌کشد.

نگاهی به گذشته: خاستگاه کینکت در دنیای گیمینگ

مایکروسافت کینکت (Microsoft Kinect) در نوامبر ۲۰۱۰ (آذر ۱۳۸۹) به‌عنوان یک ابزار جانبی نوآورانه برای کنسول بازی ایکس‌باکس ۳۶۰ معرفی شد. این رونمایی، نقطه‌ی عطفی در تکامل تعامل کاربر و کنسول محسوب می‌شد، چراکه برای اولین بار کاربران بدون نیاز به دسته‌های سنتی بازی و تنها با استفاده از حرکات بدن و دستورات صوتی، امکان کنترل محتوای دیجیتال را پیدا کردند.

حسگر اولیه‌ی کینکت سخت‌افزاری پیشرفته محسوب می‌شد که چندین جزء کلیدی را در خود جای داده بود: یک دوربین رنگی برای ضبط جریان ویدئویی معمول، یک حسگر عمق مبتنی بر فناوری مادون قرمز (شامل یک پروژکتور مادون قرمز برای انتشار پرتو و یک حسگر برای ثبت نور بازتابی) و یک آرایه‌ی چهارتایی از میکروفون‌ها.

اجزای داخلی مایکروسافت کینکت

این اجزا به‌طور هماهنگ کار می‌کردند تا کینکت بتواند محیط را به‌صورت سه‌بعدی درک کند، حرکات افراد در میدان دید خود را ردیابی دقیقی انجام دهد، چهره‌ها را تشخیص دهد و دستورات شفاهی را پردازش کند.

نسخه‌های اولیه‌ی کینکت از فناوری نور ساختاریافته (Structured light) برای تعیین فاصله‌ی اجسام استفاده می‌کردند؛ روشی که با تحلیل اعوجاج در الگوهای مادون قرمزِ بازتابی از سطوح، فاصله را محاسبه می‌کرد. با عرضه‌ی نسخه‌ی دوم کینکت برای XBox One در سال ۲۰۱۴، پیشرفت‌های بیشتری در این فناوری حاصل شد؛ از جمله دوربین‌های با وضوح بالاتر برای ثبت تصاویر رنگی و سنجش عمق و همچنین دقت بهبودیافته در ردیابی حرکات.

در نسخه‌ی جدید، روش سنجش عمق به زمان اسکن (Time of flight) تغییر یافت. در این فناوری، حسگر با ارسال پالس‌های نوری (معمولاً مادون قرمز) به سمت جسم، مدت زمان بازگشت نور به حسگر را اندازه می‌گیرد. با توجه به ثابت بودن سرعت نور، این زمان مستقیماً به فاصله‌ی جسم مرتبط است: هرچه جسم دورتر باشد، نور زمان بیشتری برای رفت و برگشت نیاز دارد.

این روش نسبت به نور ساختاریافته سریع‌تر است، دقت بالاتری در محیط‌های مختلف نوری دارد و نیاز به الگوهای پیچیده‌ی نوری را حذف می‌کند. به‌ همین دلیل، این روش امکان نقشه‌برداری آنی عمق را فراهم می‌کند که برای ردیابی حرکات پویا (مانند بازی‌های تعاملی) ایدئال به نظر می‌رسد.

نور ساختاریافته‌ی تابیده‌شده از کینکت (چپ) و تصویر عمقی اندازه‌گیری‌شده؛ رنگ قرمز عمق کمتر و رنگ بنفش، عمق بیشتر را نشان می‌دهد. رنگ سیاه به معنای نقاط خارج از دسترس است.

طراحی بنیادین کینکت که بر تعامل طبیعی و مبتنی بر حرکات بدن تمرکز داشت، بستری ضروری برای کاربردهای بعدی این فناوری در حوزه‌ی پزشکی فراهم کرد. تلاش صنعت گیمینگ برای خلق تجربه‌ای جذاب و خودکار، ناخواسته به توسعه‌ی دستگاهی منجر شد که به‌طور استثنایی برای کاربردهای پزشکی نیز مناسب بود؛ جایی که تماس فیزیکی بیماران با دستگاه‌ها می‌تواند چالش‌برانگیز باشد و رابط‌های کاربرپسند برای بیماران با توانایی‌های متنوع، از اهمیت بالایی برخوردار است.

ادغام چندین روش سنجش در یک دستگاه واحد نیز عاملی کلیدی در انعطاف‌پذیری کینکت محسوب می‌شد. دوربین رنگی، تصویری بصری و دوبُعدی از محیط ارائه می‌داد و حسگر عمق، اطلاعات بُعد سوم را اضافه می‌کرد. فناوری مادون‌قرمز در سنجش عمق، نقش اساسی داشت و میکروفون‌ها بُعد صدا را تکمیل می‌کردند. این جریان داده‌های غنی و متنوع، هنگام تحلیل کارآمد، درکی جامع از اقدامات کاربر و محیط اطراف فراهم می‌کرد و کینکت را برای طیف وسیعی از کاربردها فراتر از هدف اولیه‌ی گیمینگ سازگار می‌ساخت.

مایکروسافت با کینکت تلاش کرد با استفاده از ترکیب چندین حسگر، نیاز به دسته‌های بازی را برطرف کند.

جذابیت کینکت برای حوزه‌ پزشکی

متخصصان بهداشت و درمان به‌تدریج مزایای متمایز کینکت را در مقایسه با ابزارها و روش‌های سنتی پزشکی تشخیص دادند. یکی از جذاب‌ترین جنبه‌ها، هزینه‌ی آن است. در مقایسه‌ با سیستم‌های پیشرفته و گران‌قیمت ضبط حرکات که ده‌ها هزار دلار هزینه دارند، کینکت با قیمتی کمتر از ۲۰۰ دلار جایگزینی بسیار مقرون‌به‌صرفه را ارائه می‌دهد که دسترسی به فناوری ردیابی حرکتی پیشرفته را برای طیف گسترده‌تری از ارائه‌دهندگان خدمات درمانی و محققان، حتی با منابع مالی محدود، ممکن می‌سازد.

همچنین کینکت امکان پایش غیرتهاجمی بیماران را فراهم می‌کند. این ویژگی نیاز به استفاده از حسگرهای دست‌وپاگیر یا اتصال تجهیزات به بیماران را از بین می‌برد و به افزایش راحتی بیماران و کاهش خطر بالقوه‌ی عفونت ناشی از تماس فیزیکی کمک می‌کند. کینکت با ثبت آنی حرکات بیمار، بینش فوری را برای تشخیص فراهم می‌کند. این ویژگی به متخصصان امکان می‌دهد برنامه‌های درمانی را به‌موقع تنظیم و بهبود بیماران را دقیق‌تر پایش کنند.

کینکت فرصتی بی‌نظیر برای پل زدن بین فناوری گیمینگ و نیازهای بالینی است. روش‌های تعاملی خودکار و تجربیات کاربری جذابی که در طراحی اپلیکیشن‌های بازی‌محور وجود دارد، می‌توانند برای خلق راهکارهای درمانی انگیزه‌بخش و دردسترس‌تر بازتعریف شوند. این رویکرد نوآورانه، پتانسیل فراگیر کردن دسترسی به مراقبت‌های پیشرفته را دارد و دامنه‌ی تخصص پزشکی را حتی به افراد ساکن در مناطق محروم می‌رساند.

کینکت در بیمارستان: از آزمایشگاه تا اتاق عمل

کاربرد مایکروسافت کینکت در حوزه‌ی بهداشت و درمان، داستانی از اکتشاف و نوآوری حاصل از کنجکاوی اولیه‌ی دانشگاهی در محیط‌های بالینی بوده است. این گذار دربردارنده‌ی آزمایش‌های ابتدایی، تأیید پتانسیل‌های فناوری و توسعه‌ی نرم‌افزارها و اپلیکیشن‌های تخصصی برای پاسخگویی به نیازهای خاص پزشکی بود.

گوشه‌ای از مقالات ارائه‌شده در استفاده از کینکت در کاربردهای پزشکی

پتانسیل مایکروسافت کینکت در حوزه‌ی سلامت از نگاه جامعه‌ی دانشگاهی پنهان نماند. دانشگاه‌هایی مانند استنفورد، MIT و پورتو از پیشگامان این عرصه بودند و با اجرای آزمایش‌ها و پروژه‌های پایلوت، قابلیت‌های دستگاه مذکور را در زمینه‌های پزشکی، بررسی و اعتبارسنجی کردند.

تحقیقات دانشگاهی نقش کلیدی در ایجاد پایه‌ی علمی برای استفاده از کینکت در حوزه‌ی درمان ایفا کردند؛ پروژه‌هایی که از تلاش برای کمّی‌سازی رفتار اندام فوقانی با بهره بردن از روش‌های یادگیری ماشین تا بررسی کاربرد آن در رباتیک را دربر می‌گرفت. این موضوع اعتماد متخصصان بالینی و ارائه‌دهندگان خدمات درمانی را جلب کرد.

پژوهش‌های نخست به کاربردهایی در حوزه‌های خاص، به‌ویژه فیزیوتراپی و توانبخشی منجر شد. محققان و متخصصان بالینی دانشگاه استنفورد دریافتند که قابلیت ردیابی حرکت بدن بدون نیاز به نشانگرها، می‌تواند برای طراحی برنامه‌های ورزشی جذاب برای بیماران بهبودیافته از یا مدیریت شرایط مزمنی مانند فلج مغزی استفاده شود.

استفاده از کینکت در توانبخشی بعد از سکته

در دانشگاه پورتو، محققان به امکان استفاده از این کینکت در مدل‌سازی سه‌بعدی در آماده‌سازی بیماران برای فرایندهای جراحی در بیماری‌هایی همچون سرطان سینه، استفاده کردند.

در کنار استفاده‌های یادشده، مزایای ملموس مشاهده‌شده در پروژه‌های اولیه‌ی توانبخشی، مانند افزایش مشارکت بیماران و پایبندی بهتر به برنامه‌های درمانی، ارزش عملی کینکت را در بهبود نتایج درمانی برجسته کرد. ماهیت تعاملی و گاهی بازی‌محور درمان‌های مبتنی‌بر کینکت، فرایند توانبخشی را برای بیماران جذاب‌تر کرد تا با مشارکت بیشتر در درمان، بهبودی سریع‌تری حاصل شود.