Çok değil, daha birkaç yıl önce tüm dünyada yalnızca birkaç laboratuvarda çalışılan bir konuyken “haptik”(dokunma hissi), özellikle dokunmatik ekranlar ve otomotiv endüstrisinde kullanımının artmasıyla bu alana yönelen araştırmacı sayısı da doğal olarak arttı. Özellikle de yüzey dokunsalı (surface haptics) adı verilen alana ilgili büyük. Bu alandaki temel hedef sıkça kullandığımız dokunmatik ekranlar (mobil cihaz, tablet, kiosklarda kullanılanlar) üzerinden kullanıcıya dokunsal geri bildirim sağlamak.
Koç Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi ve Mekatronik ve Robotik Laboratuvarı Direktörü Prof. Dr. Çağatay Başdoğan ve ekibi de yaptıkları önemli çalışmalarla bu alanın lokomotif araştırma gruplarından birini oluşturuyor. Geçenlerde, en prestijli bilimsel dergilerden PNAS’ta (Proceeding of The National Academy of Science) bu konuda önemli ve yenilikçi bir modeli anlattıkları makaleleri yayımlandı. Başdoğan ve ekibinin bu makalede ortaya koydukları yeni modeli anlatmadan önce kısaca yüzey dokunsalı (surface haptics) nedir, ne değildir anlatmaya çalışalım.
Dokunmatik ekranlar üzerinden geri bildirim olarak tanımlayabileceğimiz yüzey dokunsalı alanında şu anda üç farklı yöntem üzerinde çalışılıyor. Bunların ilkine zaten mobil telefonlardan aşinayız: titreşimsel geri bildirim (vibrotactile haptic feedback). Aslında bütün yaptığı, bir yere bastığınıza ya da dokunduğunuza dair (örneğin, telefonda yazı yazarken veya bir numara ararken hissettiğiniz küçük titreşimler) “doğrulama” hissi vermek olsa da, kullanım açısından oldukça faydalı. Her ne kadar bu titreşimi bir noktada yoğunlaştırmak henüz mümkün olmasa da, şimdilik 1 dolara satılan bu titreşim motorlarıyla bütün bir ekranı titretmek mümkün. İleride, birden çok titreşim motoru kullanıldığında, titreşimin yönüne, süresine ya da zamanlamasına bağlı olarak, cebinizden telefonu çıkartmadan, arayanın kim olduğunu “hissedebileceksiniz”.
Diğer bir yöntemse, henüz araştırma laboratuvarlarında çalışılan ve piyasada mevcut olmayan, ultrasonik titreşim teknolojisi. Burada, telefon yüzeyinin saniyede 20 bin salınımından fazla titreşim yapmasından bahsediyoruz ki bu, titreşim sesinin kullanıcı tarafından duyulmaması demek. Marifeti sessizliği değil elbette, yarattığı hava basıncı sayesinde yüzeydeki sürtünmeyi değiştirmek mümkün olabiliyor. Burada artık ucuz titreşim motorlarından daha gelişmiş ince “piezo film” teknolojisine geçiş yapıyoruz. Bu filmler mobil cihazın cam yüzeyine yapıştırılıp belli bir frekansta dalgalı voltaj uygulandığında yine aynı frekansta periyodik şekilde genleşip büzüşüyor ve bu telefonun yüzeyinde bir titreşim oluşturuyor. Bu titreşimler sonucunda parmak ucu ile yüzey arasında bir hava yastığı oluşuyor ve sürtünme azalıyor (aslında, benzeri bir prensip AVM’lerde hava hokeyi oyunu masalarında kullanılıyor, masanın yüzeyindeki deliklerden üflenen hava, disk ile masa yüzeyi arasındaki sürtünmeyi azaltıyor ve diske vurulduğunda kolayca kaymasını sağlıyor). Ama söylediğimiz kadar kolay olmuyor tabii bu iş; bu etkiyi yaratabilmek için yüksek voltaj gerekiyor. Yüksek voltajı sağlamak da güç istiyor. Bunun “cep telefonu” sözlüğündeki yeri bataryanızın (hadi şarjınızın diyelim) çabuk tükenmesi. Haptik teknolojisi mi, uzun pil ömrü mü? Şimdilik sanki bu karşılaşmanın galibi pil! İşte ultrasonik titreşim ile dokunsal geri bildirim sağlamaya çalışan araştırmacıların aşmaları gereken zorluk da bu.
Koç Üniversitesi Mekatronik ve Robotik Laboratuvarı sakinleri -yüksek lisans ve doktora öğrencileri- Laboratuvar’ın Direktörü Çağatay Hocaları ile haptik projelerini tartışıp, henüz tren kaçmadan, yeni fikirler geliştirmenin ne kadar büyük bir fırsat olduğunun farkındalar.
Koç Üniversitesi Mekatronik ve Robotik Laboratuvarı sakinleri -yüksek lisans ve doktora öğrencileri- Laobratuvar’ın Direktörü Çağatay Hocaları ile haptik projelerini tartışıp, henüz tren kaçmadan, yeni fikirler geliştirmenin ne kadar büyük bir fırsat olduğunun farkındalar.Böyle basitçe anlatmaya çalıştığımıza bakmayın, henüz bu işin fiziği tam olarak anlaşılabilmiş değil; Koç Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi ve Mekatronik ve Robotik Laboratuvarı Direktörü Prof. Dr. Çağatay Başdoğan ve ekibi de bunu araştırıyor. PNAS’ta yayımlanan makalelerinde, parmağımızı yüzeye dokundurduğumuzda bir hissiyat oluşmazken, yüzeyde hareket ettirdiğimiz anda sürtünme hissetmemizin sebeplerini açıklıyorlar. Burada yola çıkış noktaları, “Bir şeyler değişiyor olmalı ki, biz bunu sürtünme olarak algılıyoruz” olmuş. Başdoğan ve ekibi sürtünme konusunda dünya çapında tanınmış bir uzman olan ve Almanya’daki Peter Grünberg Enstitüsü’nde araştırmalarını sürdüren Dr. Bo Persson ile bu çalışmada güçlerini birleştirmişler. Üzerinde yoğunlaştıkları konu parmağın “gerçek” temas alanı olmuş. Gerçek temastan kasıtları nano ölçekte bir yapışma olduğu için, harekete geçtiğinde yüzeyden normal yönde rahatlıkla ayırabildiğimiz parmağımız sürtünme yönünde daha büyük bir kuvvetle karşılaşıyor. Bunun nedeni de parmağın hareketi sırasında ekranın yüzeyi arasındaki hava boşluğunun değişmesiyle yapışma ve çekme etkilerinin artması. Bu da, kullanıcıya sürtünme kuvvetinde bir değişim olarak yansıyor. İşte Başdoğan ve ekibinin çalışmasını farklı kılan da parmağın gerçek temas alanının olayın fiziğine olan etkisini göstermiş olmaları.
Prof. Dr. Çağatay Başdoğan 2002’de Koç Üniversitesi’ne katılmadan önce, 1999-2002 yılları arasında California Teknoloji Enstitüsü’ne (Caltech) ait NASA-Jet Tahrik Laboratuvarı’nda (NASA-Jet Propulsion Laboratory) kıdemli araştırma uzmanı olarak çalıştı; Mars yüzeyinden elde edilen stereo kamera görüntülerden 3-boyutlu modellerin oluşturulması ve Dünya’ya sıkıştırılmış olarak gönderilen bu modellerin dokunsal görüntülenmesi (haptic visualization) üzerine araştırmalar yaptı. 1996-1999 yılları arasındaysa Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) Elektronik Araştırma Laboratuvarı’nda uzman araştırmacı ve proje yöneticisi olarak, 3-boyutlu sanal ortamlarda dokunma hissi sağlayan kuvvet geri beslemeli haptik robot kolları üzerine çalışmalar yaptı. Prof. Dr. Başdoğan doktora derecesini 1994 yılında Southern Methodist Üniversitesi’nden aldı ve iki sene Northwestern Üniversitesi araştırma parkında Musculographics isimli bir şirkette araştırma uzmanı olarak çalıştı. Prof. Dr. Başdoğan insan-makine etkileşimi, kontrol sistemleri, robotik, mekatronik, biyomekanik, medikal simülasyon, bilgisayar grafiği ve sanal dünyalar alanlarında araştırma ve geliştirme çalışmaları yürütüyor. Özellikle insan ve makine dokunsalı (human and machine haptics) alanında yaptığı çalışmalar ile tanınıyor. Şu anda, IEEE Transactions on Haptics dergisinde yardımcı baş editör, IEEE Transactions on Mechatronics, Presence: Teleoperators and Virtual Worlds (MIT Press) ve Computer Animation and Virtual Worlds (Wiley) dergilerinde ise yardımcı editör olarak görev yapıyor. Pek çok konferansın organizasyon ve program komitesinde yer almasının ötesinde, 2011 yılında İstanbul’da düzenlenen IEEE World Haptics konferansının da başkanlığını yaptı.
Uygulayacak olsak…
İnternetten alışverişi kimimiz gerçekten seviyoruz kimimiz de vakitsizlikten tercih ediyoruz; ama illa ki yapıyoruz. Ne var ki, ekranda gördüğümüzün gerçek olduğuna inanmak, çoğu zaman da gözümüzde canlandırmaktan başka çaremiz yok. Peki, size o çok beğendiğiniz ceketin kumaşının, dokusunun nasıl olduğunu ekrana dokunarak bizzat hissedebileceğinizi söylesek? Başdoğan ve ekibinin geliştirdiği teknoloji ile pütürlü, pürüzlü bir dokunun hissiyatını mobil bir cihazın ekranından yansıtmak artık mümkün. Bir diğer çok yararlı uygulama alanıysa, görme engelliler için dokunsal arayüzler. Örneğin, bir bar grafiğinin farklı barları için yaratılan farklı sürtünme hissi sayesinde, grafiği görmeden yalnızca dokunarak okumak ve anlamak mümkün olacak.
Dokunmatik ekranlar birçok konuda hayatımızı kolaylaştırsalar da, bir konuda tuşlu telefonların pabucunu dama atamıyorlar: telefona bakmadan mesaj yazma ya da bir numarayı arama. İşte yine ekranda yaratılacak değişken sürtünme alanları sayesinden bu zorluğu da aşacağa benziyoruz. Aynı şekilde otomobil kullanan birinin yine dokunmatik ekran içeren bir ön panelde belki bir ayarlama yapmak için (örneğin klimanın derecesini ayarlamak) bir yerlere dokunması gerecek ama bunu ekrana bakmadan yapması mümkün değil. Halbuki, haptik teknolojisi sayesinde artık mümkün olabilecek ve bu sayede gözlerini yoldan ayırması gerekmiyecek. Zaten bu teknolojinin iddialı olduğu mevzulardan biri, otomobil örneğinde olduğu gibi, diğer teknolojilerin istemeyerek de olsa yarattıkları “dikkat dağıtma” konusunda getireceği iyileştirici etki.
Ve tabii, belki de en bereketli alan oyun dünyasını da es geçmemek gerek. Kim istemez ki, sapanı çekerken oluşan sürtünme ile daha etkili bir fırlatış gerçekleştirmeyi ya da havada çılgınlar gibi doğradığınız meyvelerin her birinde farklı bir dokunsal etki oluşmasını?
Eğitim yine bu teknolojinin en rağbet göreceği alanlardan biri; her şeyi bir kenara bırakın en azından sürtünme kuvvetini öğrenirken öğrenciler ekranda bunu bizzat deneyimleyebilecekler.
Dokunmak ne kadar gündelik hayatın parçasıysa aslında kullandığımız teknolojilerin de o kadar içinde olacak. Teknoloji dünyasının çok kullandığı ve tükettiği görsel ve işitsel özelliklere dokunsal özellikleri ekleyen marka, muhtemelen ipi göğüsleyecek; şu voltaj ve çoklu dokunma sorunları da bir aşılırsa… Ama devir değişti, artık 19. ya da 20. yüzyılda olduğu gibi bilim insanları karanlık, izbe laboratuvarlarında yaptıkları buluşun kıymetini bilecek girişimcinin bir gün kapıdan içeri girmesini beklemiyor. Tüm kullanıcılar birbirlerinden haberdar: bilim insanları, üreticiler, tüketiciler… Dolayısıyla ihtiyacı yaratmak da, karşılamak da çok hızlı etkileşim ve üretim için harekete geçmeyi gerektiriyor.
Haptik teknolojisi şimdilik az sayıda laboratuvarda çalışılıyor olsa da, her geçen gün bu alanın çekiciliğine kapılan araştırmacı ve firma sayısı artıyor. Belki de pek yakında cebimize girecek ya da ekrandan bize el sallayacak.
Kaynak: kurius.ku.edu.tr