انجمن انفورماتیک ایران انجمن انفورماتیک ایران انجمن انفورماتیک ایران
گزارش کامپیوتر شماره 234, ویژه مرداد و شهریور ماه 96 منتشر شد. جمعه  ٠٣/٠٩/١٣٩٦ ساعت ١٦:٢٠
 

محیط‌های مجازی، لزوم تحقق یک رویا
محمد گنج‌تابش
استادیار دانشکده ریاضی، آمار و علوم کامپیوتر دانشگاه تهران
پست الکترونیکی: mgtabesh@ut.ac.ir
صدف آرزومند
پست الکترونیکی: sadafarezoomand@yahoo.com


 

۱) خاطره‌ای از آینده
امروز دوشنبه مورخ ۱۸ اردیبهشت سال ۱۴۰۸ هجری شمسی بود. صبح، بعد از یک خواب خوب و آرام از خواب بیدار شده، پس از یک دوش آب سرد صبحانه کاملی را در کنار همسرم میل نمودم. سپس به اتاق کار کوچک خود رفته و پشت کامپیوتر خود نشستم. خوشبختانه با توسعه سیستم‌های نرم‌افزاری، این روزها فقط برای تفریح از خانه خود خارج می‌شوم. بعد از ورود به سیستم ایران مجازی، بلافاصله خود را به دفتر کار خود در دانشگاه تهران رساندم (حدود بیست سال قبل، هر روز نزدیک به دو ساعت از وقت خود را صرف تردد بین خانه و دانشگاه می‌کردم). یکی از دانشجویان دوره دکتری در مقابل دفترم منتظر من بود که به محض ورود به سیستم ایران مجازی توانستم با او صحبت کرده و به سؤالاتش جواب دهم. یکی دیگر از دانشجویانم را نیز از طریق همین سیستم ملاقات کرده و مشکلات مربوط به پایان‌نامه‌اش را بررسی نمودم. پس از آن در ساعت ۱۰ برای تدریس از طریق سیستم ایران مجازی وارد کلاس شماره ۲۲۱ شده و درس خود را از خانه برای دانشجویان ارایه کردم. از بین ۲۸ دانشجوی حاضر در کلاس، ۱۲ نفر به صورت فیزیکی و ۱۶ نفر از طریق سیستم در کلاس شرکت کرده بودند. پس از اتمام کلاس، برای صرف ناهار از این سیستم خارج شده و به آشپزخانه مراجعت نموده و به صرف نهار پرداختم. پس از صرف نهار، دوباره وارد سیستم ایران مجازی شدم و با استفاده از آن به دفتر خود در دانشگاه رفته و در جلسه پژوهشی دانشکده شرکت کردم. هیچ یک از همکاران به صورت فیزیکی در دانشگاه حضور نداشتند و همگی از طریق این سیستم در جلسه شرکت کرده بودند (حتی یکی از آن‌ها از اروپا وارد این سیستم شده بود). پس از اتمام جلسه در ساعت 16، از سیستم ایران مجازی خارج شده و به اتفاق همسرم به پارک رفتیم و سپس برای صرف شام خود را به رستوران رساندیم.

۲) تاریخچه
هر «محیط‌ تعاملی مجازی» بخشی از دنیای واقعی را در قالب یك محیط دیجیتال به كمك كامپیوتر و یا شبكه‌ای از كامپیوترها شبیه‌سازی می‌كند. به عبارت دقیق‌تر، محیط‌ تعاملی مجازی تلفیقی از گرافیك سه‌بعدی، فناوری شبیه‌سازی، واقعیت مجازی ، صدا روی پروتكل اینترنت و ابزارهای رسانه‌ای قوی برای كاربران جهت ارتباط نامحدود، شركت و جستجو در زمینه‌های گوناگون است.
در ابتدا، محیط‌های مجازی جزء ابزارهای طرّاحی بازی‌ها محسوب می‌شدند تا این‌كه به تدریج به ابزاری برای دانش‌آموزانی تبدیل گشتند كه قصد تبادل اطلاعات را در قالب دوره‌های آموزشی مختلف داشتند. امروزه محیط‌های مجازی در سایر زمینه‌های زندگی انسان‌ها نیز پیشرفت چشم‌گیری از خود نشان داده‌اند. بنابراین، از آنجا كه این محیط‌ها به كمك ابزارهای بازی متولّد شدند، اصطلاحات به‌كار رفته در آن‌ها نیز اغلب اصطلاحاتی است كه در صنعت بازی‌های كامپیوتری رواج دارند. از این رو، برای مثال، افرادی كه با محیط مجازی در تعامل هستند به جای «كاربر»، «بازیكن» خوانده می‌شوند و فعّالیت‌های تعاملی آن‌ها با محیط «بازی كردن» نامیده می‌شود.
تاریخچه واژه «محیط‌ مجازی» خود قابل تأمّل است. در طی سالیان متمادی، كلمات، اصطلاحات و سرنام واژه‌های مختلفی برای توصیف ماهیت این مفهوم به كار گرفته شدند كه البتّه هیچ یك موفقیت چندانی كسب نكردند. در ابتدا، محیط‌های مجازی به نام «زندان‌های چند نفره» (MUD ) شناخته می‌شدند، زیرا اغلب پیاده‌سازی آن‌ها منحصر به موضوعات رزمی بود.
اوّلین محیط مجازی بر اساس متن بود. بدین معنا كه كلیه تعامل‌ها در قالب كلمات- به جای تصاویر- اتفاق می‌افتاد. بنابراین، بامعرّفی  گرافیك كامپیوتری تحوّل بزرگی در این زمینه به وجود آمد كه باعث تمایز MUDهای متنی از MUDهای گرافیكی شد. بازی‌های این دوره به نام جهان‌های پایدار نامیده می‌شدند ولی زمانی كه به تدریج قابلیت تعامل افراد بیشتری با هم فراهم شد این جهان‌ها به MMORPG تغییر نام یافتند.
آنچه لازم است مورد تأكید قرار گیرد، آن است كه محیط مجازی با «واقعیت مجازی» متفاوت است. در واقعیت مجازی بازیكنان با سخت‌افزار تعامل دارند و ارتباط از طریق دستكش‌های داده‌ای وكلاه‌های مخصوصی برقرار می‌شود.

۳) محیط‌های مجازی چیستند؟
مفهوم محیط مجازی با خصایصی عجین شده است كه آن را از سایر محیط‌های غیرواقعی قابل تشخیص می‌سازد. مهمترین این خصایص به شرح زیر می‌باشند:

  • محیط مجازی به‌طور خودكار شامل قوانینی است كه بازیكنان را قادر به ایجاد تغییرات می‌كند. این قوانین «فیزیك محیط مجازی» را تشكیل می‌دهند.
  • هر بازیكن در قالب یك شخصیت در محیط، موجودیت می‌یابد كه به وسیله آن از سایرین متمایز می‌شود و دیگران می‌توانند به كمك این شخصیت با او ارتباط برقرار كنند.
  • تمامی تعاملات به صورت بیدرنگ انجام می‌شود. یعنی، وقتی بازیكن عملی را انجام می‌دهد بلافاصله بازخورد آن را از محیط دریافت می‌كند.
  • این محیط بین همه بازیكنان مشترك است.
  • محیط (تاحدّی) پایدار است وحتّی چنانچه هیچ بازیكنی با آن در تعامل نباشد وجود داشته و توسعه می‌یابد.

برای روشن شدن مطلب به مثال‌های زیر توجه كنید:

  • یك اتاق گفتگو نمی‌تواند یك محیط مجازی تلقّی گردد زیرا در آن هیچ چیز به شكل فیزیكی وجود ندارد.
  • یك بازی جنگی نیز نمی‌تواند محیط مجازی باشد زیرا بازیكن آن، شخصیت منحصر به فردی ندارد.
  • یك بازی یك نفره نیز جزء گروه محیط‌های مجازی به شمار نمی‌آید زیرا بین بازیکنان مشترك نیست.
  • بازی‌هایی كه در آن‌ها شخصیت اصلی كشته می‌شود نیز جزء این گروه به حساب نمی‌آیند زیرا در آن‌ها محیط با از بین رفتن شخصیت بازیكن از بین می‌رود.

پس با ملاحظه اصول ذكر شده تقریباٌ به راحتی می‌توان محیط مجازی را از سایر محیط‌ها تشخیص داد.

۴) معماری محیط‌های مجازی
ویژگی اصلی محیط مجازی قابلیت چند بازیكنی بودن آن است. چند بازیكنی بودن به معنای آن است كه بازیكنان باید بتوانند به نوعی با هم ارتباط برقرار كنند تا تعامل آن‌ها ممكن گردد. می‌دانیم كه دو پروتكل اصلی ارسال اطلاعات در اینترنت TCP و UDP است. بر این اساس، می‌توان شیوه اتصال كامپیوترها به یكدیگر را تشریح نمود.
۱-۴)  معماری نظیر به نظیر :
منظور از معماری شبكه نظیر به نظیر آن است كه هر ماشین به ماشین دیگر در یك شبكه به‌طور مستقیم وصل شود. به عبارت دیگر، در این معماری هر كامپیوتر به طور مستقیم از كامپیوترهای موجود در شبكه تقاضا می‌گیرد و به آن‌ها تقاضا می‌دهد.
یك مزیت این روش آن است كه هیچ كامپیوتری تحت عنوان سرویس‌دهنده وجود ندارد و چنانچه هر یك از كامپیوترهای موجود در شبكه آسیب ببیند سایر كامپیوترها به كار خود ادامه خواهند داد و خرابی در شبكه منتشر نخواهد شد. مزیت دیگر این روش كوتاه‌شدن زمان پاسخ‌گویی نسبت به مدل مشتری– سرویس‌دهنده است زیرا هیچ سیستم رابطه‌ای وجود ندارد.
با این حال این روش اشكالاتی نیز دارد كه مانع استفاده آن در سطح گسترده و در محیط‌های مجازی با تعداد بازیكنان زیاد می‌گردد. اشكال عمده این روش آن است كه چون هیچ سیستم سرویس‌دهنده‌ای وجود ندارد لازم است كه تمام داده‌های روی شبكه روی هر كامپیوتر به صورت محلی كپی شود. به این ترتیب بازیكنان به تمامی داده‌های اصلی بخصوص داده‌های مهم دسترسی پیدا می‌كنند و امكان رخنه‌گری برای افرادی كه قصد تخریب سیستم را دارند، به وجود می‌آید. علاوه بر این چون كامپیوترها دو به دو با هم ارتباط دارند تعداد ارتباطات با افزایش تعداد گره‌ها در شبكه به صورت تصاعدی زیاد می‌شود.

تصویر 1-1 (معماری نظیر به نظیر)

 

 

۲-۴) معماری مشتری‌-  سرویس‌دهنده
منظور از معماری مشتری- سرویس‌دهنده آن است كه در مركز شبكه یك سیستم سرویس دهنده قرار دارد كه سایر كامپیوترها به آن اتصال دارند و كلیه تقاضاها از طریق این سیستم ردّ و بدل می‌شوند. امروزه، اغلب جهان‌های مجازی از این شیوه اتصّال بهره می‌برند. این معماری بین توسعه‌دهندگان متفاوت است ولی می‌توان آن را در قالب یك طرّاحی كلّی به صورت زیر رسم نمود:    

تصویر 1-2 (معماری مشتری- سرویس دهنده)
شیوه كار به صورت زیر است:
در مركز سیستم «پایگاه داده كاربر» قراردارد. این پایگاه داده در واقع یك ماشین سریع است كه شامل نرم‌افزاری است كه بر روی آن اجرا می‌شود و دارای حافظه‌ای با گنجایش بسیار زیاد است كه بخشی از آن برای نگهداری ركورد بازیكنانی است كه در جهان مجازی ثبت‌نام شده‌اند. همچنین بخش‌هایی از قبیل هزینه‌ها و مدیریت سرویس به مشتریان نیز نیاز به دسترسی به پایگاه داده دارند كه در شكل نشان داده نشده‌اند.
بازیكنان راه‌های گوناگونی برای اتصّال به محیط مجازی دارند. روش اصلی استفاده از یك كامپیوتر شخصی به عنوان سرویس گیرنده است.  به همین ترتیب، سرویس گیرنده ممكن است یك جستجوگر یا یك دستگاه موبایل باشد.
ارتباط به وجود آمده به كمك یك پایانه مدیریت می‌شود. این سیستم می‌توانند با هر دو سکّوی مشتری و پایگاه داده كاربر رابطه برقرار كنند.
نرم‌افزار محیط مجازی در سرویس‌دهنده‌ها ذخیره می‌شود. زمانی كه بازیكن تصمیم به دسترسی به محتوای محیط مجازی گرفت، سیستم پایانه به سرویس‌دهنده تقاضا می‌دهد ولی سیستم سرویس‌دهنده نیازی به دسترسی به پایگاه داده ندارد زیرا با شخصیت‌ها به جای بازیكنان سروكار دارد.

۵) امنیت:
نرم‌افزار مشتری می‌تواند مورد رخنه‌گری واقع شود. در برخی از محیط‌های مجازی این موضوع مشكلی ایجاد نمی‌كند ولی در برخی دیگر این مشكل، جدّی محسوب می‌شود. به زبان ساده، تمامی بسته‌هایی كه از سیستم مشتری به سیستم سرویس‌دهنده ارسال می‌شوند باید بررسی شوند. همچنین تصحیح خطاهای سخت‌افزار و لایه‌های انتقالی باید امنیت سرویس‌دهنده را تضمین كند.
در حقیقت، سیستم سرویس‌دهنده نمی‌تواند مشتری قابل اعتماد را از غیر قابل اعتماد تشخیص دهد. در این موارد با ارسال یك كد ناامن از سوی مشتری و اجرای آن توسط سرویس‌دهنده، سرویس‌دهنده خراب می‌شود. متأسفانه برخی مشتریان این عمل را به منظور استفاده رایگان از محیط‌های مجازی انجام می‌دهند. از این رو برنامه‌نویسان محیط‌های مجازی از طرق گوناگون مانند كدگذاری و یا پرسش سؤالات امنیتی و... راه را برای رخنه‌گران می‌بندند. بنابراین، برنامه‌نویسان هرگز نباید كدهای بحرانی و مهم را در دسترس مشتری قرار دهند. طرّاحان در این موارد نگران این موضوع هستند كه چگونه آسیب‌های وارد شده و كشف نشده را برطرف كنند.
اشكالات موجود در طرّاحی خود می‌تواند عامل ناامنی باشد. برای مثال شناسایی «دزد» در جهان واقعی تقریباً ساده است ولی در محیط مجازی چون با شخصیت‌ها سروكار داریم و نه با افراد واقعی، این یك مشكل بزرگ است. به طور دقیق‌تر، اگر دو بازیكن بتوانند نام‌های یكسانی برای شخصیت خود انتخاب كنند، آنگاه چنانچه این دو بتوانند به جای یكدیگر ظاهر شوند، یك اشكال در طرّاحی محسوب می‌شود. این اشكال به «مسئله نام‌گذاری» معروف است.
این‌ها از جمله مواردی هستند كه می‌توانند امنیت یك محیط مجازی را به خطر بیندازند. واضح است كه پوشش دادن و حلّ تمامی این موارد در محیط مجازی كاری مشكل یا شاید غیرممكن است ولی طرّاحان و برنامه‌نویسان می‌توانند با ترسیم یك راهبرد دقیق بر بسیاری از این اشكالات غلبه كنند.

۶) بازیكنان
آنچه در زمینه ساخت محیط‌های مجازی اهمیت دارد بررسی آمار و اطلاعات به دست آمده از آن‌هاست. زیرا با در دست داشتن اطلاعات می‌دانیم كه مخاطبان ما از چه گروهی هستند و همچنین خواهیم توانست به روش‌هایی برای جذب این افراد به محیط خود اقدام کنیم. از این رو لازم است كه برای تحلیل این آمارها نظریه‌هایی را برای محیط‌های مجازی ارائه دهیم؛ برای تقریباً دو دهه، هیچ‌گونه نظریه‌ای در زمینه محیط‌های مجازی وجود نداشت. این روند در سال 1996 با انتشار مقاله‌ای در مجلّه «تحقیقات MUD » تغییر كرد . این مقاله آغازی بر نظریه پردازی در زمینه محیط های مجازی بود.
در محیط هایی كه برای سرگرمی طرّاحی نشده‌اند، افراد برای دستیابی به مقصود خاصی اقدام به ورود در محیط مجازی می‌کنند. این مقاصد ممكن است در دنیای واقعی از اهمیت برخوردار باشند. برای مثال، ورود به یك محیط مجازی برای یادگیری یك زبان می‌تواند یك دلیل برای شركت در آن محیط باشد. با این وجود، كسر بزرگی از افراد، از محیط مجازی برای سرگرمی استفاده می‌كنند. در سال 1989 و 1990 یك بررسی در مورد سوأل «مردم از MUD چه می‌خواهند؟» به عمل آمد. بر این اساس بازیكنان در چهار گروه دسته‌بندی شدند:

  • به دنبال هدف : این گروه از مردم به جنبه بازی گونه محیط مجازی ارجحیت می‌دهند. آنان كارهایی را دوست دارند كه در آن‌ها یك هدف دنبال می‌شود و از این جهت با شخصیت خود در محیط مجازی به جستجو می‌پردازند.
  • اجتماعی : این گروه شامل افرادی است كه به دنبال تعامل با سایرین هستند و بیشتر به جنبه سرگرمی توجه دارند.
  • كاوشگر :این گروه از افراد به دنبال اكتشاف هستند و هدف آن‌ها جستجو در محیط مجازی برای بالا بردن سطح آگاهی است وبرای گذراندن وقت به محیط‌های مجازی روی می‌آورند.
  • قاتلین : افرادی كه هدف آن‌ها سلطه بر دیگران است. یك راه كلاسیك برای این‌ها حمله به سایرین یا حداقل محدود كردن زندگی بر آنان است و به محیط مجازی به دید محلی برای ورزش و جنگ می‌نگرند.

بهتر است این دسته‌بندی را در یك بیان رسمی و كوتاه انجام دهیم. این طبقه‌بندی در شكل زیر در قالب یك نمودار دو بعدی صورت گرفته است.

تصویر 1-3 (نمودار گرایش بازیكنان)

همان‌گونه كه از نمودار بر می‌آید، گروه بازیكنان از دو بعد توصیف می‌شوند. محور x نمایشگر این است كه تا چه حد بازیکنان به محیط یا افراد تمایل دارند ومحور y نمایانگر علاقه افراد به عمل كردن یا تعامل كردن است. (عمل كردن به یك فعالیت با هدف خاص اطلاق می‌شود.)  بنابراین:

  • افراد به دنبال هدف، به عمل كردن در محیط گرایش دارند.
  • افراد كاوشگر، به تعامل با محیط علاقه‌مند هستند.
  • افراد اجتماعی، برای تعامل با افراد دیگر كوشش می‌كنند.
  • قاتلین، به اجرای اهداف خویش روی سایر بازیكنان می‌اندیشند.

لازم به تذكّر است كه می‌توان دسته‌بندی‌هایی را با در نظر گرفتن پارامترهای بیشتری انجام داد و این روش دسته‌بندی تنها یكی از انتخاب‌ها است.

 ۷) طرّاحی محیط مجازی
۱-۷) جغرافیا
طرّاحان محیط‌های مجازی معمولاٌ پیش از همه چیز نقشه‌ای را از آنچه در فكر دارند پیاده‌سازی می‌كنند. مزیت طرّاحی نقشه، علاوه بر پیاده‌سازی ایده‌های پیشین، خلق ایده‌های جدید است. نقاشی كردن روی كاغذ به معنای طرّاحی جغرافیای محیط مجازی نیست. بلكه منظور ایجاد یك طرح كلّی برای نمایش اصول محیط مجازی است. البته طراحی اجزای محیط مجازی به تنهایی راه درستی برای ساخت كل محیط نیست بلكه لازم است كه از یك دیدگاه بالا به پایین شامل مراحل مختلف تبعیت نمود؛ این مراحل كه به سطوح انتزاع جغرافیایی معروف هستند، به شرح زیر می‌باشند:

  • جهان
  • بخش
  • منطقه
  • ناحیه
  • اتاق

این مراحل درهر محیط مجازی ممكن است با نام‌های مختص به خود به كار روند.
چیدمان هر محیط مجازی وابسته به كاربرد آن است. برای مثال، محیط مجازی برای یك پایگاه فضایی شامل چندین ستاره و سیاره است. همچنین مقیاس می‌تواند در این زمینه طراحی، نقش تعیین‌كننده‌ای داشته باشد یعنی ممكن است نیاز به طراحی خورشید، ماه، قاره‌ها، اقیانوس‌ها، كوه‌ها، بیابان‌ها، و خیابان‌ها و ...  وجود داشته باشد. پس اهداف اصلی طراح در این زمینه عبارتند از:

  • خلق یك نقشه كلی و منطقی. منظور از نقشه منطقی، طرحی است كه با كلیات محیط واقعی مغایرت نداشته باشد. برای نمونه، رودخانه‌ها همیشه از كوه به دریا سرازیر می‌شوند و یا این‌كه جنگل‌ها نمی‌توانند در جایی در وسط بیابان قرار داشته باشند. این اصل «سازگاری جغرافیایی» نامیده می‌شود.
  • بخش‌بندی محیط به‌طوری كه بتوان بازیكنان را دسته‌بندی كرد زیرا ممكن است محیط بیش از اندازه بزرگ شود.
  • امكان توسعه در محیط و اجرای ایده‌های نو توسط بازیكنان.
  • پی‌ریزی قوانین وسیستم‌های اجتماعی و اقتصادی منطقی و با معنا.
  • جذاب ساختن محیط مجازی برای بیش از یك نوع بازیكن.
  • القای ایده‌های جدید به بازیكنان.

جغرافی‌دانان می‌توانند از دیدگاه‌های متنوعی به جهان واقعی بنگرند. ولی یك بازیكن معمولی به‌طور پیش فرض یك جغرافی‌دان نیست ولذا ممكن است طرّاحی برخی پدیده‌ها با وجود سازگای جغرافیایی، از نظر او خطا به شمار بیایند. از این منظر لازم است كه سطوح انتزاع جغرافیایی كه پیش‌تر از آن‌ها نام برده شد به صورت دقیق‌تری تشریح گردند.
بخش‌ها، قسمت‌های كاربردی و قابل دسترسی در محیط مجازی هستند و هدف اصلی از ایجاد آن‌ها نمایش مرزهای جغرافیایی می‌باشد. برای مثال، یك رودخانه در محیط مجازی تنها در محدوده بخش تعریف‌شده جریان دارد و خارج از این محدوده وجود خارجی ندارد. به عبارت ساده‌تر، به كمك بخش می‌توان تمامی محدوده‌ها و مرزها را در محیط مجازی مشخص نمود.
منطقه، بخشی از یك قلمرو یا سرزمین است كه با تعریف یكسری ویژگی از سایر مناطق جدا شده‌اند. برای مثال، « قطب شمال» یك منطقه به شمار می‌رود چرا كه دارای ویژگی‌هایی از قبیل سرمای هوا، یخبندان و پوشش گیاهی خاص است كه آن را از سایر مناطق متمایز می‌کند.
ناحیه، زیرمجموعه‌ای از منطقه است كه شامل یک پدیده جغرافیایی می‌باشد. برای مثال، كوه، تپه، دره، آتشفشان و... ناحیه‌ای در یك منطقه محسوب می‌شوند.
هر ناحیه از تعدادی اتاق تشكیل شده است و این اتاق‌ها در واقع محلّی برای تعامل بازیكنان با محیط مجازی محسوب می‌شوند. اگرچه تعریف دقیق این‌كه اتاق چیست و شامل چه چیزهایی می‌شود به شیوه نمایش محیط مجازی برای بازیكنان آن باز می‌گردد. گزینه‌های موجود عبارتند از:

  • گره‌ها
  • مختصات دو بعدی
  • مختصات چند ضلعی 

گره‌ها نقاطی با امكان اتصال بی‌شمار به سایر نقاط هستند. معمولاٌ یك گره، كوچكترین واحد از محیط مجازی را نشان می‌دهد كه بازیكن می‌تواند در آن قرارگیرد. در این مورد اتاق یك گره تعریف می‌شود.
مختصات دو بعدی تعمیمی از سسیستم گره‌هاست كه به یكدیگر ارتباط داده شده‌اند. بنابراین فضای حاصل از مختصات دو بعدی می‌تواند بین چندین بازیكن به اشتراك گذاشته شود. در این مدل نیز اتاق مجموعه‌ای از گره‌هاست. به این ترتیب هر دو گزینه گره و مختصات دو بعدی یك فضا را توصیف می‌كنند. ولی مختصات چند ضلعی به كمك محدوده‌ها توصیف می‌شود. به عبارت بهتر، دنیای شخصیت‌ها محدود به صفحاتی می‌شود كه نمی‌توانند در آن‌ها حركت كنند.
همان‌گونه كه از توضیحات بالا بر می‌آید تعریف محیط مجازی به صورت مختصات، نمایش آن را به صورت گرافیكی ممكن می‌سازد. به علاوه، مختصات چند ضلعی نسبت به مختصات دو بعدی دقت كمتری دارد و در عوض انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. به همین دلیل شخصیت‌ها در مختصات چند ضلعی تعریف می‌گردند. همچنین مفهوم اتاق در مختصات چند ضلعی بر خلاف مختصات دو بعدی از حالت گسسته خارج شده و شخصیت‌ها می‌توانند بین اتاق‌ها جابه‌جا شوند. نتیجه آن‌كه، محیط مجازی ساخته شده بر اساس مختصات چند ضلعی توانایی تعریف اجزای بیشتری با قابلیت‌های بهتری را خواهد داشت. برای نمونه، اشیای بسیار بزرگ می‌توانند با زاویه دلخواه دوران كنند حال آن‌كه تعریف چنین چیزی در مختصات دو بعدی بسیار مشكل خواهد بود.
یكی از مسائلی كه در هر سه این سیستم‌ها مطرح می‌شود آن است كه با توجه به محدود بودن فضای مختص هر یك از این سیستم‌ها در لبه‌ها چه باید كرد؟ برای مثال، اگر شخصیت مرتباً به سمت شرق حركت كند چه باید كرد؟ برخی راه‌های پیشنهادی و قابل قبول عبارتند از:

  • بازگشت به جای اولیه: همانند آنچه در جهان واقعی وجود دارد اگر شخصیت مرتّب به شرق حركت كند مجدداً به جای اول باز خواهد گشت.
  • ساخت مانع فیزیكی: منظور ایجاد یك پدیده غیرقابل عبور مانند یك صخره كه نمی‌توان از آن بالا رفت و یا یك رودخانه كه نمی‌توان با شناكردن از آن گذر كرد و...
  • گیر انداختن در یك وضعیت خاص: به این معناست كه چنانچه شخصیت از محدوده مورد نظر بسیار دور شد، آن‌قدر در آن محدوده می‌ماند كه منجر به نابودیش می‌گردد.
  • اعلام كردن: منظور اعلام پیام خطایی در خصوص عدم اجازه عبور از محدوده است.
  • دیوار نامرئی: در این روش هیچ مانع قابل رؤیتی وجود ندارد تنها شخصیت نمی‌تواند به هیچ نحوی از محدوده خارج شود.

 از میان روش‌های ذكر شده روش ساخت مانع فیزیكی تاكنون در بین جهان‌های مجازی از محبوبیت بیشتری برخوردار بوده است.
 ۲-۷) عوارض زمینی
آنچه طراح از ظاهر محیط مجازی در ذهن می‌پروراند، به كمك عوارض زمینی به نمایش در می‌آیند. بنا بر این بسته به نوع وكاربرد محیط مجازی این عوارض متفاوت خواهند بود.
همانند آنچه در دنیای واقعی وجود دارد، می‌توان عوارض زمینی را به دو دسته ساخت بشر و پدیده‌های طبیعی تقسیم نمود؛ برای عوارض ساخت بشر تبیین ویژگی‌های مشترك به دلیل تنوع بسیار زیاد كاری مشكل خواهد بود. ولی بر خلاف آن برای عوارض طبیعی می‌توان ویژگی‌های كلی زیر را در نظر گرفت:

  • ارتفاع عارضه
  • جنس زمین (خاك، صخره، آب و ...)
  • پوشش گیاهی (چمن، بوته و ... )
  • پوشش سطح زمین (برف، خاكستر و ... )
  • جنس ماده پركننده اتمسفر(آب، هوا، بخار و ... )

روشن است كه ایجاد گزینه‌هایی برای تغییر صریح هر یك از ویژگی‌های مذكور می‌تواند قابلیت‌های متفاوتی به محیط مجازی اضافه كند.

 

۸) حركت
از آنچه كه پیشتر درباره گزینه‌های موجود در شیوه نمایش جهان مجازی گفته شد می‌توان نتیجه گرفت كه حركت به معنای جابه‌جا شدن بین گره‌هاست. به وضوح، بازیكن برای جابه‌جا كردن شخصیت باید دستور جابه‌جایی را به شیوه‌ای بیان نماید. برای این منظور به چهار روش اصلی می‌توان نقطه بعدی را كه شخصیت باید در آن قرار گیرد، اعلام نمود:

  • جهت‌های اصلی و فرعی: در این روش نقطه بعدی بر اساس جهت‌های اصلی یا فرعی در قطب‌نما مانند شمال، شمال غرب و غرب و ... تعیین می‌شود.
  • جهت‌های نسبی: در این روش، مبدأ نقطه كنونی شخصیت است و نقطه بعدی با توجه به نقطه كنونی از نقطه دید شخصیت تعیین می‌شود. برای مثال، روبروی شخصیت، دست چپ یا راست و پشت سر آن می‌توانند نقاط بعدی در این دستگاه باشند.
  • جهت‌های مفهومی: در این روش، با توجه به مفهوم تعریف شده، یک مبنا برای تعیین نقطه بعدی می‌شود. برای نمونه، ممكن است داخل یا خارج از یك محدوده خاص به عنوان یك مفهوم تعریف گردد.
  • جهت‌های نشانه‌گذاری شده: در این روش، حركت به سمت نقطه خاصی كه ویژگی بخصوصی را در بردارد انجام می‌پذیرد. مثلاً، حركت به سمت ساختمان دانشكده ریاضی می‌تواند نمونه‌ای از بیان جهت به این شیوه باشد.

با این حال در اكثریت محیط‌های مجازی دو بعدی از روش اول و در محیط‌های مجازی سه بعدی از روش دوم استفاده می‌شود. علت استفاده از روش اول در محیط مجازی دو بعدی ارائه یك دستگاه ثابت است. در محیط‌های سه بعدی نیز چون معمولاً دوربین بر فضای دید شخصیت، منطبق یا نزدیك به آن است، بهتر است از روش جهت نسبی استفاده شود.
در بحث جغرافیا و حركت در محیط مجازی یكی از مسائلی كه جالب توجه است، مسئله «گم شدن» است. برخی علل گم شدن در یك محیط به شرح زیرند:

  • وجود چشم‌اندازهای بدون مشخصه مانند بیابان‌ها.
  • وجود چشم‌اندازهایی با مشخصات تكراری مانند جنگل‌ها.
  • وجود چشم‌اندازهایی كه به ندرت تغییر می‌كنند مانند تپه‌ها و كوه‌ها.
  • وجود راه‌های پیچ در پیچ مانند ماز.

یكی از را ه‌های مفید برای جلوگیری از گم شدن استفاده از نشانه است ولی تاكنون تنها در مورد حركت پیوسته بحث شده است. در حالی‌كه كاراكترها می‌توانند حركت ناپیوسته نیز داشته باشند كه «جابجایی جهشی » نامیده می‌شود. این حركت نیز مانند حركت به سوی نشانه‌هاست با این تفاوت كه حركت به سمت نشانه‌ها روی یك مسیر پیوسته صورت می‌پذیرد.
از مطالب اخیر نتیجه این می‌شود كه در زمان طراحی محیط مجازی لازم است كه ابزارهایی از قبیل جهت، نشانه‌گذاری و نقشه و در صورت نیاز، جابجایی جهشی را در اختیار بازیكنان قرار دهیم تا بهتر بتوانند محیط مجازی را تجربه كنند.

۹)  اشیاء
عمدتاٌ اشیاء در جهان مجازی به صورت سلسله مراتبی طبقه‌بندی می‌شوند. این عمل همانند ویژگی ارث بری در برنامه‌نویسی شیء‌گرا امكان ایجاد اشتراك بین ویژگی‌های آن‌ها و همچنین نوعی یكپارچگی در ساختار محیط مجازی می‌گردد. البته یكی از ایرادهایی كه به این دیدگاه وارد است آن است كه ممكن است محیط مجازی محدود به یكسری استانداردها و قالب‌ها گردد. بنابراین، یكی از وظایف طراحان ایجاد امكاناتی جهت حفظ تنوع هر چه بیشتر در محیط مجازی می‌باشد. روش‌هایی كه اشیاء بر اساس آن‌ها طبقه‌بندی می‌شوند، متفاوتند. یكی از روش‌های اصلی همان‌گونه كه اشاره شد، سلسله مراتب «رده »  است كه هر شیء‌ به‌صورت یك نمونه از یك رده تعریف می‌شود.
 از دیگر روش‌های تعریف، سلسله مراتب «مركّب» است. در این روش، هر شیء‌ از اجزای مختلف تشكیل شده است. با این حال آنچه اهمیت دارد آن است كه در محیط مجازی هیچ یك از این اجزا به تنهایی ماهیتی نداشته و به عبارت بهتر، اشاره به هر یك از این اجزا به منزله اشاره به شیء‌ مركّب از اجزا است. برای نمونه، چنانچه نردبان را یك شیء‌ مركب در نظر بگیریم، موجودیتی به نام «پله نردبان» به تنهایی مفهومی نخواهد داشت.
روش سوم در طبقه‌بندی، سلسله مراتب «فضایی» است. بدین معنا كه اشیا به لحاظ موقعیت در فضا و نسبت به هم تعریف می‌شوند. اگرچه همان‌طور كه پیشتر گفته شد، در محیط مجازی ذاتاً با مختصات سر و كار داریم ولی برای بازیكن راحت‌تر است كه بتواند موقعیت اشیاء را نسبت به هم تعیین نماید. مثلاً، چنانچه بگوییم «لیوان روی میز قرار دارد» در واقع موقعیت لیوان را نسبت به میز تعریف نموده‌ایم.
 آخرین روش منسوب به سلسله مراتب «دربرگیرنده» است. دربرگیرنده‌ها، همان‌طور كه از نامشان بر می‌آید، دارای حجم مخصوص به خود می‌باشند كه با توجه به آن می‌توانند تعداد و حجم مشخصی از اشیاء را در خود جای دهند. دربرگیرنده‌ها نیز خود به دو دسته تقسیم می‌شوند:  

  • دسته اول دربرگیرنده‌هایی هستند كه اشیا را در داخل خود جای می‌دهند مانند كیف، جعبه و ...
  • دسته دوم اشیایی را در خارج از خود دربر می‌گیرند مانند رخت‌آویز

نكته آخر در رابطه با اشیاء، بحث مالكیت است كه جزء ویژگی‌های فیزیكی هر شیء به شمار می‌رود. مالكیت عمدتاً به دو صورت پیاده‌سازی می‌شود. روش اول آن است كه برای هر شیء یك خصیصه به نام «مالک» تعریف كنیم. روش دوم، پیاده‌سازی مفهوم مالكیت به صورت ضمنی است، بدین معنا كه هر شخصیت مالك چیزهایی است كه با خود حمل می‌كند. روشن است که روش اول با وجود پیچیدگی بیشتر پركاربردتر است.

 ۱۰) ابزارها و كاربردهای محیط‌های مجازی
علاوه بر كاربردهای ذكر شده برای محیط‌های مجازی از قبیل سرگرمی، اغلب محققان به آن‌ها دیدگاهی ابزارگونه دارند. در ادامه به بررسی سه مورد از مهمترین زمینه‌ها كه از این دیدگاه جهت كشف تكنیك‌های تازه بهره می‌برند، خواهیم پرداخت:
۱-۱۰) علوم كامپیوتر
بسیاری از طراحان محیط‌های مجازی تا حدی از علوم كامپیوتر آگاهی دارند چرا كه بحث مجازی‌سازی در علوم كامپیوتر ریشه دارد. این آگاهی به ویژه در زمینه برنامه‌نویسی، به آن‌ها كمك می‌كند تا بدانند كه دقیقاً چه چیزهایی را چگونه می‌توان برنامه‌نویسی نمود.
محیط مجازی می‌تواند برای دانشمندان علوم كامپیوتر به عنوان یك ابزار تحقیق به شمار آید زیرا می‌تواند به محلی برای نمایش قابلیت‌های سیستم‌ها در مدل‌سازی اشیاء و یا حتی مكانی برای تبادل ایده‌های برنامه‌نویسی باشد. از سوی دیگر پیشرفت در این زمینه‌ها خود عاملی بر پیشرفت محیط‌های مجازی است. در نتیجه، علوم كامپیوتر جزء زمینه‌هایی است كه هم از محیط مجازی بهره می‌برد و هم به آن بهره می‌رساند.
۲-۱۰) هوش مصنوعی
هوش مصنوعی، جزو زمینه‌هایی است كه با محیط‌های مجازی رابطه‌ای تنگاتنگ دارد. مهمترین ابزار هوش مصنوعی در محیط‌های مجازی «عامل » است. عامل به یك موجودیت مستقل اطلاق می‌شود كه قادر به انجام یك عمل باشد. در محیط‌های مجازی به این موجودیت «متحرك » و یا NPC گفته می‌شود. متحرك‌ها الزاماً هوشمند نیستند. مثلاٌ باد می‌تواند یك متحرك باشد. با این حال بهتر است كه به شكل هوشمند طراحی شوند. محققان هوش مصنوعی به محیط‌های مجازی از آن جهت علاقه‌مندند كه این محیط‌ها بین كاربران مشترك بوده و از این لحاظ پیچیده هستند و به علاوه محل‌هایی برای تعامل هوش انسان‌ها و برنامه‌های هوش مصنوعی است. بنا بر این می‌توان محیط‌های مجازی و هوش مصنوعی را از دو دیدگاه به یكدیگر مربوط دانست:
در دیدگاه اول، هوش مصنوعی با ابزارهای قدرتمند و به كمك مدل‌سازی رفتارها، سعی در هوشمند كردن متحرك‌ها دارد.
دیدگاه دوم به طراحی مربوط می‌شود. طراحان با ابزارهای هوش مصنوعی می‌توانند به كمك NPCها كه متحرك‌های هوشمند و بدون شخصیت هستند، طراحی را ساده و ساده‌تر سازند. برای نمونه تكنیك‌های هوش مصنوعی می‌توانند درب‌ها را در یك محیط مجازی به گونه‌ای تغییر دهند كه با نزدیك و یا دور شدن یك شخصیت خود به خود باز و بسته شوند. 
با این حال ذكر نكاتی در این زمینه ضروری است. اگرچه هوشمند كردن برخی اشیاء ممكن است محیط مجازی را جذاب‌تر كند، انجام بیش از اندازه این عمل به‌طوری كه موجب نابودی شخصیت‌ها شود و با آن‌ها رقابت كند، عدم رضایت بازیكنان را به همراه خواهد داشت.
۳-۱۰)  آموزش
 بازی‌های كامپیوتری و آموزش همواره با هم رابطه‌ای متضاد داشته‌اند. با این حال پیوند دادن این دو با یكدیگر موجب جذابیت هرچه بیشتر آموزش می‌شود. بر این اساس، محیط‌های مجازی به محل مناسبی برای آموزش تبدیل شده‌اند.
آموزش‌دهندگان با آموزش دادن به كمك محیط‌های مجازی می‌توانند از ویژگی‌های آن‌ها بهره‌مند شوند. در ذیل به برخی از این ویژگی‌ها اشاره شده است:

  • این محیط‌ها می‌توانند بین كاربران مختلف به اشتراك گذاشته شوند. بنابراین هر كس كه بتواند به كامپیوتر و اینترنت دسترسی پیدا كند، می‌تواند با اتصال به محیط مجازی مورد نظر، از امكانات آموزشی آن محیط در هر جایی از دنیای واقعی كه باشد دسترسی یابد.
  • به علت جذابیت در طراحی و آمیختگی با محیط بازی، می‌توان برای دانشجویان نوعی انگیزه ایجاد كرد.
  • به دلیل امكان اشتراك بین كاربران مختلف، دانشجویان با زبان‌های مختلفی آشنا می‌شوند.
  • تغییر در مفهوم كلاس درس به نوعی برای كاربران جذابیت ایجاد می‌كند.
  • ناهنجاریایی كه در دنیای واقعی ممكن است برای یك محیط آموزشی به وقوع بپیوندد، در محیط مجازی وجود نخواهد داشت.

استفاده از محیط‌های مجازی در زمینه آموزش سابقه‌ای طولانی دارد. اولین نمونه محیط‌های مجازی از این دست، در سال 1990 به نام Micro Muse توسط  «استن لیم » و «بری كورت » نوشته شد. با این حال قدیمی‌ترین كلاس‌های درس، كلاس‌های دانشگاه‌های مجازی Diversity و schMOOze   بوده‌اند كه در سال 1994 راه‌اندازی شدند. در ابتدا این محیط‌ها برای تحقق مقاصد زیر طراحی شده بودند:

  • آموزش زبان‌های خارجی.
  • مهارت‌های ساده برنامه‌نویسی.
  • نویسندگی.
  • مهارت‌های گروهی.

امروزه با قرار دادن مقاصد بالا و اهداف گسترده‌تر به عنوان محور اصلی محیط‌های مجازی آموزشی، تلاش‌هایی از قبیل پیاده‌سازی شبكه‌ای از روابط اجتماعی در این گونه محیط‌ها شده است.

۱۱) ملاحظات اخلاقی
جهان‌های مجازی نیز مانند هر نرم‌افزار دیگر ناگزیر به رعایت ملاحظات اخلاقی مرتبط با خود می‌باشد. در ادامه به بررسی چند نمونه خواهیم پرداخت:
۱-۱۱) مسائل شخصی 
بررسی‌ها نشان می‌دهد كه برخی از بازیكنان آنچنان در زندگی در محیط مجازی غرق می‌شوند كه هر گونه اتفاق در زندگی مجازی آن‌ها در زندگی واقعی ایشان تأثیر مستقیم می‌گذارد. از این روی، باید از رخ دادن وقایعی كه غیرمنتظره و ناراحت‌كننده باشد، به ویژه در مورد این بازیکنان، جلوگیری به عمل آید. برای مثال، چنانچه بازیكنی در دنیای واقعی از عنكبوت‌ها می‌ترسد بهتر است در محیط مجازی به آن‌ها نشان داده نشوند. اگرچه درك چنین موضوعاتی، به سختی صورت می‌پذیرد، با این حال از آن‌جا كه می‌دانیم برای نمونه، در دنیای واقعی تعداد بسیار زیادی از افراد از عنكبوت‌ها می‌ترسند، بهتر است از ورود چنین اشیائی در محیط‌های مجازی جلوگیری به عمل آوریم.

۲-۱۱) امنیت
می‌دانیم كه در محیط مجازی هر چیزی می‌تواند توسط كاربران مورد تغییر و دسترسی قرار گیرد. این مسئله ممكن است برای بسیاری از بازیكنان ناراحت‌كننده باشد. برای مثال، زمانی كه دو شخصیت با یكدیگر گفتگو می‌كنند اگر شخص سومی بتواند مكالمه آن‌ها را بشنود، ممكن است برای آن‌ها ناراحت‌كننده باشد. پس لازم است تمهیداتی برای حفظ امنیت وخلوت افراد وجود داشته باشد.
۳-۱۱) اعتیاد
شاید بتوان بحث اعتیاد را مهمترین جنبه در زمینه ملاحظات اخلاقی نامید. طراحان محیط‌های مجازی می‌دانند كه چیزی كه طراحی می‌كنند، می‌تواند اعتیادآور باشد. اعتیاد مسئله خطرناكی است، زیرا می‌تواند تبعات اجتماعی و شخصی داشته باشد. طراحان باید در نظر داشته باشند كه در محیط‌های مجازی، هدف توسعه هر چه بیشتر مهارت‌ها و افكار بازیكن است. با این وجود برخی طراحان به قصد منافع شخصی و با بهره‌مندی از نظریه‌های گوناكون روانشناسی، محیط‌های مجازی را به محیطی برای قماركردن تبدیل می‌كنند و به این ترتیب، نه تنها مهارت‌های بازیكنان را توسعه نمی‌دهند بلكه در آنان نوعی اعتیاد به وجود می‌آورند. این روش طرّاحی، در بسیاری از بازی‌های كامپیوتری هدف اصلی است. با این حال، باید توجه داشت كه محور اصلی در طراحی محیط‌های مجازی « طراحی بازی» نیست  و طراحان باید به گونه‌ای در مسیر گام بردارند كه بازیكنان را جذب كنند نه این‌كه آنان را درگیر بحران اعتیاد نمایند.
۴-۱۱) بیماری‌های روحی
«ریچارد بارتل » در كتاب خود به نام «طراحی جهان‌های مجازی»  برخی بازیكنان را درگروه «دیوانگان» دسته‌بندی می‌كند. وی این واژه را در توصیف افرادی به كار می‌برد كه با افكار و اعمال مخرب خود، خطرآفرین هستند. خوشبختانه، تجربیات نشان می‌دهد كه بسیاری از این افراد در طولانی مدّت در اثر ورود به محیط‌های مجازی تا حد چشمگیری حتی در بعد زندگی واقعی بهبود یافته‌اند. البته تاكنون هیچ دلیل علمی یا روانشناسی مبنی بر تأثیر محیط‌های مجازی بر بیماری‌های روحی افراد ارائه نشده است ولی نتایج و آمارها حاكی از تأثیر مثبت آن‌ها بر این گونه بیماری‌هاست. در كل، لازم است كه طراحان به راه‌هایی بیندیشند كه تأثیر اعمال مخرب این افراد را بر سایر بازیكنان و محیط مجازی كمرنگ كنند.
۵-۱۱) اعتقادات واخلاقیات
اعتقادات دینی بازیكنان از مسائل بسیار مهم در محیط‌های مجازی محسوب می‌شود. چرا كه اعتقادات دینی هر فرد در رفتار و تعامل او در محیط مجازی مؤثر خواهد بود. در این رابطه، طرّاحان چهار گزینه پیش رو دارند:

  • هیچ چیزی را در مورد دین و اعتقاداتی از این دست در محیط مجازی منعكس نكنند.
  • چارچوبی از اخلاقیات را تعریف كرده و به همین ترتیب كلیه افرادی كه وارد این محیط مجازی می‌گردند بایستی به آن اخلاقیات پایبند باشند.
  • پدیده‌های محیط مجازی را بر اساس ادیان معرفی‌شده در دنیای واقعی سازمان دهند. مثلاٌ كلیسایی طراحی كنند. البته این گزینه خود می‌تواند به دو شیوه پیاده‌سازی شود: روش اول آن است كه پدیده مزبور چیزی بیش از یك مفهوم فیزیكی نباشد و به عبارت بهتر نقش خود را آن گونه كه در دنیای واقعی وجود دارد منعكس نكند. روش دوم روشی خلاف شیوه اول را پیشنهاد می‌كند. به عبارت بهتر، برای نمونه، كلیسا از ساختمان بودن به معنای فیزیكی خارج شده و به محلی برای نیایش و تبلیغ اعتقادات تبدیل گردد.

طراحان بر اساس كاركرد محیط مجازی می‌توانند یكی از موارد را انتخاب كنند ولی آنچه در این مسئله نهفته است، همان‌گونه كه اشاره شد، ایجاد چارچوبی از اخلاقیات است تا به این ترتیب بی‌نظمی‌ها و ناهنجاری‌های ناشی از اعتقادات بازیكنان از میان برود.

منابع:

[1] Deep Blue, "Virtual Life: End users definitions and needs" , Vilnius University and Panebarco Sas, 2001
[2] Richard A. Bartle, "Designing Virtual Worlds" , New Riders Publishing, 2003
[3] Elizabeth Hodge, Sharon Collins, and Tracy Giordano, "The virtual worlds handbook: how to use second life and other 3D virtual environments" , Jones and Bartlett Pulishers, 2011