ความท้าทาย: เพื่อให้การเข้าถึงคอลเลกชันของสิ่งประดิษฐ์ทางธรรมชาติแก่นักศึกษาและอาจารย์ในช่วงที่มีการปิดเมืองด้วยโรคระบาด

วิธีแก้ปัญหา: Artec Space Spider, Artec Studio

ผลลัพธ์: คลังเสมือนของการสแกนตัวอย่าง 3D คุณภาพสูงพร้อมให้ใช้งานและดาวน์โหลดฟรี

ธรรมชาติเป็นแหล่งแรงบันดาลใจที่ไม่สิ้นสุดสำหรับผู้คนเสมอมา แผ่นรองปีนเขาเลียนแบบชีวกลศาสตร์ของเท้าตุ๊กแก, ไมโครแพทเทิร์นต้านแบคทีเรียที่เลียนแบบรูปแบบและการทำงานของหนังฉลาม หรือแอโรไดนามิกของรถไฟหัวกระสุนญี่ปุ่นอันโด่งดังที่ได้รับแรงบันดาลใจจากรูปร่างของจงอยปากนก นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ของโมเดล ระบบต่าง ๆ และองค์ประกอบของธรรมชาติถูกนำมาใช้เพื่อแก้ปัญหาที่ซับซ้อนของมนุษย์และความท้าทายในการออกแบบ

ดังที่ Janine Benyus นักชีววิทยา, นักเขียน และผู้ร่วมก่อตั้ง Biomimicry Institute กล่าวใน TED talk ของเธอว่า “เราถูกรายล้อมไปด้วยอัจฉริยะ เราไม่เคยเป็นคนแรกที่สร้าง [อะไรก็ตาม]”

การขยายตัวของเมืองทั่วโลก การย้ายถิ่นฐานไปยังเมืองต่าง ๆ และข้อบังคับการเดินทางใหม่ ๆ ทำให้มนุษย์เรามีโอกาสจำกัดในการติดต่อกับแง่มุม, สูตรอาหาร และพิมพ์เขียวทั้งหมดที่เครื่องจักรประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดนี้มีให้ อย่างไรก็ตาม มีสถานที่ต่าง ๆ ในโลกที่คุณสามารถเข้าถึงตัวอย่างประวัติศาสตร์ธรรมชาติที่แท้จริงหลายพันรายการโดยไม่ต้องเข้าไปในถิ่นทุรกันดาร บินไปยังเกาะห่างไกล หรือลุยผ่านป่าทึบที่ยากจะต้านทาน ความร้อนหรือความหนาวเย็นที่ทนไม่ได้ หนึ่งในนั้นคือ Edna W. Lawrence Nature Lab

Edna W. Lawrence Nature Lab (เอื้อเฟื้อภาพโดย Nature Lab)

ภาพรวม

Edna Lawrence ก่อตั้งขึ้นในปี 1937 โดยบัณฑิตจาก Rhode Island School of Design เป็นคณาจารย์, นักวิชาการ, ครู และจิตรกรชาวอเมริกันที่ประสบความสำเร็จ Edna Lawrence มุ่งมั่นที่จะ “เปิดโลกทัศน์ของนักเรียนสู่ความอัศจรรย์ของความงามในธรรมชาติ…ของรูปแบบ, ที่ว่าง, สี, พื้นผิว, การออกแบบ และโครงสร้าง”

Nature Lab ไม่ใช่ห้องปฏิบัติการทั่วไปของคุณ สิ่งที่เริ่มต้นจากกลุ่มตัวอย่างธรรมชาติเล็ก ๆ ที่ Edna หยิบขึ้นมาระหว่างการเดินทางบนถนนช่วงฤดูร้อนสำหรับชั้นเรียนวาดภาพธรรมชาติของเธอในปี ค.ศ. 1920 กลายเป็น 1,286 สายพันธุ์ (รวมถึงเปลือกหอย, ผีเสื้อ, แร่ธาตุ, โครงกระดูก, ฝักเมล็ด และสัตว์สตัฟฟ์) ในปี 1937 และเติบโตขึ้นเป็นมากกว่า 25,000 รายการเมื่อเธอเกษียณในอีก 38 ปีต่อมา

ปัจจุบัน คอลเล็กชันประวัติศาสตร์ธรรมชาติประกอบด้วยตัวอย่างเกือบ 80,000 ชิ้น ซึ่งนักศึกษาและคณาจารย์ของ RISD สามารถเข้าถึงได้อย่างไม่จำกัด ไม่ว่าจะเป็นวิทยาศาสตร์, ศิลปะ หรือโครงการออกแบบที่พวกเขากำลังทำอยู่

Benedict Gagliardi, Staff Biologist at the Lab กล่าวว่า “ไม่มีแผนกอื่นใดในมหาวิทยาลัยหรือสถานที่เดี่ยว ๆ ที่เหมือนกับ Nature Lab และ Natural History Collection” “นักเรียนสามารถรับประสบการณ์ที่ดื่มด่ำอย่างเต็มที่ในนั้น – พวกเขาสามารถเปิดตู้และนำเปลือกหอย, กระดูก และชิ้นส่วนของเศษไม้ที่ลอยมาและสัตว์สตัฟฟ์ออกมา และโต้ตอบกับพวกมันจริง ๆ: วาด, รู้สึก, เคลื่อนไหว และสะกดพวกมัน”

“มันเป็นสภาพแวดล้อมที่เป็นมิตรมาก แนวคิดก็เช่น เราจะลงลึกเท่าที่คุณต้องการ แต่เราจะไม่ยัดเยียดให้คุณ” Dr. Jennifer Bissonnette ผู้อำนวยการชั่วคราวของ Nature Lab กล่าว “และหากคุณมีคำถาม เรามีนักชีววิทยา 3 คนคอยช่วยเหลือ ซึ่งสามารถช่วยคุณเจาะลึกลงไปและทำทุกอย่างที่คุณต้องการทราบ”

นอกจากคอลเล็กชันหลักแล้ว Nature Lab ยังมีคอลเล็กชันของแมลง, ไลเคน, ปะการัง และตัวอย่างขนาดเล็กอื่น ๆ คอลเล็กชันของวัสดุอินทรีย์และไม่ใช่ออร์แกนิก, พืชที่มีชีวิต, หนังสือประวัติศาสตร์ธรรมชาติที่หายาก อุปกรณ์ถ่ายภาพล่าสุดเพื่อสำรวจสิ่งประดิษฐ์ทางธรรมชาติที่หลากหลายในหลายขนาดและหลายมิติ หนึ่งในเครื่องมือถ่ายภาพดังกล่าวที่ทีมงานของ Nature Lab ได้เพิ่มเข้าไปในชุดอุปกรณ์ในปี 2015 คือ Artec Spider

การเพิ่มเครื่องสแกน 3D ในชุดเครื่องมือ

Dr. Jennifer Bissonnette, Interim Director of the Lab กล่าวว่า “ส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรากำลังทำอยู่ที่นี่คือการสร้างพื้นที่สำหรับการสร้างภาพข้อมูลเพื่อใช้ในทิศทางใหม่” “เรากำลังคิดหาวิธีใหม่ ๆ ในการชื่นชมสิ่งมีชีวิต, พื้นผิว และเนื้อผ้าที่เรามีอยู่ที่นี่ และ Artec Spider ก็เหมาะสมอย่างยิ่งเนื่องจากความสามารถอันล้ำสมัยในการจับภาพความละเอียดของโครงสร้างต่าง ๆ อย่างละเอียด”

ออกแบบมาเพื่อสแกนวัตถุขนาดเล็กที่มีรายละเอียดละเอียดด้วยความแม่นยำสูง Spider เป็นโซลูชันที่เหมาะสำหรับการเก็บรักษาสิ่งประดิษฐ์ทางธรรมชาติและประวัติศาสตร์แบบดิจิทัลในรูปทรงและสีที่แท้จริง Spider ทรงพลัง, แม่นยำ แต่น้ำหนักเบาและใช้งานง่าย กลายเป็นส่วนเสริมที่น่ายินดีในคอลเลกชันอุปกรณ์การถ่ายภาพของ Lab ควบคู่ไปกับกล้องจุลทรรศน์ระดับมืออาชีพ, กล้องแอ็กชัน, เครื่องติดตาม GPS และเครื่องมืออื่น ๆ สำหรับการวิจัยและการจัดทำเอกสารเกี่ยวกับวัสดุธรรมชาติ, ตัวอย่าง, ระบบ และ กระบวนการ

The Nature Lab ใช้ Artec Spider แปลงคอลเลคชันประวัติศาสตร์ธรรมชาติกว่า 80K+ ให้เป็นดิจิทัล (เอื้อเฟื้อภาพโดย Nature Lab)

ตั้งแต่ตอนที่สแกนเนอร์ 3D พร้อมใช้งานสำหรับคณาจารย์และนักศึกษาของ Lab เครื่องสแกนก็กลายเป็นหนึ่งในเครื่องมือยอดนิยมอย่างรวดเร็ว “มีบางสิ่งที่น่ายินดีในการได้รับสิทธิ์เข้าถึงอุปกรณ์ระดับสูงเช่นนี้ และสามารถใช้งานได้และไว้วางใจได้” Gagliardi กล่าว “มันทำให้ส่วนนั้นในโครงการของคุณมีความเป็นส่วนตัวและเชื่อมโยงกับมันมากขึ้น แทนที่จะแค่พูดว่า: โอ้ คุณช่วยสแกนให้ฉันหน่อยได้ไหม”

ไปสู่ดิจิทัล

ภาพสแกน 3D ของตัวอย่างสัตว์สตัฟฟ์, วัตถุในประวัติศาสตร์ธรรมชาติ และวัสดุที่นักเรียนถ่ายด้วย Spider ในเวลานั้น ในตอนแรก Gagliardi และทีมงานของเขาจัดเก็บไว้ในฮาร์ดไดรฟ์ภายนอก และเปิดให้ผู้สร้างเท่านั้นที่สอบถามโดยตรง แต่กระบวนการทั้งหมดเปลี่ยนไปเมื่อเกิดโรคระบาด เนื่องจากนักศึกษาและคณาจารย์ไม่สามารถมาที่ห้องทดลองและโต้ตอบกับคอลเล็กชันที่ไซต์งานได้ จึงจำเป็นต้องหาวิธีให้พวกเขาเข้าถึงตัวอย่างเหล่านั้นได้ อย่างน้อยก็บางส่วนทางดิจิทัล นั่นคือตอนที่ Benedict เกิดความคิดที่จะอัปโหลดภาพสแกน 3D ทั้งหมดที่พวกเขามีอยู่แล้วไปยัง Sketchfab ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มแชร์โมเดล 3D ออนไลน์ และสร้างไลบรารีตัวอย่าง 3D เสมือนจริง:

Gagliardi กล่าวว่า “เมื่อเกิดโรคระบาด การสูญเสียการเรียนรู้ที่สัมผัสได้นั้นเป็นเรื่องยากมากที่จะทดแทนด้วยการนำเสนอในรูปแบบดิจิทัลใด ๆ” “แต่ว่า…คอลเลคชันดิจิทัลนั้นมีประโยชน์อย่างมากสำหรับครูที่มีปัญหาในการปรับหลักสูตรให้เป็นดิจิทัล การสแกน 3D ด้วย Artec Spider มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการสร้างความเข้าใจ 3D ของสิ่งต่าง ๆ”

ทีม Lab ตัดสินใจทำให้โมเดลทั้งหมดในไลบรารีสามารถดาวน์โหลดได้ฟรี ดังนั้นทั้งนักศึกษาและคณาจารย์จึงสามารถใช้ไฟล์, สร้างนามธรรม และทำทุกอย่างที่ต้องการให้เป็นของตนเอง

โมเดล Nautilus Shell 3D ที่สร้างด้วย Artec Spider

การมีแบบจำลอง 3D ที่แม่นยำของตัวอย่างและวัสดุต่าง ๆ ยังช่วยให้ทีมนำเสนอมุมมองใหม่ให้กับชั้นเรียนการเลียนแบบชีวะของพวกเขา:

“หนึ่งในหัวข้อที่เรากำลังดำเนินการในห้องปฏิบัติการนี้เรียกว่าการเลียนแบบทางชีวภาพ หรืออีกนัยหนึ่งคือการใช้ธรรมชาติเพื่อสร้างแรงบันดาลใจในการออกแบบ” Bissonnette กล่าว “การมีคอลเล็กชันดิจิทัลของรูปแบบและวัสดุธรรมชาติต่าง ๆ ช่วยให้เราสามารถวิเคราะห์สิ่งเหล่านั้น และนำไปยังซอฟต์แวร์อื่น ๆ ที่ซึ่งเราสามารถเริ่มสร้างโครงสร้างเพื่อปรับเปลี่ยนตามความตั้งใจในการออกแบบใดก็ตาม”

วิธีการใหม่ยังทำให้สามารถยืมสิ่งของที่ก่อนหน้านี้มีให้สำหรับการใช้ “ห้องทดลองเท่านั้น”:

“โดยปกติแล้ว เราสามารถให้ยืมตัวอย่างได้มากมาย เช่น หนังสือห้องสมุด, กล่องแก้วทำมือที่มีผีเสื้อกระจายอยู่ในนั้น ตัวอย่างเช่น เปลือกหอยบางชนิด และตัวอย่างขนาดเล็กทุกชนิด” Gagliardi กล่าว “เรามีจุดสีแดงบนสิ่งของที่คุณนำออกไปไม่ได้ การสแกน 3D ทำให้เราสามารถยืมสิ่งเหล่านี้ได้ ดังนั้นผู้คนจึงสามารถโต้ตอบกับพวกเขาได้หลังจากผ่านไปหลายชั่วโมงหรือจากระยะไกล มันเปลี่ยนวิธีการทำงานของกระบวนการให้กู้ยืมนี้ไปจริง ๆ”

ข้อดีอีกประการของการมีแคตตาล็อกดิจิทัลของโมเดล 3D ทางออนไลน์คือโอกาสในการเชื่อมต่อกับชุมชนนักสร้างสรรค์และนักวิจัยทั่วโลก:

Gagliardi กล่าวว่า “เรามีความคิดเห็นที่น่าตื่นเต้นมากมายจากผู้ที่นำการสแกน 3D ของเราไปใช้ในงานศิลปะ, การออกแบบวิดีโอเกม และสาขาอื่น ๆ ของพวกเขา” “ยังมีนักชีววิทยาที่ช่วยเราระบุตัวอย่างบางส่วนของเรา ตัวอย่างเช่น สิ่งที่เรามักจะระบุว่าเป็นหัวกะโหลกของชินชิลล่าบน Sketchfab กลับกลายเป็นหัวกะโหลกมัสค์แรต”

ในขั้นตอนการทำงานทั่วไป

ในช่วงที่เกิดโรคระบาด กระบวนการสแกนก็ต้องเปลี่ยนไปเช่นกัน เกือบทุกคนทำงานหรือเรียนทางไกล Gagliardi เป็นผู้เริ่มสแกนตัวอย่างต่าง ๆ ตามคำขอจากอาจารย์หรือนักเรียนเพื่อเติมตัวอย่างที่สร้างขึ้นใหม่

“การนำไปใช้ในพื้นที่เสมือนจริงกลายเป็นเรื่องไม่เพียงแค่สิ่งที่น่าสนใจสำหรับนักศึกษาและคณาจารย์ที่สามารถทำได้ แต่สำคัญอย่างยิ่งที่ยังคงสามารถเข้าถึงคอลเลกชันได้” Bissonnette กล่าว

แม้ว่าชิ้นงานทดสอบแต่ละประเภทจะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว แต่วัตถุส่วนใหญ่ที่สแกนใน Lab จะทำตามขั้นตอนการสแกน 2 ครั้งเหมือนกัน

ขั้นแรก ระบบจะสแกนรายการ 1 รอบด้านบนและด้านข้าง จากนั้นพลิกกลับด้านเพื่อสแกนด้านล่างและด้านข้างอีกครั้ง ทีมงานยังใช้กล่องไฟแบบพับได้จาก ORANGEMONKIE เพื่อให้ได้พื้นผิวคุณภาพสูงที่มีแสงสว่างสม่ำเสมอ และแท่นหมุนไฟฟ้าเพื่อการสแกนที่ราบรื่นและมั่นคง

“ตั้งแต่ครั้งแรกที่ฉันใช้ ฉันรู้สึกทึ่ง โดยเฉพาะเมื่อได้เห็นกระบวนการของซอฟต์แวร์ Artec Studio” Gagliardi กล่าว “คุณได้รับการสแกนแบบ RAW และคุณคิดว่า ‘เจ๋งดี นี่ดูเหมือนกับสิ่งที่ฉันกำลังสแกนอยู่’ แต่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายซึ่งเป็นตาข่ายขั้นสุดท้ายนั้นได้รับการขัดเกลามากเมื่อเทียบกับการสแกนครั้งแรกที่ฉันยังคงรู้สึกทึ่งทุกครั้ง ฉันได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายออกมาแล้ว”

หลังจากการสแกนเสร็จสิ้น ทีมจะประมวลผลข้อมูลโดยใช้โหมด Autopilot ใน Artec Studio เมื่อเสร็จแล้ว โมเดลสุดท้ายจะถูกส่งออกไปยัง Sketchfab โดยตรงตามที่เป็นอยู่ หรือในบางกรณี ส่งไปยัง Blender ก่อนเพื่อการประมวลผลเพิ่มเติมภายหลัง “ภาพสแกนที่ Artec Studio นำเสนอนั้นมีคุณภาพค่อนข้างสูง ดังนั้นบ่อยครั้งเราจึงส่งออกภาพสแกนและพร้อมที่จะเริ่มใช้งาน” Gagliardi กล่าวเสริม

ปัจจุบัน คอลเลกชันดิจิทัลประกอบด้วยการสแกน 500-600 รายการ โดยเกือบ 400 รายการอัปโหลดแล้วและพร้อมให้ดาวน์โหลดบน Sketchfab

เกี่ยวกับแผนการในอนาคต

ด้วยการเปิดตัวห้องสมุดเสมือนจริงของตัวอย่างสแกน 3D ทีม Nature Lab ได้ให้สิทธิ์เข้าถึงสิ่งประดิษฐ์ทางธรรมชาติที่ดีที่สุดบางส่วนจากคอลเลคชันในตำนานของ Edna Lawrence และไม่เพียงแต่สำหรับนักเรียนและคณาจารย์ของ Rhode Island School of Design เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโรงเรียนของรัฐและ สถาบันที่อาจไม่สามารถเข้าถึงทรัพยากรดังกล่าวได้ นอกจากนี้ยังช่วยให้พวกเขาเชื่อมต่อและทำงานร่วมกับมหาวิทยาลัยและพิพิธภัณฑ์อื่น ๆ ที่ใช้เครื่องสแกน Artec, photogrammetry หรือวิธีการแปลงเป็นดิจิทัลอื่น ๆ

“ฉันยังคงได้รับความคิดเห็น, ข้อความแสดงความขอบคุณ และข้อซักถามจากมืออาชีพและผู้ที่ไม่ใช่มืออาชีพในโลกศิลปะและวิทยาศาสตร์จาก RISD” Gagliardi กล่าว “เมื่อเร็ว ๆ นี้ ผู้จัดการโครงการจากหนึ่งในผู้ให้บริการทางเทคนิคของพิพิธภัณฑ์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกติดต่อฉันเพื่อยืนยันว่าเป็นเรื่องปกติสำหรับพวกเขาที่จะใช้แบบจำลองเต่าที่ทาสีของเราสำหรับโครงการหล่อ ฉันทึ่งกับการเข้าถึงที่กว้างขวางและการเชื่อมต่อที่หลากหลายซึ่งแพลตฟอร์มนี้และทรัพยากรที่ไม่เหมือนใครได้ช่วยส่งเสริม”

ตอนนี้กลับมาที่การฝึกนักเรียนแต่ละคนเกี่ยวกับวิธีสร้างโมเดล 3D ของตนเองด้วย Artec Spider คอลเลกชันเสมือนจริงยังคงมีคุณค่าอย่างมากสำหรับนักเรียน, ครู และผู้ใช้คนอื่น ๆ ยังคงมีหลักสูตรทางไกลที่ RISD ที่ใช้คอลเลกชันดิจิทัลเป็นเครื่องมือในการเรียนรู้อย่างมีนัยสำคัญ และยังเป็นทรัพย์สินที่มีค่าเมื่อโรงเรียนขยายโปรแกรมการศึกษาต่อเนื่องผ่านแพลตฟอร์มดิจิทัลไปยังผู้ชมที่กว้างขึ้น

“เราวางแผนที่จะสร้างทรัพยากรดิจิทัลระยะไกลของเราต่อไปอย่างแน่นอน” Gagliardi กล่าว “โรคระบาดได้สอนเรามากมายว่าสิ่งเหล่านั้นมีค่าเพียงใด เราคงมีปีที่แตกต่างออกไปมากเกี่ยวกับความสำเร็จของเราในระยะไกลหากเราไม่มี Artec Spider”