OmniBody: محاكاة آنية للأجسام اللينة القابلة للقطع والتجزئة من KAIST

OmniBody إطار محاكاة لتشويه الأجسام اللينة وقطعها وتجزئتها، طوّره الباحثان Jewoo Shin وJinah Park من المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST). عُرض العمل ضمن ملصقات الرسوم المتحركة والمحاكاة في SIGGRAPH 2026، ونُشرت مقابلة تحدّث فيها Shin عن البحث في 12 أكتوبر 2026. ويكمن الاختلاف الأساسي في OmniBody في إدارته للروابط بين الجسيمات بدلًا من إعادة بناء الشبكة عند قطع الجسم.

محاكاة محلية باستخدام جسيمات إهليلجية

يستخدم OmniBody جسيمات إهليلجية موجّهة ومحاذية للفوكسلات، بدلًا من الشبكات التقليدية المكوّنة من رؤوس وأسطح مترابطة. وتحدد قيود Extended Position-Based Dynamics (XPBD) المحلية بين الجسيمات سلوك التلامس والانحناء والمرونة والحفاظ على الحجم والانكسار. ووفق نهج الباحثين، تنشأ حركة الجسم ككل من تضافر هذه التفاعلات المحلية؛ ولا تتطلب الطريقة إنشاء مصفوفة أو حل نظام معادلات خطية.

يتيح ضبط القيود كلٌّ على حدة إنشاء استجابات مختلفة للمواد. فعلى سبيل المثال، تؤدي زيادة توافق قيد التلامس إلى سلوك أقرب إلى الهلام، بينما تغيّر إعدادات الحفاظ على الحجم مدى تحمّل الجسم للشد والانضغاط. ويشير Shin إلى إمكانية تعديل هذه المعلمات أثناء التشغيل.

كيف يعمل القطع والتمزق؟

أثناء التمزق، تُزال الروابط بين الجسيمات المتجاورة نهائيًا عندما تتجاوز المسافة بين أسطحها حدًا معينًا. أما القطع، فيُنفّذ عبر تعطيل روابط التلامس الواقعة على المسار الذي تتبعه أداة قطع افتراضية. والهدف من ذلك هو تجنّب خطوات مثل مضاعفة الرؤوس وإعادة إنشاء الشبكة، التي قد تتطلبها الطرق المعتمدة على الشبكات عند تغيير بنيتها الطوبولوجية.

مع ذلك، صُممت الطريقة للتعامل مع التمزق والتجزئة عمومًا، لا لتتبّع خط شق محدد بدقة. ووفقًا لـ Shin، تجعل الكتلة المتساوية للجسيمات من الصعب توجيه الانكسار على مسار مرغوب. كما أن عرض الأسطح الداخلية التي تظهر عند قطع الأجسام بصورة نظيفة يمثل مشكلة بصرية أخرى تحتاج إلى حل. يعتمد العرض الحالي على رسم الجسيمات مباشرة أو استخدام شبكة تتبع حركتها؛ ولكل من الخيارين قيود عند التعامل مع نماذج قابلة للتجزئة بالكامل.

قياسات الأداء ومجالات التطوير

في الاختبارات التي أجراها الباحثون على NVIDIA GeForce RTX 3080 Ti، بلغ زمن المحاكاة لكل إطار 0.9 مللي ثانية لشبكة 20³ تضم 8,000 جسيم، ونحو 3.1 مللي ثانية لشبكة 40³ تضم 64,000 جسيم. أما في اختبار أكثر كثافة قُطع فيه مكعب ممدود بحجم 40³، فبقي زمن الإطار الأقصى دون 10 مللي ثانية. هذه نتائج اختبارات أفصح عنها الفريق، ولا تعني أن الزمن نفسه سيتحقق في المشاهد والأنظمة المختلفة.

ويذكر الفريق أن تقسيم ترتيب الجوار للقيود إلى ثلاث مجموعات على محاور x وy وz يجعله مناسبًا للمعالجة المتوازية على GPU. لكن OmniBody لا يزال قيد التطوير. وتشمل المجالات التي تحتاج إلى تحسين تنفيذ عدد كبير من العمليات الصغيرة بالتتابع، وترتيب الذاكرة المستخدم لكل جسيم. كما يشير الباحثون إلى أن السلوك الفيزيائي لا يعطي نتائج واقعية في جميع الحالات، وأن تفاعلات الأجسام المتعددة تحتاج إلى مزيد من التحسين.

التأثير في سير عمل العمارة والتصور البصري

بحسب المعلومات المتاحة، لا يُعد OmniBody ميزة في برنامج للنمذجة المعمارية أو التصور البصري، بل هو بحث حول الأجسام التفاعلية القابلة للتشوه. لذلك، ينبغي للمعماريين ومصممي الديكور الداخلي وفرق التصور المعماري النظر إليه لا بوصفه أداة يمكن إضافتها مباشرة إلى خط الإنتاج اليوم، بل نهجًا لاستكشاف كيفية محاكاة أجسام قابلة للتغيير ماديًا داخل البيئات الافتراضية. ويمكن للفرق التي تطوّر تجارب آنية أو سيناريوهات XR متابعة الاستخدامات المحتملة لهذا النوع من التفاعلات.

قبل تقييمه ضمن سير عمل إنتاجي، ينبغي التحقق من توافقه مع البرامج والمحركات المستهدفة، ومتطلبات الأجهزة، وشروط الترخيص؛ إذ لا يوضح المصدر معلومات محددة عن الدمج أو الترخيص. وقد يؤثر عرض الأسطح التي تظهر بعد القطع أيضًا في الجودة البصرية. ولا يرى Shin أن على OmniBody أن يحل محل طرق الأجسام اللينة أو الأقمشة الحالية في كل استخدام؛ ففي المهام التي تكفي فيها تقنيات التجزئة المحددة مسبقًا أو قطع الشبكات، قد تكون مزايا OmniBody محدودة أكثر.