Автор: Виртуальная реальность представляет собой некое подобие окружающего нас мира, искусственно созданного с помощью технических средств и представленного в цифровой форме. Создаваемые эффекты проецируются на сознание человека и позволяют испытывать ощущения, максимально приближенные к реальным.
Содержание
Определение виртуальной реальности
Виртуальная реальность – это созданный с помощью технического и программного обеспечения виртуальный мир, передающийся человеку через осязание, слух, а также зрение и, в некоторых случаях, обоняние. Именно объединение всех этих воздействий на чувства человека в сумме носит название интерактивного мира
Она, VR, способна с высокой точностью имитировать воздействия окружающей виртуальной действительности на человека, но для того, чтобы создать действительно правдоподобный компьютерный синтез из реакций и свойств в рамках интерактивного мира, все процессы синтеза просчитываются, анализируются и выводятся в качестве поведения в реальном времени.
Использование виртуальной реальности многогранно: в 99 процентах случаев одушевленным и неодушевленным предметам, созданным при помощи такой технологии, присущи точно такие свойства, поведение и движение, какие есть у их настоящих прототипов. При этом пользователь в состоянии оказывать на все одушевленные и неодушевленные объекты влияние согласно реальным законам физики (если игровым процессом не предусмотрены другие законы физики, что случается крайне редко).
История виртуальной реальности
Бум VR-технологий произошел в 2010-х, и мир стал одержим виртуальной реальностью. Как и многие другие изобретения, VR-очки впервые были описаны в научно-фантастической литературе.
В 1935 году вышел рассказ Стэнли Вайнбаума «Очки Пигмалиона», главный герой которого переносится в вымышленный мир при помощи очков. Вполне себе концепция виртуальной реальности, но до первых настоящих VR-очков еще далеко.
Машины виртуальной реальности
Спустя почти 20 лет после выхода рассказа кинематографист Мортон Хейлиг создает Sensorama — первую машину виртуальной реальности (патент 1962 г.). Сейчас мы бы сравнили эту машину с 4D-аттракционом — большая будка, в которой полноцветное 3D-видео соединялось с аудио, вибрациями, запахами и прочими эффектами.
Все тот же Хейлиг в 1960 году запатентовал Telesphere Mask — первый дисплей, устанавливаемый на голову (HMD). Это обеспечило стерео 3D-изображение с широким обзором и стереозвуком, вот только в гарнитуре еще не было отслеживания движения. В 1966 году появился первый авиасимулятор для ВВС, что значительно поспособствовало развитию виртуальной реальности. В последующие годы военные внесли большой вклад в VR, постоянно улучшая авиасимуляторы.
И наконец, в 1968 году появляется «Дамоклов меч» — первая гарнитура виртуальной реальности. Ее создали Иван Сазерленд, один из идеологов VR, со своим учеником Бобом Спроуллом. Если быть точнее, то это скорее AR-гарнитура. Очки подключались к компьютеру, который генерировал изображения разной формы. Эти 3D-модели меняли перспективу при движении головой благодаря системе слежения. А с помощью двух электронно-лучевых трубок пользователь мог видеть трехмерное изображение, наложенное на реальные объекты.
Первое устройство было громоздким, тяжелым, крепилось к потолку, и его невозможно было перемещать. Чуть позже ученый создаст вторую модель, уже более легкую, с отслеживанием движений ультразвуковыми датчиками.
В 1975 году компьютерный художник Майрон Крюгер создает интерактивную VR-платформу VideoPlace — несколько темных комнат с большими экранами. Крюгер использовал компьютерную графику, проекторы, видеокамеры, видеодисплеи и технологию определения местоположения, но при этом не использовал очки. Пользователи могли видеть свои компьютерные силуэты, имитирующие их собственные движения. Кроме того, пользователи в разных комнатах могли взаимодействовать с силуэтами других пользователей в том же виртуальном мире.
Это подтолкнуло к мысли, что люди могут общаться в виртуальном мире, даже если они не находятся физически близко. Как это и происходит сейчас.
Первые VR-очки
В 1979 году впервые VR интегрировала в военный шлем компания McDonnell-Douglas Corporation. Появилось отслеживание взгляда пилота, чтобы компьютер генерировал необходимое изображение. А три года спустя создаются перчатки Sayre, которые могли отслеживать движения рук. Механизм трекинга был такой: на пальцах были размещены световые излучатели и фотоэлементы. При движении менялось количество света, попадающего на фотоэлемент, что преобразовывалось в электрические сигналы.
В 1985 году появляется компания VPL Research, Inc., которая первая начала продавать VR-очки и перчатки. Во главе с Джароном Ланье, который популяризировал термин «виртуальная реальность», и Томасом Циммерманом компания разработала разнообразное оборудование для VR: DataGlove, EyePhone HMD и Audio Sphere.
В период с 1986 по 1989 год американский пионер виртуальной реальности Томас Фернесс разработал авиасимулятор, известный как Super Cockpit. Тренировочная кабина была оснащена компьютерными 3D-картами, улучшенными инфракрасными и радиолокационными изображениями, а пилот мог видеть и слышать в режиме реального времени. Система слежения и датчики шлема позволяли пилоту управлять самолетом с помощью жестов, речи и движений глаз.
Чуть позже, на основе DataGlove от VPL Research, Inc., компания Mattel, Inc выпустила Power Glove — аксессуар для контроллера Nintendo Entertainment System. Но перчатки так и не прижились, их было сложно использовать обычным пользователям.
Аркадные автоматы
В начале 90-х компания Virtuality Group начинает выпуск аркадных VR-автоматов «Virtuality», на которых геймеры могли играть в трехмерном игровом мире. Система позволяла объединять автоматы для многопользовательских игр, а популярные аркадные игры, например Pac-Man, делали свои VR-версии. Такое массовое развлечение сделало виртуальную реальность понятней и ближе обычным пользователям и смогло популяризировать это направление игровой индустрии.
В начале 90-х SEGA объявила о работе над гарнитурой SEGA VR, которая предназначалась для аркадных игр и консоли Mega Drive. Дизайн гарнитуры был создан под влиянием популярных фильмов, таких как Робокоп, и представлял собой козырек с ЖК-дисплеями, стереонаушниками и датчиками отслеживания движений головы. Однако гарнитура так и не была выпущена из-за беспокойства компании о здоровье пользователей. SEGA считала, что эффект от погружения в VR будет слишком реалистичным. Но сейчас мы можем сказать, что вычислительной мощности гарнитуры было бы недостаточного для такого эффекта.
Уже в 1995 году Nintendo выпускает консоль Virtual Boy, на которой можно было играть в 3D-монохромные видеоигры. Это была первая портативная консоль для отображения трехмерной графики. Консоль продавалась всего год, после чего её сняли с производства, признав коммерческим провалом. В ней не было цветной графики, поддержки программного обеспечения, а еще она была неудобна в использовании.
В это же время выпускается еще две домашние VR-гарнитуры: I-Glasses от компании Virtual IO и VFX1 от компании Forte.
Два года спустя VR впервые применяется в терапии. Проект был известен под названием Virtual Vietnam и предназначался для лечения ПТСР у ветеранов войны.
Oculus и современные VR-гарнитуры
Настоящий прорыв в VR-индустрии случился в 2012 году, когда мир увидел первый прототип Oculus Rift на выставке Electronic Entertainment Expo. Несколько лет молодой инженер-самоучка Палмер Лаки разрабатывал свою VR-гарнитуру и делился успехами на форуме, где его заметил Джон Кармак, со-основатель компании id Software. В том же году Лаки основал Oculus VR и запустил кампанию на Kickstarter, которая собрала 2,4 млн долларов.
Спустя два года после создания Oculus VR компанией заинтересовался Facebook и купил её за 2 млрд долларов. Это был решающий момент в истории VR. Именно после этой сделки популярность VR стала быстро набирать обороты.
Sony объявила о работе над VR-гарнитурой для PlayStation 4, Google выпустил Cardboard, Samsung анонсировал Samsung Gear VR — возможности виртуальной реальности становятся доступны широкой публике.
Многие компании, такие как HTC, Google, Apple, Amazon, Microsoft Sony, Samsung, начинают разработку собственных VR-гарнитуры. В 2016 году HTC выпускает HTC VIVE. Это был первый коммерческий выпуск гарнитуры с сенсорным отслеживанием, которая позволяла пользователям свободно перемещаться в пространстве.
«В 2019 году виртуальная реальность становится реальной» — так описывает этот год журнал Forbes. Именно в это время на рынке появляется автономная гарнитура Oculus Quest, а количество подключаемых ежемесячно VR-гарнитур в Steam впервые превышает 1 миллион.
Переход от проводных VR-гарнитур к автономным значительно продвинул эту технологию среди обычных пользователей. Теперь VR используется не только в иммерсивном игровом процессе, но и для помощи в лечении психологических расстройств, обучения новым навыкам и в творчестве.
Принцип работы
Многим интересно, как именно действует технология. Вот три главных компонента, которые используются практически при любом взаимодействии с виртуальной средой:
- Голова. Виртуальная среда внимательно, при помощи специализированной гарнитуры, отслеживает положение головы. Так, гарнитура двигает картинку согласно тому, в какие из сторон и когда пользователь поворачивает свою голову – в бок, вниз или вверх. Такая система официально называется шестью степенями свободы.
- Движения. В более дорогих модификациях технического обеспечения отслеживаются и движения пользователя, при этом виртуальная картинка будет двигаться согласно им. Речь идет здесь не об играх, в которых пользователь просто находится на месте и взаимодействует с окружением, но о тех, где он перемещается в виртуальном пространстве.
- Глаза. Еще один основополагающий в реальности датчик анализирует то направление, в котором смотрят глаза. Благодаря этому игра позволяет пользователю погрузиться в интерактивную реальность более глубоко.
Эффект полного присутствия
Уже по термину полного присутствия понятно, о чем именно идет речь: мир – это виртуальная реальность. Это значит, что пользователь будет ощущать себя именно там, где находится игра, и он может взаимодействовать с ней. Пользователь поворачивает голову – персонаж тоже поворачивает голову, человек шагает в своей комнате – игрок движется в интерактивной реальности. До сих пор идут споры – возможно ли полное погружение в виртуальную реальность?
The Leap – отслеживание пальцев и кистей
Эффект от полного присутствия достигается за счет устройства The Leap. Это устройство, использующее сложную систему отслеживания каждого движения, все еще остается частью очень дорогих и ТОПовых шлемов. Однако алгоритм работы достаточно прост, и он присутствует в немного измененном виде в другом устройстве, а именно в шлеме HTC Vive.
Как контроллер, так и шлем в HTC Vive, оснащены множеством фотодиодов – небольших приборов, преобразовывающих световую энергию в электрическую.
Важный момент! Вообще человек ежедневно сталкивается с фотодиодами и их работой. Как пример, это фотодиод, отвечающий за освещение смартфона. Фотодиод определяет, сколько именно освещения падает на него, и, на основе этих данных, регулирует уровень яркости
Такой же принцип полного присутствия используется и в шлеме. В комплекте со стандартным ВР-шлемом идут две станции, которые через временные интервалы пускают пару лучей – это горизонтальный и вертикальный лучи. Они пронизывают комнату и добираются до фотодиодов на устройстве шлема и контроллера. После этого фотодиоды начинают свою работу, и за несколько секунд происходит обмен информационными данными, в ходе которого датчики передают положение контроллеров и шлема.
В этом заключается алгоритм создания полного присутствия.
Какие существует разновидности VR
Официально сейчас существует три разновидности виртуальной реальности:
- Имитация и компьютерное моделирование.
- Мнимая деятельность.
- Киберпространство и аппаратные средства.
Где используется VR
Говоря вкратце, VR, чаще всего, используется либо в индустрии развлечений, либо для прикладных (образовательных, промышленных) целей.
В первом случае речь идёт о видеоиграх (чего только стоит недавний ажиотаж вокруг выхода HL:Alyx — самой популярной и проработанной игре для виртуальной реальности). Кроме того, VR также используется в интерактивном кинематографе.
Для образовательных целей VR начали использовать чуть ли не раньше, чем для развлечений. Ярчайший пример — авиатренажеры. Виртуальными самолетами управлять ничуть не легче, чем настоящими, и начинающие пилоты получают полноценный опыт и знания, не рискуя при этом своим здоровьем и дорогой техникой. Кроме того, VR уже используется для обучения врачей, солдатов, космонавтов и даже инженеров.
Искусственные симуляции используются учеными для моделирования гипотетических ситуаций, предсказания событий с точки зрения физики, химии или биологии, изучения определенных явлений. В этом случае виртуальная реальность максимально приближена к реальному миру, по крайней мере — её законы приблизительно копируют законы настоящего мира.
Есть ещё один распространенный пример прикладного использования VR. Речь идет о VR-камерах, которые позволяют снимать реальный мир и переводить его в цифровое 3D-пространство. К примеру, вы можете погулять по улицам разных городов с помощью Google Maps, или посетить музей не выходя из дома. Кроме того, VR может использоваться для снятия панорамных видео (360 градусов). Примеры таких видео можно найти на YouTube.
Как получить VR-опыт
Простейший способ — самостоятельно сделать себе очки-шлем. Можно использовать проект Google Cardboard. В самодельные очки вставляется смартфон, на котором запущено стереоскопическое видео — вот вам пускай и упрощенный, но VR-опыт.
Прочувствовать полноценный, качественный и современный VR можно купив комплект из шлема и органов управления (перчатки, джойстик и т.п). Речь идет о наборах Oculus Rift, HTC Vive или любом другом соответствующем комплекте.
Практические кейсы
Большое внимание VR’у уделяют туристические агентства. VR используется в рекламных целях: потенциальные туристы могут посетить разные города и страны прямо в кабинете агентства. Судя по статистике, которой оперируют маркетологи, благодаря использованию VR’а у турагентств неплохо растут продажи.
Виртуальная помогает позволяет врачам практиковаться перед началом работы с настоящими пациентами. В особенности полезным VR оказался для хирургов — они учатся делать операции, при этом внутри виртуальной реальности им даются полезные подсказки, которые нельзя получить в других условиях (без софта и экрана).
Siemens использует VR для тренировки своих сотрудников. У компании есть нефтяные платформы, работа на которых не только сложная, но и опасная. Благодаря виртуальной реальности сотрудники могут в безопасной среде научиться решать неполадки, которые чаще всего возникают на буровых установках. Кроме того, VR позволяет психологически подготовить сотрудника к обстановке и условиям работы на нефтяных промыслах.
Будущих инженеров-конструкторов обучают в том числе и с помощью VR. Виртуальная реальность позволяет увидеть объект в трехмерной перспективе, и изучить его со всех сторон. Кроме того, инженер может загрузить свой проект в VR, и тем самым увидеть примерные результаты ещё до того, как проект будет реализован.
VR используется на производствах для планирования работы, а также для предотвращения неполадок и несчастных случаев. Компания Gabler применяет VR-шлемы для того, чтобы исследовать разные этапы производства (конвейеры) на предмет возможных опасностей для сотрудников. VR также повышает скорость и эффективность работы за счёт модернизации технологического процесса.
Специалисты из Цюрихского университета придумали нестандартное применение для VR. С помощью искусственной реальности они изучали преступления: воссоздавали место событий и действия людей, связанных с правонарушением. Изучать обстоятельства преступления в симуляции удобнее, чем на бумаге.
AR
AR — еще одна распространенная технология, по сути — вторая по популярности и известности после VR. AR расшифровывается как «Augmented reality” или «дополненная реальность». Суть AR заключается в том, что компьютер генерирует не новую реальность, а лишь добавляет виртуальные объекты на картинку реального мира.
В простейшем случае это реализовано так: камера с устройства (VR-очков, смартфона) снимает изображение «настоящей» реальности, а компьютер «на лету» обрабатывает это изображение и накладывает на картинку виртуальные объекты.
В целом, AR проще VR, и эта технология не требует такого сложного софта и мощного железа, как полноценная виртуальная реальность. Но это — в большинстве случаев. Всё-таки бывают отдельные ситуации, когда AR даже сложнее VR. К примеру: когда используется технология машинного зрения и AR нужно с большой точностью определять, какой объект находится в поле видимости для того, чтобы автоматически определять алгоритм действий.
Примеры использования AR
Их, на самом деле, достаточно много. Несмотря на то, что технология дополненной реальности кажется более простой, чем технология полноценной реальности, способов применения у AR масса. Вот лишь отдельные примеры того, как и где AR может использоваться:
- Видеоигры. Помните о том, какой ажиотаж был вокруг Pokemon Go в 2015-2016 году? Игрок ходил по улицам своего города, находил покемона, наводил на него камеру телефона и «ловил» его. При этом, сам игровой персонаж накладывался на картинку из реального мира;
- Архитектура. Проекты зданий или других объектов можно визуализировать «на лету», и сразу получать примерный результат того, как готовое здание будет выглядеть в реальности;
- Образование. Учащиеся могут видеть трехмерное изображение объекта в реальном времени, при этом оно накладывается на картинку из реального мира. AR может заменить конспекты или компьютеры, но это — только половина потенциала. Есть дисциплины вроде медицины или инженерии, где важна наглядность — с помощью AR можно улучшить усвояемость материала;
- Военное дело. Речь идет о тренировке личного состава: AR используется для того, чтобы солдаты тренировали реакцию и рефлексы. Кроме того, AR может использоваться для тренировки пилотов или наводчиков: они учатся распознавать объекты (аэродромы, железнодорожные узлы, военные базы врага) по виртуальным макетам, которые накладываются на вполне реальную топографическую территорию.
Потенциал у этой технологии не меньший, чем у VR. Вероятнее всего, через несколько лет область применения расширится ещё сильнее, и об AR будут говорить ещё больше.
Испытываем AR на практике
Увидеть дополненную реальность очень просто. Для смартфонов уже создали большое количество как обучающих, так и развлекательных приложений. Они используют штатную камеру телефона: пользователь направляет объектив на окружающий мир, а процессор дорисовывает виртуальные объекты.
AR также является встроенной функцией для VR-шлемов, если в них вмонтирована внешняя камера. То есть, обладая VR-шлемом можно пользоваться AR-технологией.
Кейсы с использованием AR
В некоторых магазинах клиенты могут использовать AR для того, чтобы узнать больше информации о товаре. Мотокомпания Harley Davidson разработала приложение для смартфонов, скачав которое клиент сможет выбирать себе мотоцикл. В приложении все кастомизуемо: можно подбирать конкретную модель мотоцикла, выбирать цвета и комплектацию. Таким образом, клиент предварительно может увидеть именно тот товар, который ему нужен.
Уже сейчас AR-шлемы используются для работы со сложными механизмами. Речь идет о любом оборудовании, в том числе — промышленном. В продвинутых американских автомастерских AR помогает механикам обнаружить и исправить неполадку в автомобиле. Для этого может использоваться как софт в виде алгоритмов или искусственного интеллекта, так и IoT, когда шлем подключается к оборудованию автомобиля.
AR применяется в дизайне помещений. Раньше для создания макета использовался компьютерный софт и программы для моделирования, работа с которыми требовала времени и навыков. С помощью AR можно быстро представить себе то, как будет выглядеть помещение с определенными дизайнерскими решениями. Это полезно как дизайнеру, так и клиенту.
Служба доставки DHL выдает работникам на складах AR-очки. С помощью них сотрудники компании могут быстрее находить необходимые посылки, при этом сортировать предметы на складе становится легче.
Возможности по использованию технологии в образовании безграничны. Одна из первых идей — обучение студентов астрономии. С помощью AR студенты могут получить интерактивное 3D-изображение космических тел, или, к примеру, Солнечной системы. Есть приложения, с помощью которых можно ориентироваться в созвездиях. Камера наводится на ночное небо, и софт автоматически дорисовывает полноценные карты созвездий и указывает названия небесных тел.
XR
Наверное, самый запутанный акроним из тех, что используются для обозначения виртуальных реальностей. Путаница вокруг понятия XR возникла из-за того, что термин использовался в научных работах и маркетологами в разных смыслах.
Очень часто термин “XR” используют для обозначения AR, VR или MR. Таким образом, маркетологи пытаются заинтриговать покупателей тем, что в их устройстве используется новая технология. К примеру, так было с IPhone — Apple обещала XR-возможности для камеры смартфона, при этом XR оказался обычной дополненной реальностью (AR).
Ещё один способ использования обозначения XR — для объединения всех таких технологий в один термин. В этом случае XR’ом может быть и VR, и MR, AR или CR. Термин используется из-за того, что между технологиями много общего и исследователи часто занимаются проблемами каждой из них.
Кроме того, XR также может означать и что-то вроде улучшенного MR. Существует концепция, подразумевающая частичное объединение виртуального и реального миров. Некоторые разработки по XR, к примеру, позволяют пользователю брать объекты из реального мира и копировать их в виртуальный, и наоборот.
Примеры использования XR
Всё зависит от того, в каком контексте используется термин. Скорее всего, под XR будут подразумевать любую другую технологию виртуальной реальности, а значит говорить о конкретных примерах смысла нет — подойдут любые от VR, AR или MR.
С другой стороны, некоторые маркетологи выступают за уникальность термина XR. В таком случае под XR подразумевается комбинирование AR и IoT — интернета вещей. Устройства из реального мира влияют на виртуальный, и наоборот. В этом случае XR достаточно уникален: он может использоваться в образовании, в промышленности и на производствах, в научных исследованиях.
Практический пример.
Допустим, есть большая компания, у которой есть корпоративные сервера. Персонал, управляющий серверами, не успевает справляться с задачами из-за неудобного интерфейса на мониторах. Компания решает проблему тем, что подключает беспроводные передатчики (Wi-Fi, Bluetooth) к серверу, а сам передатчик подключается к AR-очкам.
Теперь сотрудник может надеть очки и смотреть на сервера (буквально). Рядом с ними будет появляться AR-окно, на котором будет указываться информация о состоянии сервера в реальном времени. IoT подключается к шлему, и пользователь получает актуальную информацию.
Как испытать XR
Строго говоря, пока что технология не стала массовой, потому что сам IoT находится ещё в зачаточном состоянии. Если кто-то рекламирует XR, то скорее всего речь идет о VR или AR, MR.
Профессионалы из IT, могут придумать собственные проекты с XR: к примеру, подключите передатчики к своим домашним компьютерам и роутеру Wi-Fi. Настройте передатчик так, чтобы он передавал информацию о состоянии компьютеров и маршрутизатора на AR-шлем. Надев шлем, вы увидите информацию о состоянии сети и компьютеров.
Смешанная реальность (MR)
Выяснив различия между виртуальной и дополненной реальностью пришло время познакомиться и со смешанной реальностью (MR). Ее особенность заключается в том, что здесь виртуальный контент не просто добавляется в реальную среду, как в случае с AR, а пользователь имеет с ней непосредственное взаимодействие.
Такая смешанная реальность, в определенном смысле, является своеобразной разновидностью дополненной реальности, но более интерактивной и захватывающей.
Однако существует и другая разновидность смешанной реальности, в которой пользователь взаимодействует с наложенным на реальную окружающую среду виртуальным миром. На первый взгляд может показаться немного странным, как можно, оставаясь в своей комнате, взаимодействовать с полностью виртуальной средой и при этом постоянно не натыкаться на физически реальные вещи? Для этого существуют специальные гарнитуры, позволяющие отслеживать реальные объекты в полностью виртуальной среде, благодаря специальным датчикам.
Такая разновидность смешанной реальности более близка по характеристикам VR.
Следует отметить, что для восприятия разных форм смешанной реальности потребуются устройства двух разных типов: голографические и погружные. Первое представляет собой полупрозрачные очки, позволяющие видеть окружение с помощью голограмм.
Вторые имеют непрозрачные очки, аналогичные гарнитурам VR, которые полностью ограждают вас от реального мира, но имеют камеры для слежения. По такому принципу работают шлемы смешанной реальности от Acer и HP.
Где можно использовать смешанную реальность?
До сих пор многие сталкивались со смешанной реальностью только в научно-фантастических романах или фильмах, где герои использовали сложные устройства для голографической коммуникации. Теперь технология смешанной реальности приблизила человеческую цивилизацию к еще недавно казавшемуся невероятным будущему.
Существует несколько отраслей, использование MR в которых имеет огромный потенциал.
Сфера коммуникаций
Новый вид общения, который открывает MR-технология, может помочь более эффективному сотрудничеству между людьми, когда, надев шлем, можно свободно общаться между собой, находясь в пределах реального мира. Более понятно данный принцип работы представлен в следующем видео:
Приложения по обмену сообщениями – наглядный пример того, как люди могут более эффективно общаться.
Образовательные программы
Смешанная реальность, наравне с VR и AR, может успешно использоваться в сфере образования, давая возможность студентам видеть захватывающие голограммы, интегрированные в реальный мир. Это дает новый опыт в обучении и позволяет лучше понять изучаемые темы. Это эффективно, как для школьного образования, так и для обучения студентов. Вот один из примеров работы дополненной реальности в области образования:
Производственная сфера
Технология смешанной реальности способна упростить производственные процессы, предоставив работникам на определенном этапе эффективную помощь. Голографические инструкции позволят снизить риск человеческого фактора, и исключить ошибки, связанные с ним. Это существенно улучшает качество производства, особенно в сфере технического обслуживания или выполнения ремонтных работ в отраслях, требующих большой точности и опыта.
Отдельные производственные компании уже приступили к тестированию технологии смешанной реальности на своих предприятиях, среди которых и Renault Trucks.
Общий обзор технологий
Конечно, такой обзор информации способен запутать любого неподготовленного пользователя, но, я надеюсь, что все описанное выше, помогло вам понять различия между технологиями реальности.
Попробую подвести итог всей представленной информации и дать краткую характеристику, буквально в несколько слов, каждой из технологий и их отличий, итак:
- VR – является полностью виртуальной средой;
- AR – представляет собой реальную среду с виртуальными цифровыми объектами;
- MR – реальная среда с виртуальными объектами, с которыми можно взаимодействовать.
Современные технологии, включая дополненную, виртуальную и смешанную реальности стремительно развиваются и, я думаю, уже в ближайшее время они найдут широкое использование в нашей жизни и современных играх.
Девайсы для погружения в виртуальную реальность
Для погружения в виртуальную реальность человеку необходимо использовать определённое оборудование, которое влияет на органы чувств пользователя и воспроизводит ответную реакцию на его действия. Разберём основные на сегодняшний день разработки в этом направлении.
Шлемы и очки
Эти приборы обеспечивают визуальное и звуковое восприятие реального мира. Основными компонентами оборудования являются: два экрана со смещённым изображением для создания объёмного восприятия картины; штор, защищающих от попадания света снаружи; стереонаушники, передающие звук. Шлемы оборудованы гироскопами и акселерометрами.
Можно выделить три вида шлемов:
- предназначенные для компьютеров, обычно они имеют громоздкую конструкцию и функционируют только в тандеме с ПК или игровой консолью;
- для мобильных, гарнитуры, имеют в своей основе держатель со специальными линзами и функционируют только в связке с мобильными устройствами;
- независимые очки, это отдельные устройства, работающие под управлением специальной операционной системы.
Комнаты
Комнаты призваны стать альтернативой шлемам. Они дают значительно больше возможностей. Суть конструкции состоит в том, что человек находится в помещении стены которого представляют собой мониторы, транслирующие изображение. Часто для полноценного погружения необходимо использовать специальные очки.
Такие комнаты позволяют более реально ощутить своё присутствие в созданной реальности в первую очередь за счёт того, что пользователь имеет возможность видеть себя.
Наверное, не нужно заводить разговор о стоимости организации такого помещения, она более чем велика.
Информационные перчатки
Человеку присуще желание тактильного контакта и изучения окружения посредством ощупывания предмета. Такую возможность в условиях виртуальной реальности дают информационные перчатки. При этом есть приборы, способные захватить движение кистей и пальцев.
Джойстики
Наиболее привычные для большинства пользователей приборы взаимодействия с искусственно созданной реальностью. Они содержат все необходимы датчики, контролирующие положение пользователя и его движения.
Конструкция имеет вид и функциональность привычной мыши и игрового джойстика. Сегодня они имеют беспроводную организацию, что делает их более удобными для участника процесса.
10 способов использования виртуальной реальности, которые делают мир лучше
Мы привыкли думать, что гаджеты виртуальной реальности нужны только для невероятно реалистичных видеоигр и фильмов. На самом деле областей применения VR-устройств гораздо больше и многие из них приносят людям огромную пользу.
Гаджеты виртуальной реальности имеют огромный потенциал и могут изменить будущее в разных сферах жизни — от медицины, бизнеса и архитектуры до туризма и производства товаров.
1. Лечение паралича нижних конечностей
В ходе исследования, проведённого в Университете Дьюка, было выявлено, что лечение парализованных людей с помощью виртуальной реальности даёт поразительные результаты.
В процессе эксперимента пациенты играли в виртуальный футбол в VR-шлеме. После такой терапии у них восстанавливались области мозга, ответственные за движения ног. Из восьми участников эксперимента все в разной степени восстановили контроль над ногами, а у четверых диагноз «полный паралич нижних конечностей» сменился на «частичный паралич».
2. Лечение посттравматического стрессового расстройства
Обычно для лечения посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) используют экспозиционную психотерапию. В процессе лечения пациент представляет травмирующие события и рассказывает врачу, что происходит, когда он сталкивается со стрессовой ситуацией.
Виртуальная реальность действует похожим образом, только из воображения пациента действие переносится на экран VR-шлема. В виртуальном пространстве создаётся обстановка, соответствующая травмирующим событиям. Например, для ветеранов военных действий это будет мир с вертолётами, пулемётами и ракетами. После просмотра врач просит пациента рассказать, что происходило в виртуальной реальности. Сталкиваясь с травмирующими событиями в безопасной среде, человек постепенно учится контролировать свои страхи.
3. Обучение студентов медицинских факультетов
Виртуальная реальность обеспечивает будущим врачам безопасную среду для проведения операций и процедур. Во время виртуальной практики студенты могут ошибаться, не рискуя жизнью и здоровьем пациента, а также готовиться к разным непредвиденным обстоятельствам в реальной жизни.
Возможность контактировать с виртуальным пациентом позволяет студентам развить необходимые навыки для лечения реальных людей.
4. Снятие боли
Гаджеты виртуальной реальности используются для проведения отвлекающей терапии, чтобы помочь людям справиться с болью в процессе лечения.
В 2011 году было проведено исследование, в ходе которого военным предлагалось вместо приёма обезболивающего поиграть в SnowWorld — виртуальную игру, где нужно кидаться снежками в пингвинов под музыку Пола Саймона (Paul Simon). Оказалось, что такое времяпрепровождение помогает справиться с болью лучше, чем морфин.
5. Лечение панических атак
Игра Deep используется как аналог диафрагмальных дыхательных упражнений и помогает людям справиться со страхом и беспокойством. Игрок надевает специальный пояс, отслеживающий дыхание, погружается в виртуальный подводный мир и выполняет дыхательные упражнения в расслабляющей обстановке.
Всего пять минут концентрации на дыхании обеспечивают глубокое расслабление и чувство безмятежности.
6. Помощь в приобретении социальных навыков у детей с аутизмом
Профессор Техасского университета в Далласе создал программу, которая использует виртуальную реальность для развития социальных навыков у детей с аутизмомMichelle R. Kandalaft, Nyaz Didehbani, Daniel C. Krawczyk, Tandra T. Allen, Sandra B. Помещая детей и подростков в социальные сценарии, такие как собеседование для приёма на работу или свидание вслепую, программа учит их распознавать социальные сигналы и правильно на них отвечать. Во время использования своей разработки детьми профессор заметил увеличение мозговой активности в областях, ответственных за понимание социальных сигналов.
7. Помощь бизнесу
Виртуальная реальность уже используется в разных сферах бизнеса для уменьшения затрат, снижения количества деловых поездок, проведения собеседований, экскурсий и встреч, а также предсказания тенденций.
Вместо реальных поездок или собеседований с кандидатами лицом к лицу компании используют виртуальные переговорные комнаты.
Бизнес, имеющий дело с опасными или новыми продуктами, с помощью виртуальной реальности может оценить безопасность и функциональность своих товаров без риска для здоровья сотрудников.
8. Создание архитектурных моделей
Виртуальная реальность заняла прочное место в конструкторской деятельности. Дизайнеры и архитекторы давно пользуются преимуществами виртуального пространства: созданные на компьютере модели заменили чертежи от руки, значительно ускорив корректировку макетов, снизив стоимость и увеличив безопасность.
Моделирование реального мира не только упростило создание строений и организацию пространства, но и позволило проверить окружающую среду до того, как здание будет построено. Например, можно узнать, насколько быстро люди смогут покинуть строение в случае чрезвычайной ситуации.
9. Проверка безопасности автомобиля
Виртуальная реальность позволяет инженеру-конструктору проверить безопасность транспортного средства до того, как оно будет запущено в производство.
Помимо процесса производства, многие крупные автомобильные компании, такие как Ford, Volvo или Hyundai, используют виртуальную реальность для продажи, предлагая потенциальным покупателям примерить VR-шлем для виртуальной поездки на своих автомобилях.
10. Планирование отпуска
Скоро путешественники, желающие приобрести тур, смогут осмотреть место, отель или город, в который планируют отправиться. Такая технология уже была опробована в торговом центре Bluewater в Кенте, Великобритания. Она включает в себя виртуальные туры на вертолёте над Манхэттеном, посещение бассейна на Родосе в Греции и ресторана на Кипре.
Как видите, виртуальная реальность пригодится не только в игровой индустрии. Она стремительно покоряет новые области деятельности и помогает сделать мир немного лучше.
Как вы думаете, в каких ещё областях можно применить виртуальную реальность?
Основные проблемы развития
На данный момент главное, что тормозит развитие технологий в области развлечений, — это отсутствие у разработчиков необходимых инструментов и клиентской базы. Пользователи, в свою очередь, не до конца доверяют разработчикам программного обеспечения для виртуальной реальности из-за того, что нет громких проектов. В итоге получается своеобразный замкнутый круг — как любят говорить на Западе, Уловка-22.
Эту проблему пытаются разрешить многие крупные компании: Google, Facebook, Sony и Microsoft. Компания Google распространила в общей сложности несколько миллионов устройств Cardboard (один миллион из них — бесплатно, с помощью New York Times). По мнению большинства специалистов, самым популярным VR-устройством для ПК станет Oculus Rift.
Представители YouTube и Facebook не остались в стороне: они уже запустили полную поддержку своих онлайн-сервисов для виртуальной реальности. Компания Oculus Story Studio, производящая развлекательный контент, а именно игры и видеоролики, планирует в 2016 году выпустить 20 игровых проектов для Oculus. За весь 2016 год планируется выпуск 100 игр.
Какие риски несут технологии виртуальной реальности?
Виртуальная реальность еще находится на ранних стадиях своего развития. Пока мы немного слышим о рисках информационной безопасности, которые связаны с этой технологией. Однако нам следует все же знать о том, что VR, как и любая другая инновация, несет в себе новые угрозы, а также и ряд старых угроз, которые могут быть видоизменены в рамках новой технологии.
Кража персональных данных
Мы часто слышим (и беспокоимся об этом) о массовых случаях кражи персональной информации и регистрационных данных, от которых в результате кибер-атак все чаще страдают те или иные компании, но в виртуальной реальности дела могут обстоять еще хуже. Преступники смогут получить в свои руки не только имена пользователей и их пароли, но также и завладеть самой личностью пользователя (генерация гиперреалистичного аватара после сканирования его собственного тела).
Обладая всеми этим биометрическими параметрами, преступники легко могут выдавать себя за реального человека. Поэтому компании, которые обеспечивают безопасность такой информации, в результате этого могут столкнуться с более серьезными рисками, чем те, которые нам уже известны.
Изменение реальности
Кибер-преступники могут узнать, как модифицировать код приложения, чтобы манипулировать (виртуальной) реальностью, как им заблагорассудится. Количество сценариев бесконечно.
Например, можно взломать виртуальный офис компании, которая работает удаленно, изменить в нем информацию таким образом, чтобы нанести вред ее репутации, вызвав негативные отзывы пользователей. Существует целый мир потенциальных рисков, которые ждут своей минуты, когда человечество о них узнает – и это принесет новые вызовы для экспертов по информационной безопасности.
Безопасность гарнитур
По сути, таким же образом, как вредоносные программы могут негативно повлиять на компьютеры и мобильные устройства, они могут сказаться и на VR-гарнитурах. Кибер-преступники могут атаковать эти гарнитуры с различными намерениями (и явно не самыми лучшими).
Например, кейлоггер, который сможет отслеживать активность пользователя, или шифровальщик, который блокирует доступ к определенному виртуальному миру до тех пор, пока пользователь не заплатит выкуп за восстановление доступа к нему.
Виртуальная кража
Представьте, что в виртуальной реальности вы участвуете в каком-то конкурсе, который обещает Вам дом Вашей мечты, если Вам удастся построить его за 100 часов, используя блоки Lego. Вы стараетесь и строите дом, который будет отвечать Вашим требованиям, и в конце концов Вам удается добиться успеха: организаторы конкурса предоставляют Вам в собственность жилую площадь, которая Вас так завораживает. Однако, злоумышленники поджидают Вас уже «за углом». Они пробираются на серверы приложения и меняют права собственности на недвижимость.
Конечно, физически Вы не теряете ничего, но Вы потеряли драгоценное время, а все Ваши усилия оказались тщетны. Разработчик приложения также имеет серьезные потери. По крайней мере, они теряют Ваше доверие, как и доверие остальных пользователей.
Психическое воздействие
Еще один из возможных страшных сценариев виртуальной реальности: негативное психическое воздействие на человека. Допустим, кибер-преступники взломали VR-приложение. С помощью различных техник (25 кадр, инфранизкие или ультравысокие частоты акустических волн, определенное сочетание цветов с требуемой частотой мерцания и пр., не говоря уже о гипнозе) можно осуществить требуемое психическое воздействие вплоть до зомбирования или серьезного нарушения психики.
Кино, скажете Вы? Не только. Например, это может стать неплохим оружием в кибер-войнах между государствами (психическое воздействие на пользователей из определенной страны), или инструментов для получения конфиденциальной информации (о деятельности предприятия, госучреждения, банка и пр.). Тут все будет зависеть от фантазии злоумышленников, их целей и возможностей.
Что такое Виртуальный Интеллект (ВИ)?
Виртуальный интеллект (ВИ) — это программа, относящаяся к искусственному интеллекту, разработанная, чтобы помочь нам в контролируемой среде и с использованием заранее определенных факторов. ВИ — это термин, относящийся к ИИ, но существующий в виртуальном мире. Виртуальный интеллект — это пересечение ИИ и виртуального мира.
Виртуальный Интеллект работает по алгоритму, используя контролируемую среду, вычисляя результаты по полученным предопределенным факторамХотя термин «виртуальный интеллект» может показаться вам Новым, на самом деле он существует вокруг нас уже несколько лет. Он присутствует, когда вы открываете навигационные приложения, такие как Google Maps или Яндекс навигатор, когда вы отслеживаете свое здоровье и контролируете физическую форму с помощью фитнес-браслета, или когда вы слушаете музыку на умной колонке. Все эти вещи кажутся разумными, когда мы взаимодействуем с ними на ежедневной основе. Я имею в виду, что они могут давать нам указания, рекомендовать диету и тренировки и даже отвечать на устные команды. Но на самом деле эти устройства просто используют преимущества технологии ВИ.
Внутренняя работа этих устройств намного проще, чем может показаться. Способ, которым виртуальный интеллект работает для получения результатов, является научным, поскольку он использует контролируемую среду, получает предопределенные факторы и выдает вычисленные результаты. Обычный алгоритм, используемый внутри этих устройств выглядит как: ЕСЛИ x, ТО у (где x — это условие, а y — это результат), то есть, если данный входной сигнал (факторы) соответствует заданным критериям (контролируемая среда), то он дает ответ (вычисленный ответ).
Используя этот метод, ВИ моделирует принятие решений. Мы говорим, что он моделирует принятие решений, потому что он не может корректировать результат по мере развития изменений. Приведенные факторы должны быть полностью проработаны, прежде чем можно будет пересчитать результаты.
Например: что произойдет, если вы используете одно из упомянутых ранее приложений для навигации и начинаете делать неправильный поворот? Ну ничего. Приложение не предупреждает вас о том, что вы делаете неправильный поворот, и не обновляет свои направления, когда вы делаете неправильный поворот. Оно ждет, пока не будет сделан поворот, чтобы пересчитать результаты с новыми данными. Входные данные должны быть полностью проработаны до того, как будет осуществлен пересчет — соответствующее обновление направления передвижения. Таким образом, виртуальный интеллект не справляется с исправлением ошибок и вместо этого фокусируется на её устранении после того, как ошибка была сделана.
Что такое Искусственный Интеллект (ИИ)?
Искусственный интеллект (ИИ) — это «Способность машины имитировать разумное поведение человека». Ключевое слово в этом определении — разумное. Ключевое слово в этом определении-разумный. Как мы видели выше, виртуальный интеллект имитирует процесс принятия решений человеком, используя математику и предопределенные факторы. Искусственный интеллект, с другой стороны, должен быть достаточно умен, чтобы принимать решения по мере того, как происходят изменения и события.
Искусственный интеллект — это способность машины имитировать разумное поведение человекаВ будущем, такие вещи, как транспорт, производство и другие сферы повседневной жизни, станут автоматизированными с помощью искусственного интеллекта. Это может быть достигнуто, как только ИИ начнет принимать человекоподобные, разумные решения, которые адаптируются по мере возникновения проблем и изменений.
Риск таких вещей, как дорожно-транспортные происшествия, дефекты в технологически изготовленных изделиях и многое другое, может быть уменьшен способностью компьютера вычислять гораздо больше, чем человеческий мозг может на сознательном уровне. В будущем мы надеемся достичь такого уровня, когда использование искусственного интеллекта намного превзойдет тот ограниченный виртуальный интеллект, который мы видим вокруг себя сегодня.
ИИ часто делят на две группы: прикладные и общие.
- К Прикладной ИИ (иногда называемый Вертикальным ИИ или Узким ИИ) относится к «умным» системам, которые отвечают конкретным потребностям, таким как торговля акциями или персонализация рекламы.
- Общий ИИ (также известный Сильный ИИ или Полный ИИ) включает в себя системы или устройства, которые могут выполнять любую задачу, которую может выполнить человек. Они больше похожи на дроидов, изображенных в научно-фантастических фильмах, и являются предметом большинства наших предположений о будущем.
Будущее Искусственного Интеллекта и Виртуального Интеллекта
В то время как некоторые люди могут полагать, что ИИ полностью уничтожит потребность в виртуальном интеллекте, это далеко от истины. На самом деле, ВИ будет использоваться для базовых потребностей. Такие вещи, как простые веб-приложения (блоги и небольшие магазины электронной коммерции), статические сайты (целевые страницы и портфолио) и даже большинство приложений по своей сути не нуждаются в искусственном интеллекте, чтобы хорошо работать. Эти более простые, менее сложные части технологии должны быть более рентабельными и полезными просто придерживаться традиционных ВИ вместо этого.
Да, возможно, некоторые из этих приложений можно было бы улучшить с помощью ИИ, но подавляющее большинство из них не нуждаются в этом, тем более что улучшение требует инвестиций. Действительно, ВИ является более ограниченным, но это очень практичный и эффективный способ повысить скорость реагирования для многих проектов. Так что вместо того, чтобы ИИ уничтожил ВИ, скорее всего, мы увидим, как они вместе уживаются. ВИ также будет продолжать совершенствоваться, делая свою отзывчивость и способности еще лучше, чем сегодня.
В чем разница между Искусственным Интеллектом и Виртуальным Интеллектом
ИИ — это междисциплинарный раздел информатики, который занимается тем, чтобы сделать машины более умными и интеллектуальными, чтобы выполнять задачи, требующие человеческого интеллекта. Виртуальный интеллект, с другой стороны, относительный термин ИИ, но в виртуальном мире. С технической точки зрения ВИ — это пересечение ИИ и виртуального мира, работающее в контролируемой среде с использованием набора заранее определенных факторов.
ИИ в основном основан на четырех основных компонентах: открытие, предсказание, действие и обучение. Компьютерная система может быть запрограммирована на обнаружение скрытых закономерностей в наборе данных, прогнозирование результатов на основе данных, выполнение действий, основанных на обнаружении и прогнозировании, и обучение самосовершенствованию. Это замкнутая система, которая учится и совершенствуется с повторением. Виртуальный интеллект, с другой стороны, может использовать как открытую, так и закрытую систему. Виртуальный интеллект использует более научный подход для получения заранее определенных результатов.
ИИ решает проблемы по мере их появления и исправляет их, прежде чем они станут ещё большими проблемами. Система определяет возможный результат на основе имеющихся проблем, даже не дожидаясь завершения процессов. Результат в основном основан на активном контроле проблем. ВИ, с другой стороны, основан на заранее определенных факторах, которые необходимо запрограммировать, прежде чем можно будет рассчитать результаты. Средняя система ВИ не может вносить изменения в свою программу, не разработав сначала все компоненты. Прежде чем можно будет внести какие-либо возможные изменения, необходимо сначала рассчитать факторы.
Будущее VR в России
Инструменты VR/AR довольно молодые, но уже сегодня ясно, что они могут качественно дополнить образование, сделать его более интересным, доступным и полезным для всех детей, вне зависимости от расположения или финансового положения учебного заведения.