Технологии дополненной и виртуальной реальности имеют богатую историю, однако заговорили о них лишь несколько лет назад. Для большинства это лишь новый способ играть в компьютерные игры, однако области их применения поистине безграничны. «Лента.ру» пообщалась с руководителем группы виртуальной реальности лаборатории математического обеспечения имитационных динамических систем (МОИДС) Виктором Чертополоховым об истории VR и выяснила, для чего сейчас используется эта перспективная технология.
С появлением шлемов виртуальной реальности многие некорректно воспринимают это понятие. Для большинства пользователей, это некий шлем со встроенными линзами и экранами, а также системой трекинга, который используется для игр и просмотра роликов. Однако такое определение не описывает и малой части возможностей VR.
До эры компьютерных технологий под виртуальностью понимали объект или состояние, которые реально не существуют, но могут возникнуть при определенных условиях. Впервые понятие «Искусственной реальности» было введено в конце 1960-х годов Майроном Крюгером, хотя в 1964 году Станислав Лем ввел схожее понятие «Фантомология» в книге «Сумма Технологии» — задача и ответ на вопрос «как создать действительность, которая для разумных существ, живущих в ней, ничем не отличалась бы от нормальной действительности, но подчинялась бы другим законам?». В сущности, это и есть то, что сейчас понимают под определением «Виртуальная реальность».
Первый настоящий VR-шлем был создан 1967 году Айвеном Сазерлендом. Это устройство позволяло пользователю видеть изображение, сгенерированное на компьютере. Кроме того, в шлеме Сазерленда была предусмотрена зрительная обратная связь: изображение менялось в зависимости от наклона головы. А в 1980-х появились системы, где пользователь сам мог управлять объектами на экране с помощью средств отслеживания положение рук.
В Советском Союзе быстро подхватили тренд и уже в конце 1960-х заинтересовались технологией. Она применялась при подготовке космонавтов, а динамическая имитация активно используется при подготовке пилотов и по сей день. История исследований МГУ в этой области начинается с середины 1970-х годов. Так, группа сотрудников механико-математического факультета МГУ под непосредственным руководством Виктора Садовничего принимала участие в создании алгоритмов динамической имитации для центрифуги ЦФ-18 Центра подготовки космонавтов и участвовала в разработке тренажера посадки «Бурана». После этого эпизода за Садовничим закрепилась слава изобретателя космической центрифуги.
Виктор Чертополохов
Фото: Юрий Мартьянов / «Коммерсантъ»
В настоящее время в научных кругах чаще используют термин «смешанная реальность», так как сейчас она объединяет элементы виртуальной и дополненной.
«В общем случае, смешанная реальность — это смешение реальных и виртуальных объектов в рамках одной симуляции. Пример: человек идет по реальной доске, размещенной на полу, а в виртуальной реальности он видит обрыв, — уточнил Чертополохов. — Под технологиями смешанной (и виртуальной) реальности понимают не только шлемы виртуальной реальности, а достаточно обширный комплекс имитационных технологий, позволяющих подменять входные сигналы для сенсорных систем человека, анализировать его действия и создавать правдоподобную виртуальную среду».
Сюда можно отнести как визуализацию, так и имитацию движения, обратную связь в виде тактильных ощущений, трекинг человека и создание «цифровых двойников», а также развитие искусственного интеллекта для VR и методики оценки состояния человека и его действий. На базе МГУ и партнерских организаций представлен полный цикл разработки технологий виртуальной, смешанной и дополенной реальности: начиная от математических моделей и изучения физиологических основ, заканчивая аппаратной и программной реализацией.
Из последних значимых работ можно выделить создание в 2014 году первой в России системы полного погружения в виртуальную реальность на основе отечественного шлема виртуальной реальности Total Vision. Таким образом специалисты университета задали тренд в России на использование систем виртуальной реальности полного погружения.
Но кроме проведения научных исследований и создания технологической базы, российские ученые ставят задачу повышения квалификации участников рынка виртуальной реальности: «При создании кейсов в смешанной, виртуальной и дополненной реальности требуется качественная реализация не только графической оболочки, но математической модели среды. Это то, о чем забывают в большинстве компаний, вошедших в индустрию виртуальной реальности на волне ее популярности».
Также в университете разрабатывают симулятор работ на МКС с поверхностью Луны и Марса. Это стенд смешанной реальности, имитирующий элементы лунной и марсианской миссии. Для этого используется система полного погружения, позволяющая с высокой точностью транслировать реальные движения человека в виртуальную среду. В рамках стенда имитируется отработка циклограмм внекорабельной и напланетной деятельности.
Фото: МГУ
«Еще одна задача, которая ставится перед космонавтом-оператором — телеуправление луноходом и антропоморфным роботом. В МГУ разработан ряд методов телеуправления роботизированными системами с использованием виртуальной среды как в условиях прямой видимости, так и при наличии существенной временной задержки. Эти подходы обеспечивают оператору возможность выполнять манипуляции в удобном для него темпе», — добавил собеседник «Ленты.ру».
Вместе с этим МОИДС развивает направление совместного применения технологий машинного обучения и виртуальной реальности как для роботизированных систем и отработки человеко-машинного взаимодействия, так и для «оживления» виртуальных сред. На данный момент уже сформирован межфакультетский центр компетенций по машинному обучению и виртуальной реальности, а также ведется ряд проектов по внедрению этих технологий в разные сферы деятельности, в том числе в школьное и высшее образование в других вузах.
В результате такая активная деятельность привела к появлению первой в России магистерской программы на новом факультете космических исследований МГУ, посвященной технологическим основам виртуальной и смешанной реальности.
«Пока распространение VR и AR тормозится технологическими ограничениями и возможным дискомфортом, но концепции, идеи и даже конкретные алгоритмы, созданные сейчас, будут применимы и в будущем. Поэтому не стоит опасаться заходить в индустрию VR: чем больше будет интерес к области, тем быстрее пойдет ее развитие», — заключил Чертополохов.