Идея виртуальной реальности сопровождает человечество многие века: нечто, похожее на мир, доступный только в ощущениях, есть в размышлениях античных философов. К примеру, еще в древней Греции реальность окружающего мира для некоторых великих умов была под сомнением. Так зародился солипсизм — учение, признающее реальным только то, что происходит в сознании человека. С развитием науки и технологий стало казаться, что частичное или даже полное переселение людей в «ненастоящую» вселенную неизбежно. Мы живем в эпохе сбывшейся фантастики: аббревиатуры VR (Virtual Reality — Виртуальная Реальность) и AR (Augmented Reality — Дополненная Реальность) давно с нами, но революции внедрения этих технологий в повседневную жизнь не происходит. На самом деле, цифровая реальность активно используется, и область ее применения выходит далеко за рамки индустрии развлечений. Давайте узнаем, где и как технологии AR/VR применяются на практике.
При упоминании виртуальной или дополненной реальности первыми на ум приходят люди в шлемах или очках, наполненных сложным программным обеспечением. Может возникнуть впечатление, что сферы их применения ограничиваются играми, рекламными интеграциями и распиаренной «метавселенной». Однако индикатор на лобовом стекле (ИЛС) в истребителе или проекционный дисплей в автомобиле — тоже технологии AR, которые появились более полувека назад. А в начале «нулевых» без использования очков была успешно реализована VR-игра Second Life, где за реальные (и существенные) деньги игроки продавали друг другу недвижимость.
Аббревиатуры VR и AR обозначают виртуальную (virtual) и дополненную (augmented) реальности. Во второй профессионалы иногда отдельно выделяют вспомогательную (assisted) реальность.
Вспомогательная (assisted) реальность отличается от дополненной (augmented) насыщенностью информации и ее расположением. Приведенные в качестве примеров ИЛС — это как раз Assisted Reality. В этом «упрощенном» варианте AR к реальному миру добавляется всего один слой данных.
промышленных предприятий, которые используют технологии AR и VR, вспомогательная реальность представлена инструкциями или подсказками при выполнении производственных операций. Полноценная дополненная реальность — это многослойное представление данных, трехмерных моделей и масштабных построений поверх окружающей действительности.
Иногда встречаются и другие названия или обозначения, но чаще всего их используют либо маркетологи, либо узкоспециализированные ученые. Например, Mixed Reality (MR) — термин, описывающий множество решений, использующих смешение несуществующих смоделированных объектов и миров с реальными. Вероятно, через некоторое время, с развитием технологий, такие аббревиатуры прочно войдут в обиход. Но пока они либо избыточны для практического применения, либо нужны только для привлечения внимания к продукту конкретного разработчика.
Иллюзия привязки к технологиям
У человека, не работающего ежедневно с технологиями виртуальной реальности, может сложиться впечатление, что AR- или VR- решения — это очки и шлемы, ведь без них как виртуальная, так и дополненная реальности просто не существуют. Людям свойственно закреплять за какими-то явлениями ярлыки, поэтому на текущем этапе развития технологий возникает ощущение, что любой пример расширенной реальности неотделим от соответствующего оборудования. Однако это далеко не всегда обязательный атрибут — существует множество игр, приложений и сервисов, которые при строгом анализе попадают в категории VR или AR, но при этом не требуют ничего, кроме смартфона или планшета.
В итоге, главные отличия между технологиями виртуальной и дополненной реальностями сводятся к тому, где «оказывается» пользователь:
• AR — создает дополнительный к окружающей действительности контент; информация, вне зависимости от сложности графического представления, проецируется на дисплей устройства или оптический модуль.
• VR — полностью смоделированный, искусственный мир, в который могут поступать данные извне, но они не обязательны для функционирования технологии (если не считать сведений о положении тела пользователя).
Дополненная реальность (AR) на деле давно вокруг нас. Для огромного числа пользователей смартфонов перевод надписей на документах, вывесок на зданиях и прочих текстов при помощи камеры стал обыденностью. Многие пользуются AR-помощниками для поиска товаров и выбора похожих продуктов. В бизнесе и промышленности подобные технологии давно вышли на совершенно иной уровень — дополненная реальность применяется в различных отраслях повседневно.
Решения плавно вошли в жизни большого числа людей без всякого ажиотажа. Причина — сравнительная простота реализации ряда технологий AR, по сравнению с VR-технологиями. Для функционирования достаточно современного гаджета с камерой и дисплеем. Хватит минимальных аппаратных ресурсов, если не требуется задействовать распознавание объектов в поле зрения.
Помните Pokemon Go? Это игра, которая использует технологии дополненной реальности на основе данных камеры и реального местоположения пользователя. Этот проект, получивший успех у пользователей во всем мире, можно считать наглядной демонстрацией применения AR в массах: Pokemon Go можно без проблем
запустить практически на любом смартфоне с камерой и модулем спутниковой навигации.
Более сложные программно-аппаратные комплексы, позволяющие «привязывать» виртуальные объекты к физическим с высокой точностью, оснащаются мощным «железом» и массой датчиков.
Несмотря на сложность применения, возможности дополненной реальности для промышленности выглядят весьма привлекательно. Рассмотрим примеры:
• Автоматизированное рабочее место (АРМ) — здесь используются или разрабатываются разные реализации от виртуального офиса (VR) до удаленного управления беспилотной техникой (AR/VR). АРМ особенно актуально в условиях пандемии и позволяет глубже погрузиться в рабочую атмосферу. А дистанционный контроль техники радикально повышает эффективность операторов и их безопасность.
• Удаленная помощь через AR — экспертная помощь сотрудникам «в поле», а также наладка оборудования работниками на местах под чутким контролем профильного специалиста без необходимости его личного присутствия. Технология экономит не только время, но и бюджеты проектов.
Удаленная инспекция объекта Ростехнадзором
«Газпром нефть» и Ростехнадзор при помощи AR отработали дистанционную инспекцию строительства дожимной насосной станции на Арчинском месторождении «Газпромнефть-Востока». На месте работал только оператор эксплуатанта с AR-гарнитурой. Благодаря технологии удалось сократить срок проведения проверки в восемь раз.
• Обучение — благодаря VR персоналу можно привить навыки правильного реагирования на нештатные ситуации. Например, остановка работы сверхсовременной нефтяной платформы «Приразломная» в Арктике для полномасштабных учений принесет компании существенные финансовые потери. А в полностью контролируемой симуляции такие тренинги можно проводить неограниченное количество раз без остановки производственных процессов (до полного понимания и отработки мышечной памяти).
• Визуализация проектируемых объектов в AR — еще не построенный объект с точностью до сантиметра визуализируется на местности, где ему предстоит в будущем находиться. Это позволяет не только оценить сложности логистики и монтажа, но и проверить, насколько чертеж выполним в принципе. Например, разводка проводов или трубопроводов на бумаге может выглядеть вполне логично, а при отражении в 3D выяснится, что она скрывает вентиль или разъем, который должен быть в зоне доступа. Еще один немаловажный для обслуживаемого оборудования аспект — насколько удобны подходы к нему. Иногда при подобной визуализации выясняется, что по какой-нибудь лестнице человек не сможет пройти из-за неучтенной трубы или балки. Такие мелочи лучше проверять заранее.
Несмотря на теоретические преимущества технологий виртуальной реальности (полная свобода фантазии, можно создавать что угодно), реализовать их непросто. Трудности создает потребность в больших вычислительных мощностях для отрисовки графики и для обсчета физических взаимодействий объектов. С точки зрения реализации, VR — «дорогое удовольствие». В массовое потребление внедрить ее чрезвычайно сложно из-за высокой цены качественного оборудования.
В современных технологиях VR отдельный пункт — очки или шлемы. Одна из наиболее важных характеристик оборудования для VR — точность позиционирования частей тела пользователя. Что бывает, если она низкая, знает, пожалуй, каждый, кто пробовал смотреть 360-градусные видео на YouTube. Картинка постоянно дрожит, норовит съехать вбок. Виной тому низкая точность датчиков положения устройства. Несовершенство дешевого «железа» для VR оборачивается плохим качеством картинки и неудобствами при просмотре контента.
Еще одно препятствие массового внедрения VR — киберболезнь (cybersickness), которую удалось более-менее побороть только в последних поколениях гарнитур. Если наш организм воспринимает зрением и внутренним ухом изменения в положении тела с разницей хотя бы в десятки миллисекунд, может проявиться эффект укачивания, аналогично тому, как это происходит на транспорте. Именно поэтому разрешение дисплеев, их частота обновления и время отклика всей системы критически важны для нормальной работы пользователя — все это отражается на цене оборудования.
Мы рассмотрели случаи широкого применения технологий AR и VR за пределами развлечений — в промышленности. Но это далеко не все. В тех или иных формах технологии уже используются в медицине и образовании. Причем пользы от «нереальных реальностей» там едва ли не больше, чем для бизнеса и производств. Помимо очевидных вариантов — наглядные пособия, интерактивные уроки и конференции, — есть и совершенно уникальные применения: реабилитация пациентов при помощи виртуальной реальности или погружение физиотерапевта в «тело» больного, чтобы понять, какой курс упражнений ему больше подойдет.
Сложности на пути массового внедрения подобных решений все те же: стоимость оборудования и программного обеспечения. Когда удастся преодолеть эту преграду и технологии VR/AR начнут применяться массово, сказать сложно, чаще всего называют сроки в 10–15 лет.
До встречи в виртуальном мире!