Не только Pokemon GO. Где и как используют технологии виртуальной и дополненной реальности

1 августа 2012 года на Kickstarter началась кампания по сбору средств на выпуск очков виртуальной реальности Oculus Rift: нужную сумму (250 тысяч долларов) собрали за 4 часа. А когда в 2016 году открыли предзаказ на первую версию потребительского устройства, то всю партию выкупили за 14 минут. Уверенность в развитии технологий дополненной и виртуальной реальности с тех пор не пошатнулась: несколько лет их неизменно включают в списки технологических трендов.

В 2016 году Майкл Абраш, руководитель исследований в компании Oculus VR, предсказал пятилетний план развития технологий дополненной и виртуальной реальности. В сентябре 2018 года прошёл Oculus Connect 5, на котором Абраш оценил собственный прогноз. Он отметил, что индустрия несколько отстает от заявленных им сроков, но в целом он готов повторить сказанное снова: через 5-7 лет устройства изменятся настолько, что сегодняшние покажутся нам древностью. Технологиям пророчат большое будущее: их можно использовать не только как развлечение, но и в медицине, образовании, оборонных и исследовательских целях.

Informburo.kz разбирается, что ждёт технологии виртуальной и дополненной реальности, как они проникают в наши жизни, и как меняют мир.

Что такое AR и VR и чем они отличаются

Виртуальная реальность (virtual reality, VR) — искусственный мир, полностью созданный с помощью технических средств. Виртуальная реальность имитирует внешнее воздействие и реакции человека на это воздействие. В этом и есть основное отличие виртуальной реальности от дополненной (augmented reality, AR): дополненная вносит отдельные искусственно созданные элементы в восприятие реальной картины мира. Картинка, наложенная поверх реальных объектов, сама по себе не ощущается как реальная. Не должна ощущаться.

Если вы надели очки и теперь вы бежите по коридору с серыми бетонными стенами от зомби — это виртуальная реальность, а если видите на лавочке возле подъезда покемона — дополненная.

Выделяют также смешанную реальность (mixed reality, MR) — объединение реального и виртуального миров, в результате которого появляются новые окружения и визуализации, в которых физические и цифровые объекты существуют одновременно и взаимодействуют друг с другом. Здесь появляется точка соприкосновения настоящего и, скажем, не настоящего миров, человек может оценить передний и задний план объектов, как они расположены относительно него и друг друга. Пример смешанной реальности — проект Sandscape. Он представляет из себя виртуальный ландшафт, который человек может менять, взаимодействуя с песком, на который он проектируется.

Предполагается, что развитие технологий может привести к появлению реальной виртуальности (real virtuality, RV) — когда человек начнет существовать в виртуальной реальности, и она станет его новой базовой действительностью. Пока такое предположение выглядит фантастично и в официальных прогнозах не озвучивается, но футуролог и изобретатель Рэй Курцвейл считает, что к 2030 годам виртуальная реальность станет полностью реальной по ощущениям. Наномашины будут вставляться прямо в мозг и произвольно вводить и выводить сигналы из клеток мозга. Это приведёт к созданию виртуальной реальности "полного погружения", которая не потребует какого-либо дополнительного оборудования.

Компания The Void уже сделала ставку на гиперреальность в VR, что станет необходимым условием для появления реальной виртуальности.

Как применяются технологии AR и VR

Новости о виртуальной и дополненной реальности часто ассоциируются именно со сферой развлечений. Они начали проникать в нашу жизнь именно с этой стороны: игра Pokemon Go, маски для Instagram и Snapchat, стримы с использованием очков Oculus Rift. Однако по данным прогноза Greenlight Insights — компании, занимающейся исследованием рынков и возможностей AR и VR, к 2021 году доходы рынка от бизнеса, здравоохранения и производства превысят доходы от потребителей. На первое место выйдет практическое применение технологий, а это открывает новые возможности в разных сферах.

Обучение

Технологии AR и VR облегчат обучение в школах и вузах, сделают его более понятным, простым и интересным. Они позволят моделировать сложные процессы и объяснять абстрактные понятия, которые невозможно увидеть человеческим глазом и трудно представить. Например, фотосинтез, обмен веществ в организме, работу внутренних органов, радиоактивное излучение.

Исследователи из университета Мэриленда утверждают, что люди лучше запоминают информацию, полученную с помощью технологии VR. Они провели эксперимент: одна группа участников изучала визуальный макет комнаты дворца и средневекового города на обычном компьютере, а другая с помощью устройств VR. Затем обеим группам на короткое время демонстрировали изображения известных личностей, Авраама Линкольна, Далай-ламы, Арнольда Шварценеггера и Мэрилин Монро, в этих макетах и просили указать, где располагалось каждое изображение. По данным исследователей, те, кто изучал информацию с помощью VR, запоминали её лучше в 8,8% случаев.

Кроме того, в виртуальной или дополненной реальности не страшно делать ошибки и исправлять их, что особенно важно в обучении врачей, солдат, пилотов — ведь ценой их ошибок может быть человеческая жизнь.

Медицина

Технологии дополненной реальности используются в лапароскопии — современном методе хирургии, когда операции на внутренних органах проводят через небольшие (обычно 0,5—1,5 см) отверстия, в отличие от традиционной хирургии с большими разрезами в полостных операциях. Хирург вводит в разрез гибкую трубку, эндоскоп, и с помощью технологии дополненной реальности видит положение опухоли прямо на экране перед собой. Эта технология особенно важна для операций по удалению опухолей, которые невозможно увидеть через полостной разрез, так как они расположены внутри органов. Это сложные операции, в которых нередко бывают ошибки. Чтобы снизить количество ошибок, нужно улучшать навыки хирургов. Обучение хирургов улучшили благодаря технологии дополненной реальности.

Исследователь Санне Ботден из Делфтского технологического университета совместила тренажёры для отработки навыков с технологией дополненной реальности. Тренажер даёт реалистичные тактильные ощущения и сопротивление настоящей ткани, а технология дополненной реальности показывает объективную оценку каждой манипуляции.

Многообещающе выглядят технологии и для применения в кардиологии. Исследователи из Американского Колледжа Кардиологии опубликовали обзор, в котором рассказали, что технологии повышают эффективность обучения врачей, а также улучшают предоперационное планирование, визуализацию во время операций и реабилитацию пациентов с инсультом. И хотя существуют определенные сложности внедрения технологий из-за дороговизны качественных устройств, в будущем такие технологии поспособствуют упрощению работы врачей и снижению стоимости услуг, а значит, кардиологические операции станут более доступными для пациентов.

Сложные технологии пока доступны не всем, но во многих клиниках и университетах применяют AR и VR в обучении.

Бизнес

Технологии VR и AR пригодились и в бизнесе, их потенциальная применимость охватывает множество разных сфер и функционалов. Потенциально компании смогут отказаться от физических офисов и обслуживать клиентов в виртуальной реальности, быстро и эффективно обучать новых сотрудников, проводить совещания, не находясь в одном месте.

Area SQ — британская компания, которая занимается дизайном и ремонтом офисных помещений. Компания использует технологии виртуальной реальности, чтобы наглядно продемонстрировать свою работу клиентам и согласовать ожидания. Это может выглядеть как статическая картинка, но с полным обзором в 360 градусов: можно поворачиваться, рассматривая детали и нюансы проекта, приближая или отдаляя их под разными ракурсами. В некоторых случаях компания использует игровой движок Unreal Engine и создаёт виртуальное пространство. Клиент может перемещаться и подходить к предметам, взаимодействовать с ними.

IKEA в сотрудничестве с Apple создали совместный проект с использованием технологий дополненной реальности. Так, они разработали приложение для смартфонов, которое позволяет наложить мебель или другие предметы на выбранное вами пространство, чтобы оценить, как они будут смотреться в интерьере.

Microsoft в 2016 году выпустила Hololens — устройство смешанной реальности для бизнеса и профессионалов, в феврале 2019 года компания презентовала вторую, усовершенствованную версию. Hololens 2 оснащены датчиком глубины, встроенным искусственным интеллектом и семантическим пониманием (понимание смысла фраз, необходимого в том числе для быстрого поиска релевантной информации), что помогает манипулировать голограммами для разных целей. Используя устройство, разные компании могут работать над проектами в партнерстве. Microsoft также создала приложения дополненной реальности, которые работают с устройством и предназначены для обучения, минимизации простоя оборудования и повышения его эффективности.

Разработки подобных устройств ведутся и другими компаниями, например, Canon разрабатывает AR-очки MREAL для дизайнеров, а Apple в 2017 году анонсировал платформу дополненной реальности ARKit, с помощью которой можно разрабатывать приложения, совместимые с большинством устройств компании.

Оборона и промышленность

В промышленности технология дополненной реальности применяется на сборочных линиях, чтобы уменьшить количество ошибок и ускорить процессы сборки. В боевых самолетах и вертолетах с помощью технологии AR на лобовое стекло или шлем пилота выводится важная информация. Это позволяет пилоту оставаться в курсе обстановки и не отвлекаться на основную приборную панель, кроме того подобные системы позволяют указать цель движением головы или глаз. Так работает американская нашлемная система ARC4.

В чем сложности распространения технологий AR и VR и какое будущее их ждёт

Технологии дополненной и виртуальной реальности применимы в множестве сфер и помогут решать самые разные задачи, но в своём распространении пока сталкиваются с серьёзными проблемами. Существующие пользовательские устройства виртуальной реальности типа Oculus Rift CV1 громоздки, а при их использовании бывают неприятные побочные эффекты: сильно устают глаза, возможны тошнота и головная боль, плюс человеку сложно адаптироваться к резкому поступлению гораздо большего количества информации.

Устройства при этом стоят недешево: шлем виртуальной реальности HTC Vive VR стоит 800 долларов, а очки дополненной реальности Microsoft HoloLens 2 — 3500 долларов. Пока цены по карману далеко не каждому, а значит, массово они пока не распространятся. Более дешевые устройства маломощны и гораздо менее функциональны. Приложений и игр для устройств пока немного и появляется что-то новое редко из-за высокой стоимости разработки, что тоже сдерживает массовое распространение технологий.

Из технических проблем — отсутствие высокоэнергоёмких аккумуляторов для поддержания длительной работоспособности устройств, недостаточная мощность самих устройств, ограничивающая доступный функционал, и недостаточная скорость передачи данных: для этого понадобятся сети нового поколения 5G, а за их развёртывание всерьёз беспокоятся из-за конфликта Huawei с властями США.

Но несмотря на проблемы, Greenlight Insights сообщает об устойчивом росте рынка AR и VR. По заявлениям исследовательской компании, к 2023 году рынок достигнет объема в 34,5 млдр долларов, а лидерами по продажам станут устройства для определения местоположения (LBVRE) и шлемы виртуальной реальности (HMD). К 2023 году продажи устройств достигнут 55 миллионов, а лидерами рынка программного обеспечения будут сферы производства, образования, розничной торговли и маркетинга, здравоохранения, а также правительственных нужд и обороны.

Виртуальная и дополненная реальность уже проникли в нашу жизнь и начали менять её: нам остаётся лишь наблюдать, что будет дальше. Рынок AR и VR технологий будет расти, но массовое распространение технологий маловероятно в ближайшие 5 лет.