'... изменяя пространство, покидая пространство нашего обычного восприятия, мы начинаем общаться с пространством таким способом, который физически невозможен: Ибо мы изменяем не пространство, а себя.'
Гастон Бахлард. Поэзия пространства. 1964.
Термин “виртуальная реальность” получил сегодня большую популярность. Многие связывают его с персональными компьютерами, играми для них, программным обеспечением. Но далеко не всем известно, что это понятие многозначно, а его гуманитарный и технологический аспекты являются основами наиболее перспективных и стремительно развивающихся направлений современной науки и культуры.
Исторический опыт использования термина “виртуальный” отразился в его современной трактовке. В современной западной культуре латинское virtus понимается в четырех значениях. С одной стороны - это моральная ценность, благо (например, в английском языке virtus - это добродетель), с другой - некая актуально существующая и действующая реальность, с третьей стороны - некий артефакт, с четвертой, “виртуальный” - чаще всего синоним потенциального, мнимого, нереального.
Сам термин “виртуальная реальность” обозначает такую реальность, которая может существовать как в потенциальном, возможном состоянии, так и в актуально существующем, действующем состоянии.
Философский подход, который используется для изучения виртуальных реальностей, получил название “виртуалистика” (разрабатывается в Центре виртуалистики Института человека РАН, директор - доктор психологических наук, профессор Николай Александрович Носов). Это полионтологичный подход, предполагающий множественность реальностей, в отличие от моноонтологичного, который предполагает лишь одну реальность - природную. Он может быть использован для описания и понимания самых различных областей человеческой деятельности, в том числе авторизованного образовательного процесса.
Виртуальная реальность (от лат. virtus — потенциальный, возможный и лат. realis — действительный, существующий) — создаваемый техническими средствами мир и передаваемый человеку через его привычные для восприятия материального мира ощущения: зрение, слух, обоняние и другие. Обычно имеется реалистичная реакция на действия пользователя. Синонимы: искусственная реальность, электронная реальность, компьютерная модель реальности. Близкие по смыслу термины: потенциальная реальность, возможные миры.
Для создания убедительного комплекса ощущений реальности компьютерный синтез свойств и реакций виртуальной реальности должен производиться в реальном времени.
Объекты виртуальной реальности должны вести себя аналогично объектам материальной реальности. Пользователь может иметь возможность воздействовать на объекты виртуальной реальности. В виртуальных мирах создана физика, подобная реальной (гравитация, свойства воды, столкновение с предметами и т. п.), но часто в развлекательных целях пользователи виртуальных миров могут больше, чем возможно в реальной жизни, например летать, создавать любые предметы и т.п.
Современные технологии позволяют имитировать настоящую реальность с помощью различных мультимедийных устройств, задействующих слух, зрение, обоняние и прочие ощущения. Погружение в виртуальную реальность может производиться с помощью совершенно различных устройств, однако наиболее эффективным средством является компоновка проекционных систем, называющаяся комнатой виртуальной реальности (CAVE). На стены такой комнаты в реальном времени проецируется 3D стерео изображение. Кроме того пользователь подобной системой может взаимодействовать с виртуальной средой с помощью различных устройств, отслеживающих движения (Tracking). Таким образом, производиться достаточно сильное погружение в виртуальное окружение.
Также активно используются современные акустические системы. Среди устройств для взаимодействия с виртуальным окружением, существуют такие как перчатки виртуальной реальности, отслеживающие движения руки, и способные передавать тактильные ощущения и даже целые костюмы, позволяющие передавать тактильные ощущения не только рукам, но и другим частям тела.
Системы виртуальной реальности активно используются совершенно в различных отраслях. В науке такие системы позволяют производить различные исследования. В производстве проработать дизайн продукции, а также протестировать ее, симулируя реальные физические законы. Также такие системы активно применяются для создания различных тренажеров (например военных) и даже для проведения виртуальных лабораторных работ.
Реализация виртуальной реальности
Традиционные компьютерные игры
Интерактивные компьютерные игры основаны на взаимодействии игрока с создаваемым ими виртуальным миром. Многие из них основаны на отождествлении игрока с персонажем игры, видимым или подразумеваемым.
Существует устоявшееся мнение что качественная трёхмерная графика обязательна для качественного приближения виртуального мира игры к реальности. Если виртуальный мир игры не отличается графической красотой, схематичен и даже двумерен, погружение пользователя в этот мир может происходить за счет захватывающего игрового процесса (см. поток), характеристики которого индивидуальны для каждого пользователя.
Существует целый класс игр-симуляторов какого-либо рода деятельности. Распространены авиасимуляторы, автосимуляторы, разного рода экономические и спортивные симуляторы, игровой мир которых моделирует важные для данного рода физические и экономические законы, создавая приближенную к реальности модель.
Специально оборудованные тренажеры и определенный вид игровых автоматов к выводу изображения и звука компьютерной игры/симулятора добавляют другие ощущения, такие как наклон мотоцикла или тряска кресла автомобиля. Подобные профессиональные тренажеры с соответствующими реальным средствами управления применяются для обучения пилотов.
Имитация ощущений
Симулятор для авиа-диспетчеров.
Обычно системами «виртуальной реальности» называются устройства, которые более полно по сравнению с обычными компьютерными системами имитируют взаимодействие с виртуальной средой.Имитация тактильных или осязательных ощущений
Имитация тактильных или осязательных ощущений уже нашла свое применение в системах виртуальной реальности. В основном данные системы называются Heptics force feedback устройства. Применяются для решения задач виртуального прототипирования и эргономического проектирования, создания различных тренажеров, медицинских тренажеров, дистанционном управлении роботами, в том числе микро и нано, системах создания виртуальных скульптур.
Изображение
Плоское изображение монитора может обеспечивать небольшой стереоэффект за счет разной скорости движения частей изображения. Полный стереоэффект обеспечивается предоставлением каждому глазу своей картинки. Изображение может формироваться монитором, с цветовым смещением , или с попеременным показыванием каждому глазу своей картинки. Существуют ЖК-мониторы, формирующие объемное изображение за счет разного угла обзора.
Также для погружения в виртуальный мир важен широкий угол обзора и изменение направления взгляда вместе с поворотом головы, так, чтобы оно оставалось перед глазами, что обеспечивает шлем виртуальной реальности в который встроены гироскопы.
На данный момент самыми совершенными системами виртуальной реальности являются проекционные системы, выполненные в компоновке комнаты виртуальной реальности (CAVE). Системы представляют из себя комнату, на все стены которой проецируется 3D стерео изображение. Положение пользователя, повороты его головы отслеживаются трекинговыми системами, что позволяет добиться максимального эффекта погружения. Данные системы активно используются в маркетинговых, военных, научных и др. целях.
Звук
Многоканальная акустическая система, позволяет производить локализацию источника звука(en), что позволяет пользователю орентироваться в виртуальном мире с помощью слуха.
Управление
Несоответствие команд интерфейса пользователя осуществляемым в игре действиям, его сложность могут мешать погружению в мир игры. C целью снять эту проблему компьютерная клавиатура и мышь могут заменяться компьютерным рулём с педалями, целеуказателем в виде пистолета и другими средствами управления, использующимися в мире игры.
Для управления объектами виртуального мира используются как перчатки виртуальной реальности, так и отслеживание перемещений рук, осуществляемое с помощью видеокамер. Последнее обычно реализуется в небольшой зоне и не требует от пользователя дополнительного оборудования.
Перчатки виртуальной реальности могут быть составной частью костюма виртуальной реальности, отслеживающего изменение положения всего тела и передающего также тактильные, температурные и вибрационные ощущения.
Устройство для отслеживания перемещений пользователя может представлять собой свободно вращаемый шар, в который помещают пользователя или осуществляться лишь с помощью подвешенного в воздухе или погружённого в жидкость костюма виртуальной реальности. Также разрабатываются технические средства для моделирования запахов.
Прямое подключение к нервной системе, мозговые интерфейсы
Описанные выше устройства воздействуют на органы чувств человека, но данные могут передаваться и непосредственно нервным окончаниям, и даже напрямую в головной мозг посредством мозговых интерфейсов. Подобная технология применяется в медицине для замены утраченных чувствительных способностей,пока она слишком дорога для повседневного применения и не достигает качества передачи данных, приемлемого для передачи виртуальной реальности.
Дополненная реальность
Родственное искусственной реальности явление есть дополненная реальность — добавление к поступающим из реального мира ощущениям мнимых объектов, обычно вспомогательно-информативного свойства. Известным примером дополнительной реальности может служить нашлемное целеуказание в самолётах-истребителях, таких как Су-27. В западном научном сообществе данное направление получило четкую устоявшуюся терминологию — Augmented Reality (AR).
Философское понятие
Философия абстрагирует идею виртуальной реальности от её технического воплощения; так, виртуальную реальность можно толковать как совокупность моделируемых реальными процессами объектов, содержание и форма которых не совпадает с этими процессами; существование которых подчинено реальности, но рассматривается обособленно от неё. Виртуальные объекты существуют, но не как субстанции реального мира; в то же время эти объекты актуальны, а не потенциальны. «Виртуальность» (мнимость, ложная кажимость) реальности устанавливается по отношению к обуславливающей её «основной» реальности. Виртуальные реальности могут быть вложены друг в друга. При завершении моделирующих процессов, идущих в «основной» реальности, виртуальная реальность пропадает.
В этом свете идеальный внутренний мир человека можно считать виртуальной реальностью, моделируемой электрохимическими процессами взаимодействия нейронов. Психологическими проблемами виртуальной реальности занимается виртуальная психология, предметом которой является система «человек-виртуальная реальность».
Применение технологий виртуальной реальности для обучения и исследований.
Виртуальная реальность - идеальная обучающая среда (см. раздел тренажеры и симуляторы). Восприятие виртуальной модели с высокой степенью достоверности позволяет качественно и быстро готовить специалистов в различных областях: авиация, управление технологическими процессами, медицина, дистанционное управление техническими средствами и т.д.
Образование с использованием виртуальной реальности, позволяет наглядно вести лекции и семинары, проводить тренинги, показывать обучающимся все аспекты реального объекта или процесса, что в целом дает колоссальный эффект, улучшает качество и скорость образовательных процессов, и уменьшая их стоимость.
Технологии виртуальной реальности позволяют в полной мере использовать принцип, что человек получает 80% информации из окружающего мира с помощью зрения, при этом люди запоминают 20 % того, что они видят, 40 % того, что они видят и слышат и 70 % того, что они видят, слышат и делают.
Компоновка систем виртуальной реальности совместно с различными элементами тренажерных технологий (кресла на гидроприводах, платформы, системы управления с обратной связью, трекинг и пр.) позволяет создавать тренажеры и аттракционы с большим коэффициентом адекватности (погружения). Например использование стерео визуализации чрезвычайно необходимо для тренировки летчиков, т.к. при дозаправке в воздухе или посадке необходимо ощущение перспективы и дистранции.
Восприятие глубины и трехмерности информации критически важно для дистанционного управления аппаратами - батискафами, различными роботами и беспилотными летательными аппаратами и т.д.
Огромным направлением технологий виртуальной реальности в науке, является визуализация сложных и разрозненных данных в единую, наглядную модель исследуемого объекта или процесса, которая позволяет экспертам в полной мере использовать свою интуицию и зрительную память при различных исследованиях, например в биологии, науках о жизни, исторических реконструкциях ( см. раздел виртуальное наследие).
Современная медицина (см. раздел медицина) не мыслима без визуализации исследований внутренних органов человека (томография, УЗИ, ренген и т.д. При создании новых лекарств, получив в свое распоряжение трехмерную компьютерную модель тех или иных молекул и имея возможность управлять их движением, экспериментатор может добиваеться совмещения моделей (когда «выпуклости» одной точно соответствуют «впадинам» другой); в это время и происходит так называемая стыковка, которая имитирует реальные процессы при взаимодействии реальных биологических молекул. «Присутствуя» при этих процессах, ученые могут понять, как реальные молекулы связываются между собой посредством соединения определенных рецепторных участков, и объяснить, например, как вирус проникает в клетку. Это позволяет, в свою очередь, попытаться синтезировать вещества, блокирующие активность вируса.
В целом, возможности технологий виртуальной реальности для обучения и исследований имеют чрезвычайно высокий потенциал применения.
Концепция использования технологий виртуальной реальности для обучения и науки в полной мере реализованна в программно-аппаратном комплексе VE 3D interactive education center.
Виртуальная реальность сегодня настоятельно требует пристального внимания эстетиков, психологов, социологов, математиков-программистов, искусствоведов, философов, культурологов, богословов. Гл. вопросы, возникающие перед исследователями: Что за реальность открывается человеку, проникающему за экран компьютерного монитора?
Может показаться, что развитие виртуальной реальности не имеет предела (во всяком случае, технического). Единственная, но главная проблема, налагающая существенные и принципиальные ограничения на развитие виртуальной реальности основанных на ней арт-практик и нового эстетического опыта, заключается в реальных возможностях человеческой психики, допустимых пределах ее функционирования в практически безграничной квазиреальности электронного виртуального мира. Есть основания предполагать, что эти возможности далеко не беспредельны и не безопасны для человека, в частности для сохранения им своей личности, своей аутентичности.
Комментариев нет:
Отправить комментарий