Реальные деньги виртуальной реальности
АрхивВ начале 1970-х слова «искусственный интеллект» произносили с благоговением: люди надеялись, что «умные машины» полностью заменят их на производстве.
В начале 1970-х слова «искусственный интеллект» произносили с благоговением: люди надеялись, что «умные машины» полностью заменят их на производстве. Но устройства с использованием искусственного интеллекта и по сей день остаются экзотическими. В 90-е годы появилась концепция виртуальной реальности, которая не менее революционна1. Найдут ли широкое применение системы виртуальной реальности, или их ждет участь систем искусственного интеллекта? Сможет ли виртуальная реальность приносить доход? В этой статье мы попытаемся разобраться с будущим виртуальной реальности.
Лет десять назад технологии виртуальной реальности перестали быть только объектом научных исследований. В настоящее время в мире существует более ста крупномасштабных установок виртуальной реальности, которые используются в самых разных областях науки и техники, решая задачи как фундаментальных научных дисциплин, так и узкоспециализированных прикладных направлений. Такие системы имеет большинство ведущих зарубежных компаний — Boeing, Ford, General Motors, BP и многие другие.
Вычислительные мощности стремительно дешевеют, элементная база тоже, и если пять лет назад системы виртуальной реальности стоили миллионы долларов, то сейчас их можно реализовать на обыкновенных PC и стоят они гораздо меньше. Создаются все новые специфические устройства для систем виртуальной реальности: шлемы, кубические (трехмерные) мыши, перчатки, виброполы и т. д. (для большинства таких устройств еще даже нет устоявшихся терминов). При массовом производстве их стоимость будет невысока, и можно будет говорить об использовании систем виртуальной реальности в быту.
По прогнозу британской исследовательской фирмы Frost & Sullivan, к 2005 году виртуальные тренажеры и индустрия развлечений внесут наибольший вклад в оборот систем виртуальной реальности, который составит без малого 20 млрд. долларов.
В начале марта прошлого года ряд ведущих IT-компаний (в том числе Samsung, Motorola, Microsoft, Sharp, Itochu, NTT Data, Sanyo Electric и Sony) создали 3D Consortium, чья задача — разрабатывать технические и программные стандарты 3D-устройств. Сегодня в его рядах числятся уже 65 почуявших запах прибыли фирм, причем не только компьютерных — среди них есть банки, газеты, рекламные компании и т. д.
Организаторы 3D Consortium заявляют, что в ближайшие пять лет годовой объем рынка 3D-устройств достигнет 25 млрд. долларов. Если за дело взялись такие монстры IT-индустрии, то, возможно, так оно и будет.
Виртуальная реальность в промышленности
Одной из первых на эксперимент по применению виртуальной реальности на производстве решилась американская корпорация General Motors. Риск себя оправдал: созданный в 1994 году в Детройте центр виртуальной реальности обошелся концерну в 5 млн. долларов, а экономия при разработке новых моделей машин составила около 80 миллионов.
Дело в том, что применение системы виртуальной реальности позволяет убрать из процесса разработки новой модели такие операции, как создание пластилинового макета, продувка модели в натуральную величину в аэродинамической трубе и крэш-тесты. Все эти манипуляции инженеры и дизайнеры производят в виртуальном пространстве, где изменениям подвергается не физический, а электронный прототип автомобиля.
Сходным образом решаются и проблемы эргономики салона, компоновки моторного отсека и ремонтопригодности узлов и агрегатов будущей машины. Например, если какой-либо узел оказывается труднодоступным, модель от инженеров вновь поступает к дизайнерам, которые «на лету» корректируют элемент кузова, мешающий подобраться к нужному месту. Затем электронная модель вновь передается инженерам.
Вслед за General Motors центрами виртуальной реальности обзавелись Volkswagen и Ford. Так, компания Ford признает, что внедрение системы виртуальной реальности в дизайнерских центрах в Меркенихе (Германия) и Дантоне (Великобритания) позволило сократить время разработки нового автомобиля с 42 до 24 месяцев. Самым впечатляющим результатом внедрения этой технологии стала Audi А3 (фирма Audi входит в состав группы Volkswagen), которая разрабатывалась почти без использования реальных моделей.
Упрощенно можно сказать, что виртуальная реальность — искусственный мир, существующий внутри компьютера. Модели объектов, функционирующие в этом мире (к их числу относится, например, электронный прототип будущего автомобиля и электронная модель аэродинамической трубы, в которой этот прототип «дуют»), могут взаимодействовать не только между собой, но и с человеком или даже группой людей.
Нынешние системы виртуальной реальности, используемые в производстве, — новый этап развития хорошо известных систем автоматизированного проектирования и моделирования. А все модные и дорогостоящие приспособления — проекционные системы, специальные шлемы, перчатки, костюмы, благодаря которым передается не только изображение, но и звук и тактильные ощущения, — не более чем обычные устройства ввода/вывода информации. Однако системы виртуальной реальности имеют одно принципиальное отличие: ни одна установка автоматизированного проектирования и моделирования не позволяет человеку управлять поведением модели в реальном времени.
Самые дешевые персональные системы виртуальной реальности могут стоить от единиц до десятков тысяч долларов. Однако у них есть существенный недостаток: такие системы обычно не позволяют работать коллективно. Но без коллегиальности при принятии решений теряется возможность так организовать непрерывный производственный цикл, чтобы вся подготовительная работа происходила в виртуальном мире, а в реальный мир новое изделие попадало бы уже в виде мелкосерийных образцов.
Полнофункциональная система виртуальной реальности, точнее — центр виртуальной реальности (оборудование и программное обеспечение), стоит от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов долларов. Разработка виртуального мира в зависимости от его сложности и специфичности обойдется от 2–3 до 100 тысяч долларов. Что производство получит взамен? Прежде всего — сокращаются сроки разработки. Скажем, применение систем виртуальной реальности в автомобилестроении позволяет сократить цикл подготовки новой модели к серийному производству с 18 месяцев (в США и Западной Европе) до полугода. При этом гораздо меньше времени требуется и на доводку автомобиля, поскольку все вопросы по эргономике салона и ремонтопригодности узлов и агрегатов решаются на этапе электронного прототипирования (доводка серийной машины при использовании стандартных технологий занимает от нескольких месяцев до года).
Ускорение разработки приводит к созданию конкурентного преимущества: средний срок жизни модели на конвейере — два-три года, и время, затрачиваемое на разработку нового автомобиля или на рестайлинг старого, становится фактором выживания производства в условиях жесткой конкуренции.
Виртуальная реальность применяется и при работе с геоинформационными данными. Так, компания Reality AS, купленная недавно Schlumberger Information Solutions (SIS), и Фраунгоферовский Институт медиакоммуникаций (www.imk.fraunhofer.de) разработали системы виртуальной реальности, которые позволяют создавать уникальную и мощную среду для интерактивного проектирования скважин, оперативного управления геологическими изысканиями и геофизического анализа.
Инструментарий Inside Reality от Reality AS обеспечивает необычный, увлекательный и интуитивный способ работы c геоинформационными данными: пользователи взаимодействуют с моделью месторождения, используя естественные движения руки и тела и имитируя ходьбу, указание и выбор объекта. Инструментарий Фраунгоферовского Института медиакоммуникаций — VR-Geo — использует специальное устройство для управления геоинформационными данными — кубическую мышь, которая имеет двенадцать степеней свободы и позволяет легко и быстро перемещаться «внутри земной коры».
Впечатляющих результатов с помощью Inside Reality достигла и компания Norsk Hydro. Ей удалось значительно (в некоторых случаях — на 90%) сократить время проектирования горизонтальных скважин и, как следствие, добиться более аккуратного планирования и существенного увеличения нефтедобычи.
В общем, системы виртуальной реальности применяются в промышленности там, где необходимо работать с трехмерными данными, то есть практически везде; примеров уже достаточно, и они коммерчески оправданы.
Виртуальные развлечения
Конечно, самым наглядным представляется применение систем виртуальной реальности в индустрии развлечений.
1 См. тему номера «КТ» #522 «Видение». — Л.Л.-М.
Такие системы (называемые центрами интерактивной виртуальной реальности) обычно используют концепцию электронных двойников. Построены они по принципу кинотеатров, где зрители могут стать участниками фильма или игры. Важно отметить, что управление электронным персонажем требует от человека совершенно иной моторики, нежели реальные движения. Полное погружение в виртуальный мир происходит уже через две-три минуты после начала игры, а двадцать минут — тот эмпирически установленный временной рубеж, после которого нарушение нормальных двигательных рефлексов приобретает затяжной характер.
В настоящее время в мире эксплуатируется уже с десяток центров интерактивной виртуальной реальности, выполняющих в том числе и образовательные функции. Например, можно посетить Древний Египет или погулять по организму человека. Наиболее известны «Центр античной истории» в Греции, «Тематический парк по встрече третьего тысячелетия» в США, лондонский «Виртуальный планетарий» и сеть центров DisneyQuest в США и Западной Европе.
Вложения в центры групповой виртуальной реальности довольно выгодны. Первоначальные затраты на оборудование, программное обеспечение и обучение персонала составляют от нескольких десятков тысяч до одного-двух миллионов долларов, эксплуатационные расходы — 40–100 тысяч долларов в год (в зависимости от количества виртуальных миров).
В последнее время во всем мире все шире развертываются работы по созданию электронного виртуального культурного наследия. Так, например, уже существует виртуальный Стоунхендж, появляются виртуальные музеи, по данным археологических раскопок воссоздаются Древний Рим и Карфаген, обретают плоть утраченные исторические памятники… Возможно, вскоре, попав в один из Центров виртуального культурного наследия, можно будет посетить большинство музеев мира и побывать в древних городах.
Тенденции развития рынка систем виртуальной реальности говорят о том, что в течение по крайней мере ближайших шести лет именно индустрия развлечений будет приносить самую большую прибыль владельцам виртуальных миров.
Виртуальное обучение, тренажеры и симуляторы
Разнообразные тренажеры с использованием элементов виртуальной реальности реализованы для танковых частей, военно-морского флота и ВВС.В гражданской сфере тренажеры и симуляторы существуют практически для всех устройств, требующих ручного управления.
Системы виртуальной реальности устанавливаются на предприятиях для обучения персонала, занятого на опасных участках производства, например в кузнечных цехах. Motorola умудрилась сэкономить несколько миллионов долларов за счет виртуального обучения и создания виртуальных руководств по ремонту. Boeing смело вкладывает несколько десятков миллионов в создание виртуальных инструкций по ремонту своих лайнеров
Тренажеры и симуляторы, как правило, недешевы, но их использование повышает качество подготовки обучающихся и коммерчески оправдано.
Системы виртуальной реальности и бесконтактная война
Американские военные футорологи, которые разрабатывают будущие модели военных действий, просто обожают концепцию виртуальной реальности. При этом Пентагон уже давно вкладывает деньги в разработку и использование систем виртуальной реальности для своих целей, и, надо сказать, не без успеха. Уже сейчас отдельные элементы бесконтактной войны продемонстрированы в ходе боевых действий в Ираке, когда армия США, используя высокоточное оружие и дистанционно управляемые аппараты, наносила удары по иракским войскам, не вступая в непосредственный контакт.
Например, управление беспилотным самолетом-разведчиком Predator компании Boeing осуществляется из дистанционного центра управления боем. Центр фактически является системой виртуальной реальности и позволяет оператору вести военные действия, находясь за сотни километров.
Еще одно наглядное и понятное применение виртуальной реальности в военной сфере — тренажеры и симуляторы. Виртуальные тренажеры использовались ВВС США при отработке боевых вылетов во время войны в Косово. Спутниковая информация о расположении средств ПВО передавалась на компьютер, и пилот совершал «вылет» в условиях, максимально близких к реальным, отрабатывая и запоминая самый безопасный маршрут.
Дальше всех пошли британские военные, объединившие в сеть семьдесят симуляторов единиц боевой техники, шестнадцать симуляторов единиц техники общего назначения и двенадцать «пехотных» симуляторов. Тренажер получил название Combined Arms Tactical Trainer («Тактический тренажер боя с использованием различных видов вооружений»). Главный симуляционный зал имеет размеры 120х45 метров. В CATT одновременно могут «воевать» до семисот человек.
Системы виртуальной реальности применяются и спецподразделениями для борьбы с терроризмом, отработки и моделирования операций.
Например, система «What if» Scenario Visualization («Система визуализации сценарного моделирования операций») компании EON Reality позволяет в реальном времени моделировать, планировать и координировать выполнение операций группой специалистов, по принципу «а что, если попробовать другой вариант». Эта система дает возможность моделировать и планировать нестандартные действия, отрабатывать взаимодействие специальных групп.
Аналогичные комплексы существуют и для решения более узких задач — обеспечения безопасности ядерных объектов и противодействия химическим и биологическим атакам.
Виртуальные решения
Как уже отмечалось, в отличие от систем компьютерного моделирования системы виртуальной реальности многофункциональны и позволяют работать в реальном времени. Причем на одном и том же аппаратном и программном обеспечении можно построить виртуальные миры, предназначенные для совершенно разных целей. Внутри виртуального мира можно моделировать не только реальные объекты и взаимосвязи между ними, но и объединять реальной связью объекты, не существующие в материальном мире, или строить мнимые связи для несуществующих объектов. Этим свойством виртуальной реальности активно пользуются бизнесмены для повышения эффективности управленческой и маркетинговой деятельности.
Человеческий мозг устроен так, что практически каждое понятие связано с неким зрительным образом. При поиске концептуального решения любой задачи мыслительный процесс осуществляется именно на уровне образов, а не на уровне вычислений. Если разгрузить память, предоставив человеку возможность манипулировать «реальными» образами, поиск решений пойдет значительно быстрее, а сами решения наверняка окажутся менее стандартными. Проблема визуализации многомерных данных стала сейчас очень актуальной, ведь человечество удваивает производство информации каждые десять лет. Для того чтобы эта информация была преобразована в знания, ее необходимо обработать и проанализировать.
Например, на одной из фондовых бирж США была внедрена система виртуальной реальности, где рынок ценных бумаг был представлен в виде океана. Высота волны обозначала изменение котировок, погода — внешние условия (политические и экономические), чистота воды символизировала чистоту сделок. Благодаря этой системе, можно было мгновенно оценить ситуацию на фондовых рынках практически по всему миру, а знакомые с детства ассоциации привели к тому, что брокеры стали ошибаться гораздо реже.
Оценить экономическую эффективность правильного решения в отрыве от конкретного приложения невозможно. Зато хорошо известно, что цена ошибки может равняться рухнувшему бизнесу. Причины многих просчетов высшего руководящего состава предприятий — стереотипность принимаемых решений и попытки прогнозировать развитие событий на так называемом продукционном уровне («если … — то …»). Но ведь даже при наличии мощнейших систем управления производством руководитель владеет лишь «дайджестом» полной информации. Представить себе всю картину на основании сводных таблиц и графиков невозможно.
Хотя технологии, существующие на сегодняшний день, едва справляются с созданием миров, необходимых для погружения в виртуальную реальность, ситуация меняется не по дням, а по часам. Совершенствование 3D-технологий позволило создать более или менее реалистичное изображение, проблема с реалистичным звуком практически решена. Гораздо больше проблем возникает с другими органами чувств. Например, тактильные ощущения передавать уже возможно, но эти технологии находятся в зачаточном состоянии, в виде прототипов и тестовых образцов. А проблема передачи запаха и вкуса вообще далека от решения. Тем не менее перспективы у технологий виртуальной реальности широчайшие, и рано или поздно эти технологии воплотятся в жизнь.
В России, к сожалению, пока нет ни одной крупномасштабной системы виртуальной реальности. В этом направлении работают Институт физико-технической информатики и компания VE-Group (www.ve-group.ru), при участии ведущей европейской исследовательской организации по виртуальной реальности — Фраунгоферовского Института медиакоммуникаций. Предполагается использовать системы виртуальной реальности в области космических исследований, для создания виртуального музея космонавтики, для воссоздания старой Рязани, разрушенной во время татаро-монгольского нашествия, и в ряде других проектов.
