Белозор Р.Ю. "Место виртуального в жизнедеятельности человека". (Студенчская конференция ТТИ ЮФУ). 2007

Призовой доклад на Пятьдесят четвертой студенческой научной конференции

Таганрогского Технологического Института Южного Федерального Университета

Факультет Естественнонаучного и Гуманитарного Образования

Кафедра Высшей Математики

Группа Н-55

Руководитель: проф., доктор философских наук И.Н. Титаренко

Содержание

1. Вступление.

2. Идеи виртуальной реальности.

3. Насколько реальна реальность?

4. Структура виртуальной реальности.

5. Виртуальность сна.

6. Виртуальные технологии:

· Как это начиналось?

· Представление виртуальности.

7. Заключение.

8. Приложение:

· Виртуальная реальность в промышленности.

· Виртуальные развлечения.

· Системы виртуальной реальности и бесконтактная война.

· Виртуальные решения.

· Комната виртуальной реальности.

9. Список литературы.

Вступление

Пятнадцать камней и белые пески.

Обувь гиганта, сраженного гномом.

Золотой шатер, неподалеку серебряный.

Водопад, где молятся люди…

Ее мать сняла очки. Ее мать посмотрела на часы. Три часа. "Но ты же не любишь игры, Келси…"

"Это не игра", и ее глаза заблестели от слез. "Это город". Ее мать одела очки, повернула головой из стороны в сторону, сняла очки.

"Я хочу туда", сказала Келси.

"Сейчас уже все другое. Все меняется."

"Я хочу туда", настаивала Келси. Она опять одела очки, потому что испугалась, взглянув в глаза матери.

Камни, белый песок; покрытые облаками вершины, острова в реке…

Она хочет туда…

"Academy Leader", Вильям Гиббсон

Появившиеся в последнее десятилетие технологии сделали популярными два новых понятия - виртуальная реальность и киберпространство. Слово "виртуальный", ставшее сейчас достаточно модным, имеет двоякий смысл - оно переводится как "фактический, отражающий действительное состояние" и "возможный, который может или должен проявиться при определенных условиях". Таково же двоякое понимание словосочетания "виртуальная реальность".

В данной работе под "виртуальной реальностью" я подразумеваю реальность, отличную от действительного, материального мира, основой которой будут являться нематериальные понятия - информация, мысли и образы. Основное выражение, определяющее весь смысл виртуальной реальности - это "ощущение присутствия" в виртуальном мире. Определяя виртуальную реальность таким образом, можно будет отказаться от привязанности к компьютерным технологиям и остановиться на рассмотрении самого человека.

Под "киберпространством" же подразумевается конечная среда, основой которой будут являться компьютерные технологии, предназначенные для создания или имитации виртуальной реальности.

Идеи виртуальной реальности

"… 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.

Слово "киберпространство" (Cyberspace) впервые было упомянуто фантастом Вильямом Гиббсоном в 1984 году в его романе Neuromancer для обозначения глобальной многопользовательской виртуальной среды Вильям Гиббсон детально описал киберпространство, он описал тот искусственный мир, к которому сейчас стремятся ученые, занимающиеся компьютерной графикой и интерфейсами человек-компьютер. Однако, сами идеи реальности, отличной от привычной нам, рассматривались задолго до Гиббсона. Ровно в середине нашего века Рей Бредбери написал свое произведение "Вельд". В нем описывался семья, живущая в доме с "детской комнатой", в которой за счет "телевизионных стен" и другого оборудования достигалась имитация другой реальности. Детям очень нравится эта комната, но в какой-то момент родителям становится ясно, что комната воспитывает жестокость в детях - дети постоянно вызывают реальность африканского вельда. Родители решают выключить комнату. В отместку разгневанные дети оставляют родителей в "детской", где материализовавшиеся из виртуальной реальности львы съедают родителей. Что самое интересное, подобного рода система с отображением на стены была действительно создана в 1996 году и называлась CAVE (пещера). Правда, без возможности материализации львов.

Это произведение очень интересно тем, что подняло вопрос о влиянии СМИ на индивида задолго до того, как этот вопрос возник кардинальным образом в 80-х годах нашего столетия. Насколько опасен мощнейший информационный поток, порождаемый современными информационными системами? Насколько его можно контролировать, насколько он влияет на человека, и прежде всего на ребенка с еще не окрепшей психикой? Все эти вопросы пока не получили окончательного ответа.

В 1968 Иван Сазерленд создал первый прототип системы виртуальной реальности - с помощью специальной оптической системы изображение двух мониторов проецировалось на глаза человека, создавая стереоскопическое компьютерное изображение. Специальные датчики отслеживали положение головы, и соответствующим образом изменялось изображение, видимое человеком, создавая впечатление "присутствия" в другой реальности. Именно в тот момент и возникло выражение "виртуальная реальность".

Летом 1995 года группа под руководством Чары Дэвис завершила работу над проектом "Озмос. Этот проект, предназначенный для создания эстетического интерактивного пространства, предлагал для исследования особый мир - названный по созвучию со словом "космос". Человек, экипированный специальным оборудованием, мог "погружаться" в этот мир и исследовать его - путем создания качественного стереоизображения и объемного звука путешественник присутствовал в этом фантастическом мире, где его встречали светящиеся деревья и полупрозрачные облака. Проект достиг большого успеха - через пятнадцатиминутный сеанс в 1995 году прошло более пяти тысяч посетителей Шестого Международного Симпозиума Электронных Искусств.

Насколько реальна реальность?

"…страх, который я испытываю от встречи, связанной с галлюцинацией, эмоции совершенно реальны, даже в том случае, если они подавляются успокаивающим сознанием своей ошибки. То, что мы чувствуем, всегда реально."

Л. С. Выгодский

Прежде чем рассматривать реальность виртуальную, необходимо рассмотреть альтернативный вопрос: насколько реальна та самая действительность, реальность, в которой (как мы считаем), мы живем? Этот вопрос далеко не однозначный, поскольку никто даже не может доказать, что эта реальность вообще существует.

Мы общаемся с материальной реальностью путем органов чувств. Считается, что их пять - зрение, слух, осязание, обоняние и вкус. Именно эти пять чувств отделяют нас, наше "Я" от мира физического. Однако, если мы внимательно присмотримся к себе, то заметим, что это далеко не все, что связывает нас с этим миром. Кроме того, что мы ощущаем этот мир, мы находимся и взаимодействуем с этим миром. В конце концов, мы чувствуем себя, свои ощущения - мы ощущаем силу тяжести и то, как бьется наше сердце. Мы чувствуем боль или зуд в пальце…

Но здесь следует остановиться. Дело в том, что то, что мы видим, реально не существует. Я смотрю на стол, и вижу синюю чашку. То есть я вижу синий предмет имеющий форму чашки. Весь вопрос заключается в том, что те понятия, на которых я основываюсь, не относятся к тому материальному миру, к которому я отношу предмет "чашка", поскольку не существует материального (физического) понятия "цвет" и понятия "форма". Эти понятия не относятся к миру как к таковому, они относятся к нашему сознанию и его способности организовывать и распределять полученную информацию по категориям.

Все дело в том, что мы все мыслим образами. Весь процесс мышления, памяти и восприятия использует образы. Как результат, процесс жизни нашего сознания в этом мире приводит к обмену образами со внешним миром.

Когда мы пытаемся познать материальный объект, мы понимаем, что он не может быть познан полностью. По словам Фомы Аквинского он должен отождествляться не с вещью как материальным объектом, а лишь с определенной ее стороной, т.е. формальным объектом.

Когда мы пытаемся перенести образы нашего сознания в материальный мир - мы пытаемся воплотить наши идеи в реальность. Когда мы пытаемся создать или изменить вещь в реальном мире мы пытаемся сделать ее образ похожим на тот, который мы хотим получить. То есть мы пытаемся сделать так, чтобы образ, порождаемый этой вещью в нашем сознании совпадал (точнее, только стремился к совпадению - полное совпадение, как и все идеальное, просто невозможно) с тем образом-образцом, который мы хотим достичь. Точность и полнота переноса образа из одного мира в другой целиком зависит от нас и от наших способностей взаимодействовать в обоих мирах.

Мы можем оценивать индивида с той точки зрения того, насколько полным является его внутренний образ и насколько полно он может его представить (то есть передать во внешний мир). Хорошим примером могут являться талантливые художники. Они рисуют те образы, которые видят, и качество их картин зависит как от ясности того мысленного образа, который они хотят представить, так и от того, насколько хорошо они могут этот образ передать, отобразить на холсте, в куске мрамора или в металле.

Процесс общения как таковой тоже является процессом передачи образа - мы выражаем данный образ голосом, жестикуляцией, мимикой, любым действием, которое относится к физическому пространству. Собеседник, в свою очередь, пытается понять то, что мы ему сообщаем - то есть воссоздать в своем внутреннем мире те же самые образы. Проблема заключается в том, что полученный образ является в принципе другим, отличным от исходно передаваемого. И, что самое интересное, он всегда будет другим, поскольку внутренний мир каждого человека всегда неповторим.

Структура виртуальной реальности

В самой действительности содержится не больше, чем в только возможном.

И. Кант

В конце XVII века Лейбниц, пытаясь найти универсальный язык понимания природы, открыл формальную логику. Он создал символьный язык, описав с помощью которого любое явление, можно делать выводы в независимости от того, что именно представлено данными символами. Универсальный набор символов мог описать любое человеческое знание и не был ограничен его материальным существованием.

Описывая свою систему символов, Лейбниц в ее основе предполагал модель человеческого интеллекта. Он разработал метафизическую теорию, получившей название монадологии, теорию реальности, описываемую системой монад.

По представлениям Лейбница, монада представляет собой некую нефизическую сущность, обитающую в пространстве. Монада представляет собой независимую жизненную единицу, пытающуюся преследовать свои собственные цели и находящуюся в непрерывной активности. Монады не имеют физических свойств, они безразмерны, но создают пространство как продукт своей деятельности. Каждая из монад видит перед собой изображение вещей, и знает только то, что изображено. Они чувствуют вещи, видят и слышат их. Но восприятия физических явлений не происходит, так как ничто, кроме монад не существует.

Лейбниц утверждает, что каждая монада отражает в себе целую вселенную. И хотя каждая монада отображает вселенную, каждая монада видит ее по-своему. Любопытство монад постоянно высвечивает различные области отображенной вселенной, и эти различные импульсы постоянно изменяют ту область, которую они видят. Однако, в соответствии с монадологией, существует единственная реальная вселенная, и все монады относятся к единому миру. Хотя и ничем не связанные друг с другом, монады находятся в одно и то же время в одной реальности. Все представления координируются Центральной Бесконечной Монадой, традиционно известной, как Бог. Благодаря Центральной Бесконечной Монаде, хотя каждая отдельная монада живет своей собственной жизнью, она находится в гармонии со всеми остальными монадами.

Описывая вселенную монад, Лейбниц точно воссоздал структуру глобальной компьютерной сети, которая смогла появиться только через пару сотен лет. Сама сеть и есть Центральная Бесконечная Монада, объединяющая и координирующая множество пользователей - монад.

Чрезвычайно полезным для понимания виртуальной реальности стало утверждение Канта о том, что идеи пространства и времени известны человеку прежде восприятия. Мы не можем говорить о реальности без времени, и не можем представить реальность без пространства.

Кант в своей "Критике чистого разума", говорит о том, что опытные данные, поступающие к нам извне, не дают нам адекватного знания об окружающем нас мире. То, чем вещь является для нас (феномен), и то, что она представляет сама по себе (ноумен), имеет принципиальное различие. Ноумены Кант считает недоступными никакому пониманию. Сколько бы мы не проникали вглубь явлений, наше знание все же будет отличаться от вещей, каковы они на самом деле, и сколько бы не увеличивались наши знания, их границы не могут исчезнуть.

Виртуальность сна

Здесь мы исследуем только один аргумент, зато какой... Он дан каждому человеку. Это - сон. О сне писали многие - от Платона и Аристотеля до Ницше и Шопенгауэра, от Фрейда и Юнга до Кастанеды и Борхеса.

Шопенгауэр считал, что история - это скучный и бессвязный сон человечества. У истории нет ни прошлого, ни будущего, история всегда в настоящем, и потому события, запечатленные кем-то из очевидцев, точно также туманны, как утром вспоминаемый сон. Интерпретация сна наяву - это точно такая же интерпретация исторических событий в настоящем - это доказуемо, но проверить это невозможно.

У Шопенгауэра множество метафор в этом направлении. Вот еще одна: жизнь и сны - страницы одной книги, читать их по порядку - значит жить, листать как попало, значит мечтать. Отсюда следует, что мечтания - нечто вроде сна наяву, сна с открытыми глазами, когда ничего не видят и не слышат, а лишь мечтают.

Борхес пересказывает знаменитый сон Чан-цзы. Примерно двадцать четыре века тому назад этому писателю приснилось, что он мотылек, и, пробудившись, он не знал, то ли он человек, которому приснилось, что он мотылек, то ли он мотылек, которому снится, что он человек. Схожесть сна и жизни тем более сильная, чем явственнее сон. Это стирает грань между реальностями сна и жизни, и приводит к предположению о том, что существует такая реальность, где сон и жизнь представляют лишь различные процессы самой реальности.

Сон ничем непохож на жизнь. Сон - это виртуальная реальность.

Налимов говорит, что сон - первичный опыт медитации. Тогда перейдем к буддизму, который считает жизнь нереальной, а сон - единственным способом достижения реальности.

Шри Ауробиндо, указывает на то, что нет никакого разделения на сон и бодрствование, жизнь и смерть. Существует бесконечная лестница взаимно пересекающихся и существующих одновременно реальностей, к восприятию которых сон открывает естественное окно.

Однако мы не можем точно припомнить событие сна, и вынуждены довольствоваться смутными воспоминаниями. Но даже если мы обеспечим необходимую ясность памяти, сами инструменты описания находятся в материальном мире.

Современные типы анализа способны к истолкованию сна, но они не ведут к пониманию сна на уровне реальности. Эти типы анализа изобретают новые способы и инструменты анализа, но не изменяют сам способ анализа, основание которого находится в истолковании. Подлинное понимание сна допустимо через воображение, а не истолкование, через изобретение таких инструментов анализа, где бы эпизодическая смутность могла бы связно моделироваться и пониматься вне толкования с опорой на реальность.

Сон - неистолковываемая виртуальная реальность с принципиально иными законами, то есть виртуальная реальность, требующая принципиально иных инструментов описания. Сон подлежит не истолкованию, а реальному описанию, тем более точному, чем далее от привычной актуальной реальности находятся инструменты самого описания.

Описать сон, значит отойти от жизни, отойти ко сну, обнаружить смысл по ту сторону времени и пространства, смысл не иной реальности, а расширенно и иначе описанной той же самой реальности. Отсюда сон - вовсе не дверь в иную реальность, а попытка иного восприятия той же реальности без времени, без жестко заданной и незыблемой предметной структуры; это произвольное восприятие связей и подобий, восприятие виртуальной реальности. И это восприятие основывается на воображении.

Часто у сна отсутствует явный смысл. Приписывать сну явный смысл значило бы только то, что мы придаем сну смысл жизни. Между тем, как единственно допустимый смысл сна не лежит даже в области самого сна. Смысл сна лежит в самой реальности, для которой все времена всегда сейчас, все пространства здесь, вся информация непосредственно доступна. Понять это явно и очевидно означает воспринять существование пророческих снов.

Таким образом, сон оказывается не просто фундаментальнейшим основанием для постижения реальности, идущим от смутности к ясности, от базового описания к истолкованию. Сон предлагает совершенно произвольное соотнесение всех и всяческих структур реальности. Сон позволяет сознанию обнаружить его самую глубинную природу - способность к виртуализиции.

Быть во сне значит быть ни чуть не менее реально, нежели быть в жизни.

Виртуальные технологии

Как это начиналось?

Термин "виртуальность" давно использовался в разных науках и областях знаний, - в частности в качестве обозначения мнимости некоторых объектов в физике; он также был использован в названии "виртуальная реальность" для трехмерных макромоделей, реализованных при помощи компьютера. Специалисты фирмы "VPL Research" (Redwood-City, California), придумавшие термин "virtual reality", описывают аппарат ее создания как "средство, способное воссоздавать сны при пробуждении".

Компании "Silicon Graphics", которая специализируется на выпуске компьютеров для работы с графикой, принадлежал первый аппаратно-программный комплекс работы с виртуальной реальностью "Reality-Engine", где двумерное изображение, представленное на обычном компьютере этой компании, не требовало специального преобразования. Выпуск новой системы был начат компанией в декабре 1992 г.

Затем в печати стали мелькать названия: "виртуальный офис", "виртуальная сеть", "виртуальные технологии", "виртуальный банк", "виртуальная корпорация". Использование "виртуальности" стало возрастать лавинообразно. При этом сама "виртуальная реальность" до недавнего времени не являлась теоретическим представлением, но скорее красивой метафорой, за которой каждый видел что-то очень загадочное.

Смоделированная с помощью компьютера виртуальная реальность понимается как созданная искусственными средствами аудиовизуальная (и воздействующая на иные органы восприятия, т.е. расширяющая сферу своего воздействия) смысловая среда, которая выдается или принимается субъектом ее воздействия за подлинную или близкую к подлинной.

Виртуальная реальность - феномен устойчивости некоторой структуры, условно объединенной в концептуальный объект или концептуальное пространство, однако не являющиеся ни объектом, ни пространством. Виртуальная реальность всегда имеет среду своего существования и некоторое постоянно воспроизводимое отношение к этой среде. Компьютер, создание трехмерной объектной среды при помощи компьютера, создание компьютерных сетей всего лишь позволили нам увидеть этот фундаментальный принцип реальности.

Представление виртуальности

В статье о конференции в Штутгарте "Мир Виртуальной реальности '95" производится разделение виртуальных реальностей на моделируемые и интерактивные. Суть моделируемых - создать оторванный, независимый от реальности ее образ, задача которого представить вовлеченному в нее человеку особый, иной мир. Задача интерактивных - дать возможность соотносить этот образ с реальностью, изменять этот образ путем метаморфоз (изменения формы объектов) и участвовать в этом изменении так, что вовлекать саму эту виртуальную реальность в свою повседневную деятельность (это и есть интерактивное включение, присутствие).

Моделируемые виртуальные реальности нашли широчайшую область применения: разработка архитектуры новых сооружения, медицинское исследование человеческого организма, моделирование интерьера квартир и другие области, где необходимо визуальное представление связанных в систему трехмерных объектов. Главными средствами создания такой виртуальной реальности являются экраны для шлемов, координатные ручки и специальные перчатки. Такое же оборудование сейчас в больших количествах продается для различных игр с 3D графикой.

Наибольшее применение интерактивная технология виртуальной реальности нашла собственно в Internet как "технология интерфейса". Представьте себе "сетевой магазин", который для удобства сделан таким, к какому вы привыкли. Вы получаете на экране трехмерную модель комнаты магазина, где вы можете рассмотреть товары на полках, просто подойдя к соответствующей полке; щелкнув мышкой по соответствующему товару, вы можете детально с ним познакомиться; вы можете взять его и подойти к кассе; щелкнув мышкой, выбрать в меню "оплату" и тут же оплатить товар по кредитной карточке; и затем этот товар будет доставлен вам домой.

Удобство такого компьютерно-сетевого интерфейса в том, что он не просто интуитивный, он уже базируется на целых культурных областях человеческого опыта. В таком интерфейсе не нужно объяснять человеку, где искать меню с функцией "оплаты за товар", понятно, что это можно сделать в месте, где обычно размещена касса в магазине (графически - касса в трехмерной модели виртуального магазина).

В 1995 году появилась система Gopher, первая интерактивная служба виртуальной реальности, работающая с трехмерными объектами на любой платформе и превращающая текстовое представление информации, хранящейся на серверах Internet, в трехмерное представление такой информации посредством создания виртуальных образов.

Именно прогрессирующе удобный характер такого интерфейса привел к созданию особого языка описания виртуальной реальности - VRML (Virtual Reality Modeling Language), на базе которого различные фирмы создают программные средства, позволяющие визуализовать базы данных любого типа для Web-страниц Internet.

Заключение

Хотя технологии, существующие на сегодняшний день, едва ли справляются с тем, чтобы воссоздать зрительные и аудио-образы, необходимые для систем виртуальной реальности, ситуация меняется не по дням, а по часам. Продвижение 3D-технологий уже сейчас позволяет создать более-менее реалистичное изображение, проблема с реалистичным звуком практически решена. Проблемы с передачей запаха и вкуса совсем не решены, так что с виртуальным пирожком нам придется повременить.

Движение в виртуальном мире также является проблемой - естественная ходьба в виртуальном мире вынужденно будет сопровождаться движением в мире физическом. Конечно, можно попытаться сделать это на тренажере - беговой дорожке, или в "виртуальной сфере" братьев Латыповых, но все равно это не будет новым миром, оторванным от реального. Хотя и эти проблемы можно решить, подключившись, как у Гиббсона, напрямую к центральной нервной системе и исключив тем самым использование естественных органов чувств. Однако, не стоит забывать, что мы все равно останемся в реальном мире, который будет предъявлять на нас свои физические права.

Другой проблемой, встречающейся при создании виртуального мира, является то, что именно мы должны описать этот мир, его правила, его природу, его обитателей. С этой точки зрения очень интересно рассмотреть, с одной стороны, произведение Станислава Лема "Повторение" и реально созданный и существовавший в период с июня 1986 года по май 1988 проект LucasFilm "Habitat". Эти две работы объединяет одно - обе они являются работами по "практической социологии".

В произведении Лема ученые Трурль и Клапауций пытаются по указанию короля Ипполита Сармандского создать совершенный мир. Однако, создавая очередной, казалось бы "идеальный" мир, они встречаются с различными проблемами его совершенства. Каждый раз обитатели нового мира ведут себя по-своему, в очередной раз противореча понятиям "совершенства". С другой стороны, в проекте "Habitat" его разработчики тоже встречаются с проблемами созданного ими мира - только источниками проблем являются не выдуманные, как у Лема, проблемы, а проблемы, реально существующие в созданном виртуальном мире. И также, как и у Лема, создатели "Habitat" каждый раз пытались решать эти проблемы, изменяя само виртуальное бытие.

Как не странно, обе работы - "Повторение" и "Habitat" закончились практически одним и тем же результатом. В последних строках "Повторения" Трурль показывает королю доказательство о "невозможности сотворения мира", дополняя его словами "Я-то имел в виду совершенный…" И, хотя официально проект Habitat был свернут по финансовым причинам, можно сказать, что он тоже дошел до своего идеологического конца. "Habitat" был создан, в первую очередь, как средство в индустрии развлечений, и как и всякая игра, исчерпал себя своей ограниченностью. Ни одна игра не может длиться чрезвычайно долго именно потому, что она имеет ограниченный набор правил, ограниченное пространство взаимодействия. Именно это отличает игру от жизни - широта допустимых правил. И это же отличие накладывает свой отпечаток на все миры, существующие или создаваемые искусственно. Для реального мира необходим не набор, а неограниченное пространство правил, создающее неограниченное пространство возможностей.

Прообраз виртуальной реальности существует уже сегодня - это сеть Интернет, которую уже сейчас многие называют просто Сеть. Сложно сказать, существует ли она физически - можно лишь отметить, что существую модемы, кабели, серверы и многое другое оборудование, на основе которого существует Интернет. Сам Интернет - то самое виртуальное пространство, пространство чистой информации и пространство общения. Часть этой информации действительно соответствует существованию объектов в реальном мире, но часть является чисто абстрактной. Сами компьютерные технологии являются абстрактными в принципе - многие из них предназначены лишь для того, чтобы являться основой преобразования одного вида абстрактных данных в другой. Общение в сети Интернет приводит к созданию виртуальных сообществ, которые создаются вокруг различных тематик и служат решению различных вопросов. В середине 90-х годов в Америке была популярна карикатура: сидят две собаки за компьютером и одна из них говорит другой: "А ведь никто из них не знает, что мы - собаки". Эта карикатура очень точно подмечает анонимность виртуального общения - никто не может сказать, кем в "реальной жизни" является тот или иной член виртуального сообщества. И для понимания данной реальности требуется рассматривать новую психологию, культуру и философию. Но средства коммуникации не стоят на месте, развиваясь головокружительно быстро. И кто знает, как скоро и до какой степени близко мы приблизимся к реализации мистической идеи киберпространства.

Приложение

Виртуальная реальность в промышленности

Одной из первых на эксперимент по применению виртуальной реальности в производстве решилась американская корпорация General Motors. Риск оказался оправданным: созданный в 1994 году в Детройте центр виртуальной реальности обошелся концерну в 5 млн долларов, а полученная экономия при разработке новых моделей - около 80 млн.

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 нового 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 GM центры виртуальной реальности появились у Volkswagen и Ford. Так компания Ford признает, что внедрение системы виртуальной реальности в своих дизайнерских центрах, в Меркенихе, Германия, и в Дантоне, Великобритания, позволило сократить время разработки новой модели автомобиля с 42 до 24 месяцев. Самым впечатляющим результатом внедрения этой технологии стал автомобиль Audi А3 (Audi входит в состав группы Volkswagen), разработка которого почти полностью велась без использования реальных моделей.

Несколько упрощенно можно сказать, что виртуальная реальность - искусственный мир, существующий внутри компьютера. Модели объектов, функционирующие внутри этого мира (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 новомодные и дорогостоящие приспособления типа проекционных систем виртуальной реальности, виртуального шлема, перчаток, костюмов, которые передают не только изображение, но и звук, и тактильные ощущения, и, кроме того, позволяют смотреть на виртуальную модель со всех сторон, 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 тысяч до десятков тысяч долларов. Они обычно не допускают возможности коллективной работы, то есть их эффективность невелика. Нет коллегиальности при принятии решений - теряется основное преимущество, возможность организации непрерывного производственного цикла, когда вся подготовительная работа идет в виртуальном мире, а в реальный мир новое изделие попадает уже в виде мелкосерийных образцов.

Полнофункциональная система виртуальной реальности, точнее, центр виртуальной реальности (оборудование и программное обеспечение), стоит от нескольких десятков тысяч долларов до нескольких миллионов долларов. Разработка виртуального мира в зависимости от его сложности и специфичности обойдется от 2-3 до 100 тыс. долларов. Что производство получит взамен? Прежде всего сокращается время разработки. Скажем, применение систем виртуальной реальности в автомобилестроении позволяет сократить время подготовки новой модели к серийному производству с 18 месяцев (в США и Западной Европе) до полугода. При этом значительно сокращается и время на доводку автомобиля: все вопросы по эргономике салона и ремонтопригодности узлов и агрегатов оказываются разрешенными на этапе электронного прототипирования (доводка серийной машины при использовании стандартных технологий занимает от нескольких месяцев до года).

Уменьшение времени разработки приводит к созданию конкурентного преимущества: средний срок жизни модели на конвейере - 2-3 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 разработали системы виртуальной реальности, которые позволяют создавать уникальную и мощную среду для интерактивного проектирования скважин, оперативного управления геологией и геофизического анализа.

Инструментарий Inside Reality от Reality AS обеспечивает необычный, увлекательный и интуитивный способ работы с геоинформационными данными, где 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 - кубическая мышь, которая имеет 12 степеней свободы и позволяет легко и быстро перемещаться внутри земной коры.

Впечатляющие результаты показал продукт Inside Reality при использования в компании Norsk Hydro. Сокращение до 90 % общего времени проектирования горизонтальных скважин и, как следствие более аккуратного планирования, существенное увеличение нефтедобычи в сравнении со скважинами, спроектированными с применением обычного программного обеспечения.

В общем, системы виртуальной реальности применяются в промышленности там, где необходимо работать с трехмерными данными, а это - практически везде, примеров достаточно, и они коммерчески оправданы.

Виртуальные развлечения

Конечно, наиболее наглядным представляется применение систем виртуальной реальности в индустрии развлечений.

Дело в том, что виртуальные миры допускают наличие электронных двойников людей. Управляемые человеком, эти фантомы (для них есть специальный термин - "аватар") могут жить в виртуальном мире, общаться со своими "коллегами", выполнять разные действия, совместно строить и развивать свой виртуальный мир.

Именно на идее электронных двойников базируются развлекательные комплексы, называемые центрами интерактивной виртуальной реальности. Построены они по принципу кинотеатров, где зрители при помощи систем виртуальной реальности могут стать участниками фильма или игры. Продолжительность сеанса строго ограничена - не более 20 минут. Управление электронным персонажем требует от человека совершенно иной моторики, чем реальные движения. Полное погружение в виртуальный мир происходит уже через 2-3 минуты после начала игры, а 20 минут - тот эмпирически установленный временной рубеж, после которого нарушение нормальных двигательных рефлексов приобретает затяжной характер.

В настоящее время в мире эксплуатируется более десяти центров интерактивной виртуальной реальности, которые несут в себе еще и функции образовательные. 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 Disney Quest 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 млн долларов, эксплуатационные расходы - 40-100 тыс. долларов в год (в зависимости от количества виртуальных миров). По статистике центр полностью окупает себя в среднем за один год.

В последнее время во всем мире набирает обороты процессы создания и обмена электронным виртуальным культурным наследием для воссоздания исторических мест и событий, воссоздания и моделирования утерянных культурных памятников. Так например уже существует Виртуальный Стоунхендж, идет большая работа по созданию виртуальных музеев и воссозданию по данным археологических раскопок Древнего Рима, Карфагена и др. исторических памятников. Возможно, в ближайшем будущем можно будет посетить большинство музеев мира и побывать в древних городах, попав в один из Центров виртуального культурного наследия.

В России виртуальных кинотеатров и центров виртуальной реальности пока нет. Хотя общие 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.

Системы виртуальной реальности и бесконтактная война

Концепция виртуальной реальности очень любима американскими военными футоролагами, которые разрабатывают будущие модели военный действий. При этом американские военные уже давно вкладывают 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 с ними в непосредственный контакт.

Например, система управления беспилотным самолетом-разведчиком Predator, компании Boeing производится из Дистанционного Центра Управления Боем, являющимся фактически системой виртуальной реальности, который позволяет оператору вести военные действия находясь за сотни километров.

Еще одно очень наглядное и понятное применение виртуальной реальности в военной сфере - тренажеры и симуляторы. Скажем, 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.

Разнообразные тренажеры с использованием элементов виртуальной реальности реализованы для танковых частей, военно-морского флота и ВВС.

Системы виртуальной реальности применяются специальными силами для борьбы с терроризмом, отработки и моделирования специальных операций.

Например, система ""What if" Scenario Visualization" (система визуализации сценарного моделирования операций) компании EON Reality позволяет в реальном времени проводить моделирование, планирование и координацию выполнения операций группой специалистов, по принципу -" а что, если попробовать другой вариант". Эта система дает возможность моделировать и планировать нестандартные действия, отрабатывать взаимодействие и координацию специальных групп.

Аналогичные комплексы существуют и для более узких задач, например, безопасность ядерных объектов и противодействие химическим и биологическим атакам.

Виртуальные решения

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 объединять реальной связью объекты, не существующие в материальном мире. Или строить мнимые связи для несуществующих объектов. Этим свойством виртуальной реальности активно пользуются бизнесмены при управленческой и маркетинговой деятельности.

Устройство мозга человека таково, 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 точных вычислений. Если разгрузить память, предоставив человеку возможность манипулировать "реальными" изображениями образов, поиск решений пойдет значительно быстрее, а сами эти решения наверняка окажутся менее стандартными.

Так, 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. Дополнительные удобства системы заключались в том, что можно было одним взглядом оценить ситуацию на фондовых рынках практически по всему миру.

Применение системы, основанной на знакомых с детства ассоциациях, уменьшило число ошибок брокеров в несколько раз.

Оценить экономическую эффективность правильно принятого 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, еще едва справляются с тем, чтобы создавать виртуальные миры, необходимые для погружения в виртуальную реальность, ситуация меняется не по дням, а по часам. Продвижение 3D-технологий уже сейчас позволяет создать более-менее реалистичное изображение, проблема с реалистичным звуком практически решена. Гораздо больше проблем возникает с другими органами чувств - хотя тактильные ощущения уже возможно передавать, эти технологии находятся только в зачаточном развитии, в виде прототипов и тестовых образцов. Проблемы с передачей запаха и вкуса практически не решены.

Тем не менее, перспективы у технологий виртуальной реальности огромные, и потихоньку они воплощаются в реальность.

Комната виртуальной реальности

Летом в Айове была завершена модернизация самой мощной и совершенной из всех комнат виртуальной реальности в мире: 100 миллионов пикселей, окружающих посетителя буквально со всех сторон, даже на полу, подлинное трёхмерное изображение и многоканальный звук.

Эта необычная комната носит имя С6. Она установлена в "Центре приложений виртуальной реальности" университета Айовы. 100 миллионов пикселей, которые комната показывает - это вдвое больше, чем объём информации, выводимой в самой "крутой" виртуальной среде в мире на настоящий момент.

Аппарат C6 был построен в 2000 году, и теперь пришла пора его кардинально модернизировать. Но даже в нынешнем виде эта комната производит сильное впечатление.

Это куб со сторонами в 3 метра (внутренний размер помещения), все грани которого - стены, пол и потолок - представляют собой экраны, на которые в высоком разрешении выводятся картинки с мощнейших компьютеров. Картинки эти трёхмерны. Так что посетитель комнаты должен надеть специальные очки.

Динамики, окружающие комнату со всех сторон, и система беспроводного "трекинга" человека внутри, положения его рук, ног, головы - ещё одна составляющая, позволяющая создавать для учёных невиданные миры.

Удобное средство изображения для многих видов исследований - это едва не половина успеха. А в каких-то случаях - это единственный способ разобраться в деталях процесса и получить нужную информацию.

Благодаря C6 учёные могут побродить среди гигантских белковых молекул, потрогать их руками, повернуть.

Также в этой комнате можно смоделировать внутренности сложных машин, причём - оживить их, сделав возможным выявление любых слабых мест.

И именно благодаря C6 биологи (точнее, компьютерщики) создали недавно новый способ удобного отображения информации сразу о 22 тысячах генов, позволяющий найти новые зависимости между ними.

Также благодаря C6 специалистам центра удалось создать трёхмерную "живую" клетку, позволяющую студентам изнутри неё и в объёме увидеть происходящие в клетке процессы.

Список литературы

1. http://www.virtual.ru/virtual_reality.html, "Виртуальная реальность", Дмитрий Репкин.

2. http://xyz.org.ua/~_xyz/dream.html, "Виртуальность сна", Сергей Дацюк.

3. http://xyz.org.ua/~_xyz/vir_tech.rus.html, "Ноу-хау виртуальных технологий", Сергей Дацюк.

4. http://www.ve-group.ru/vr13_91.html, "Реальные деньги виртуальной реальности".

5. http://www.membrana.ru/artiches/technic/2006/05/11/174700.html, "Самая реалистичная виртуальная среда на планете окружает человека".