<<
>>

Развитие технологий виртуальной реальности

В последнем десятилетии XX в. получила распространение новая, ранее не виданная технология, которая называется виртуальной реальностью (ВР) (виртуальный в переводе с латинского означает существующий в абстракции, воображении). В виртуальной реальности свое время, пространство и законы, в то же время она может существовать только в том случае, пока существует порождающий ее реальный мир. Виртуальная реальность может взаимодействовать со всеми другими реальностями, в том числе и с порождающей ее действительностью.

Создается такое впечатление, что именно она может стать определяющим фактором развития цивилизации в нашем веке, в дальнейшем это явление будет восприниматься как неотъемлемая часть окружающей действительности. Но если это случится, мир очень изменится и будет сильно отличаться от того, в котором мы живем сейчас.

В настоящее время виртуальная реальность для большинства людей ассоциируется со специальным шлемом и перчаткой, ко

торые способны погрузить надевшего их человека в фантастический мир компьютерной графики. Сравнивать нынешние представления о виртуальной реальности с тем, на что она будет способна к концу века, — это все равно, что сравнивать первые примитивные эксперименты с радиоволнами в начале XX в. с современными технологиями спутниковой связи. Виртуальная реальность в том виде, какой она является сейчас, не представляет пока серьезной альтернативы существующим системам обучения. Такой альтернативой она может стать лишь в том случае, когда технологии создания ВР станут настолько совершенными, что возникнет настоятельная потребность в их внедрении в учебный процесс.

Виртуальная реальность не является новым понятием. Познание действительности, которая кажется реальной, но на самом деле таковой не является, так же старо, как и мечты. На протяжении многих веков человек стремился получить к ней доступ, с тех самых пор, как он начал рисовать на стенах пещер и употреблять действующие на сознание наркотические вещества.

Слова (в письменном или устном виде) — это одно из средств, с помощью которого могут создаваться виртуальные реальности. Более того, слова являются основным способом создания виртуальных реальностей в традиционной системе образования.

Виртуальная реальность может быть осуществлена также в живописных картинах. В данном случае отраженный свет переносит отпечатки цветов к глазу, виртуальная реальность наделяется уже более выраженной внешней определенностью. Можно войти в виртуальную реальность картины, поставить себя на место действующих лиц и представить, что бы вы делали на их месте, хотя сценический образ уже нарисован. Естественно, существуют ограничения такой программы пребывания в виртуальной реальности картины, так как она содержит конкретную привязку ко времени и пространству. Для того чтобы продлить свое пребывание в мире, представленном художественными образами, приходится снова воспользоваться своим собственным генератором ВР. Всегда существует область наложения и взаимодействия внутренней и внешней виртуальной реальности.

Телевидение использует цвета и звуки для передачи виртуальных реальностей, которые являются еще более выразительными, поскольку они наделены протяженностью во времени, звуком и копируют действительную реальность с большей степенью достоверности. Здесь не требуется большого масштабного использования индивидуального воображения зрителя.

Любой может идентифицировать себя с персонажем на экране, но киногерой не обладает подлинной свободой действий: как и в книгах, здесь все происходит согласно сценарию. Сравните это с динамичной, интерактивной, полномасштабной виртуальной реальностью, которая может генерироваться игрушками, играми и музыкой.

В отличие от тех виртуальных реальностей, которые создаются текстом, изображением или химическими препаратами и которые стали уже привычными для нас, компьютерные виртуальные реальности (КВР) моделируются компьютером.

Создаваемая компьютером ВР стремится заменить непосредственные раздражители, имеющие физическую природу, непосредственными раздражителями, изначально происходящими из компьютерной среды. Так, свет, отраженный от поверхности реальных предметов, подменяется световыми образами, носителями которых являются компьютерные графические изображения. Звуковые волны, возникающие от колебания объектов реальной действительности, заменяются созданным компьютером звуком. Ощущения, вызываемые прикосновением к реальным объектам, имитируются сигналом раздражения кожных покровов, вырабатываемым в компьютерной среде. Раздражение, воспринимаемое рецепторами нервной системы человека, происходит от виртуальных реальностей, хранящихся в программах компьютеров, с которыми взаимодействует познающий КВР человек.

Компьютерная виртуальная реальность развивается в совокупности с определенным набором других технологий (рис. 6.1), каждая из которых в отдельности обладает огромными возможностями. Из них следует особо отметить технологию, которая находится в зачаточной стадии своего развития и называется нанотехнологией. Суть ее состоит не только в простой миниатюризации технических устройств, айв осуществлении настоящей технологической революции, когда человек станет способным создавать машины и компьютеры на молекулярном уровне.

Рис. 6.1. Совокупность технологий, обеспечивающих создание компьютерной виртуальной реальности

Рис. 6.1. Совокупность технологий, обеспечивающих создание компьютерной виртуальной реальности

Недавно появилось сообщение о том, что разработана электрическая цепь на основе нанотрубок — полых цилиндров из углерода диаметром в несколько нанометров (миллионных долей миллиметра) и длиной несколько тысяч нанометров. С помощью нанотрубок возможно создание миниатюрной сетки, выполняющей роль компьютерной памяти с плотностью информации в 100 тыс. раз выше, чем в чипе «Пентиума».

Компьютеры, как генераторы виртуальной реальности, проходят свое развитие, которое очень напоминает биологическую эволюцию в том смысле, что они обретают новые функции при прочном сохранении старых. Персональные компьютеры (ПК) имеют цифровую клавиатуру и могут использоваться в качестве калькуляторов, что напоминает об их происхождении от устройств для проведения расчетов. Они уже приняли на себя роль печатной машинки и теперь осваивают функции телевизора и видеомагнитофона. В процессе такого поглощения новых функций они также впитывают связанные с этими функциями технологии. Компьютер собирает в одном месте все необходимые сведения, предлагая выбор и свободный доступ к разнообразной информации.

Сейчас ПК осваивают способность преобразовывать изображения и звук, а также распознавать и синтезировать речь. Можно разговаривать с компьютером, подключать к нему видеокамеру и микрофон, сканировать изображения, переводить их в цифровой формат и проводить с ним различные манипуляции.

ПК можно использовать для письма, живописи, выполнения логических операций и осуществления новых коммуникаций (мультимедийная связь и др.). Для автоматического проектирования и «построения» любой динамически изменяющейся среды в настоящее время создается совершенно новый класс вычислительных систем — ней- ронно-сетевые компьютеры.

Одновременно с постоянным усложнением своих коммуникационных функций компьютеры продолжают свою эволюцию с точки зрения эргономики. Они уменьшаются в размерах, система их распределения постоянно совершенствуется, они становятся все более доступными. Из редких, удаленных, очень дорогостоящих, закрытых на замок в машинных залах и поэтому недостижимых устройств компьютеры превратились в доступную каждому человеку настольную аппаратуру. Сейчас размеры ПК настолько уменьшились, что стали сравнимы с форматом записной книжки. Какой будет следующая метаморфоза персонального компьютера на основе нанотехнологии? Не возьмет ли он на себя функцию всезнающих, всевидящих и всеслышащих очков? Если такое произойдет, то именно в этот момент он станет полноценным носителем виртуальной реальности. Представьте себе, что вы включаете режим загрузки компьютера и тут же оказываетесь в виртуальной реальности, где можете вызвать такие функции, как тек

стовый редактор, редактор изображений, библиотеку или университет. В настоящее время КВР — это всего лишь экспериментальная периферийная функция компьютера. Вопрос в том, станет ли она его основной функцией, каковыми являются видеодисплей и клавиатура в нынешней его ипостаси или так и останется необязательным придатком, подобно современным принтерам?

Кино и театр являются погружающими ВР-технологнями. Затемнение зала во время спектакля осуществляется, чтобы максимально исключить присутствие реального мира. По-видимому, создаваемая компьютером виртуальная реальность идет именно в этом направлении: свести к минимуму и в конце концов окончательно подменить раздражители, вызываемые физической реальностью. Это похоже на то, как если бы предыдущие технологии виртуальной реальности постепенно совмещались, становились все ближе и ближе к аппарату непосредственных чувств человека, в конечном итоге возобладали над ним и полностью подчинили себе его восприятия. В современной КВР наиболее распространенной конфигурацией устройства является так называемый блок головного дисплея (ГД), внутри которого имеются два малоразмерных видеодисплея, расположенных прямо напротив глаз пользователя.

Они предназначены для создания стереоскопического изображения, обеспечивают сектор обзора более 60 градусов, поэтому все, что человек видит в них, имеет объем и проецируется под характерным для человека углом зрения. Видимые черты реального мира, таким образом, отсекаются и подменяются образами виртуального мира. Естественно, неуправляемый ГД и низкое качество графики напоминают зрителю, что это искусственно созданная ситуация. Однако происходит развитие оптической системы, она становится все проще, легче, когда-нибудь приобретет форму очков, тогда люди смогут забыть, что их голову венчает сложное технологическое устройство. Развитие телевидения с высокой степенью разрешения отразится на качестве графики и сделает изображение более правдоподобным.

Шаг за шагом мы вступаем в альтернативный мир КВР. Сначала мы просовываем в него голову, чтобы видеть и слышать, что там происходит. Потом мы надеваем информационную перчатку и начинаем размахивать ею внутри виртуальной реальности как символической рукой, которая существует сама по себе и может взаимодействовать с виртуальным окружением. Эта рука может манипулировать виртуальными предметами и позволяет пользователю передвигаться внутри КВР при помощи специальных жестов. Потом мы даем руке почувствовать силу ответной реакции, перчатка становится осязательной. Вскоре в ВР можно будет действовать при помощи двух пар осязающих и подвижных рук и ног. Но действительно революционным скачком обещает стать инфор

мационный костюм. Тот, кто наденет его, получит возможность перенести свое тело в заманчивые миры КВР.

Представьте себе, что информационный костюм — это ваша вторая кожа, которая отключает раздражители внешнего мира и подменяет их раздражителями, созданными компьютером. То, что мы видим, слышим и осязаем, соответствует теперь генерированным компьютером звукам, изображениям и ощущениям. Ведутся разработки по созданию такого костюма. В нем используются наполненные сжатым воздухом полости и вибрирующие под воздействием электрического тока кристаллы и наборы штырьков. Оптическое волокно, опутывающее весь информационный костюм наподобие нервных окончаний человека, соединяется в жгут, который связывает информационный костюм с головным дисплеем и компьютером.

КВР может использоваться одновременно двумя и более пользователями, которые в рамках этой технологии имеют возможность общаться друг с другом посредством телекоммуникаций (рис. 6.2). Преимущество виртуального пространства по сравнению с другими традиционными средствами формирования трехмерных изображений заключается в возможности непосредственно влиять на объемную сцену в реальном времени путем формирования управляющих воздействий. Это позволяет, в свою очередь, создавать реалистичные трехмерные изображения при моделировании динамических процессов и ситуаций. При наличии некоторого дополнительного оборудования такая система создает полный эффект погружения в объемную виртуальную среду, чего нельзя достигнуть с помощью традиционных средств трехмерного отображения информации. Отметим, что возникающая виртуальная реальность всегда интерактивна, что дает возможность человеку по своему желанию устанавливать или прекращать с ней контакт.

На развитие КВР оказывают влияние не только успехи компьютерных и нанотехнологий, но и развитие телекоммуникационных систем. В настоящее время в Японии разрабатываются телевизионные системы конференц-связи с использованием виртуальной реальности. Прототип такой системы дает возможность пользователю, сидящему за столом перед выпуклым экраном и экипированному специальными очками и перчаткой, ощущать себя на виртуальной конференции вместе с другими участниками, с которыми он может разговаривать, обмениваться рукопожатиями и взаимодействовать. Его собеседники не присутствуют физически, как это было бы на обычной конференции. Они — телеприсутствующие. И так же, как голос телефонного собеседника есть не что иное как модифицированная версия его реального голоса, так и телеприсутствие является компьютерным графическим представлением того, как они в действительности говорят, двигаются, жестикулируют. Предмет обсуждения — устав предприятия или


Рис. 6.2. Изменение природы общения в процессе развития компьютерной виртуальной реальности

Рис. 6.2. Изменение природы общения в процессе развития компьютерной виртуальной реальности:
а — встреча в физической реальности (рукопожатие в процессе непосредственного общения); 6 — встреча в современной компьютерной виртуальной реальности (информационные перчатки передают периферические раздражители в компьютер. Он формирует изображение, на котором положения рук скоординированы таким образом, что кажется, будто они вступают в контакт. Это изображение передается на ГД обоих пользователей и оттуда — на рецепторы глаз. Мозг воспринимает рукопожатие как непосредственный контакт); в — встреча в будущей компьютерной виртуальной реальности (периферические раздражители передаются посредством спутниковой связи. Благодаря информационным костюмам, способным имитировать передачу усилия, пользователи не только видят рукопожатие, но и чувствуют его, что создает ощущение непосредственного контакта)

новый космический корабль, или модель автомобиля — помещается в пространстве между участниками таким образом, чтобы до него можно было дотянуться рукой и произвести с ним необходимые манипуляции.

Использование коммуникационных технологий, способных обеспечить полноразмерную, погружающую, обладающую высокой степенью разрешения КВР, станет возможным только тогда, когда оптическое волокно полностью заменит медь в качестве носителя в наземных системах распределения. К этому времени можно ожидать также прогресса в развитии спутниковой связи, что будет означать, что технология телекоммуникаций не будет ограничиваться тесными рамками таких носителей, как провода и кабели. Ранец в будущем информационном костюме станет местом размещения телекоммуникационного приемопередатчика, который обеспечит людям возможность общения друг с другом в условиях КВР независимо от их местонахождения (см. рис. 6.2). С течением времени можно ожидать, что четкость изображения и скоординированность движений объектов будут обладать такой степенью достоверности, что виртуальная встреча сможет соперничать по этим параметрам со встречей в реальном мире.

Созданная компьютером виртуальная реальность — это часть спектра технологий, сближающихся между собой, чтобы сформировать инфраструктуру телекоммуникационной системы информационного общества. А это, в свою очередь, станет основой рождения новой образовательной системы такого общества. Складывается впечатление, что само предназначение КВР заставит ее стать частью виртуальной системы обучения. Тогда станет возможной организация виртуальных учебных аудиторий в виртуальных школах, колледжах и университетах как альтернативы традиционным методам обучения.

<< | >>
Источник: Ибрагимов И. М.. Информационные технологии и средства дистанционного обучения. 2007

Еще по теме Развитие технологий виртуальной реальности:

  1. 3.2.3.4. Уход в виртуальную реальность/виртуальность
  2. Виртуальная реальность
  3. «Виртуальная реальность», или Педагогические возможности игровой эстетической компьютерной среды в курсе «Компьютерная графика и анимация» Елена ХРАМЦОВА
  4. 6.4. Развитие информационных технологий в парламентах государств Европы Конференция "Информационные технологии в парламентах"
  5. создании и эксплуатации виртуального банка информационных ресурсов. Разработка модели виртуального маршрута и маршрутизации информационных ресурсов
  6. Раздел 1 Новые информационные технологии как фактор развития образовательного сообщества
  7. Раздел 2 Овладение новыми информационными технологиями как фактор развития образовательного пространства
  8. Раздел 3 Применение новых информационных технологий как фактор развития образовательного пространства школы
  9. ТЕМА 25. ТЕХНОЛОГИЯ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ВЗАИМОПОМОЩИ В СИСТЕМЕ СОЦИАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ НАСЕЛЕНИЯ
  10. Лекция 13. ПРИОРИТЕТНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ОТВЕЧАЮЩИХ ТРЕБОВАНИЯМ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ
  11. В ВИДЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ: РЕАЛЬНОСТИ ИСТОРИЧЕСКИЕ И РЕАЛЬНОСТИ НЫНЕШНИЕ
  12. Роль и значение информационных ресурсов в развитии информационных технологий и в информатизации общества
  13. Глава 2 ВИРТУАЛЬНОСТИ
  14. 2.4 Менеджмент виртуального эталона
  15. Виртуальные деньга
  16. Глава 2. Виртуальности